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Die Nutzung von Wärmepumpen wird immer beliebter, da sie die Möglichkeit bieten Heizwärme und warmes Wasser von Energie-Einfuhren und -Preisen unabhängig und umweltbewusst zu erzeugen. Es gibt unterschiedliche Arten von Wärmepumpen. Erdwärmepumpen nutzen die Wärme des Erdbodens, Luftwärmepumpen entziehen der Umgebungsluft Wärme und Wasserwärmepumpen arbeiten mit der im Grundwasser gespeicherten Wärme. Allen gemeinsam ist das Prinzip in einem Kreislaufsystem der Umwelt Wärme zu entziehen und diese an die Heizungs- oder Warmwasserbereitungsanlage abzugeben.
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Prinzipielle Funktionen einer Wärmepumpe
- In einem Wärmesammler, der bei den verschiedenen Arten von Wärmepumpen unterschiedlich ausgelegt ist, fliesst ein flüssiges Kühlmittel, das sehr schnell verdampft.
- Das Kühlmittel nimmt die Wärme der Umgebung auf und verdampft hierdurch.
- Ein elektrisch oder von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Verdichter verdichtet das Kühlmittel. Durch den so erzeugten grösseren Druck erwärmt sich das Gas.
- Es strömt durch den Kondensator, in dem es die Wärme an das Heizungssystem abgibt, sich dabei abkühlt und wieder flüssig wird.
- Es fliesst wieder zurück, der Kreislauf ist geschlossen und beginnt wieder von vorne.
- Die Wärmepumpe arbeitet umso effizienter, je kleiner der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der gewünschten Heiztemperatur ist.
Wärmeaufnahme durch eine Wasserwärmepumpe
Eine Wasserwärmepumpe entzieht dem Grundwasser Wärme. Soll das Grundwasser als Wärmequelle dienen, müssen hierzu zwei Brunnenschächte gebohrt werden, ein Entnahme- und ein Rückgabebrunnen. Die Grundwassertemperatur liegt bei ca. 7°C 12° C. und ist kaum von der Jahreszeit abhängig.
Wärmeaufnahme durch eine Luftwärmepumpe
Bei der Luftwärmepumpe wird die Aussenluft durch Ventilatoren angesogen. Die abgekühlte Luft wird wieder nach aussen geleitet. Einige Typen von Luftwärmepumpen können im Sommer so umgeschaltet werden, dass sie die Räume kühlen. Da die Temperatur der Aussenluft jahreszeitlich stark schwankt, ist auch die Leistungsfähigkeit der Luftwärmepumpe von der Jahreszeit abhängig.
Wärmeaufnahme durch eine Erdwärmepumpe
Bei der Erdwärmepumpe gibt es mehrere Möglichkeiten dem Erdboden Wärme zu entziehen. Die beiden beliebtesten Methoden sind die Erdsonde und Wärmekollektoren oder Wärmekörbe. Erdsonden werden senkrecht bis zu mehreren hundert Meter Tiefe in den Erdboden versenkt. Hierzu müssen entsprechende Tiefenbohrungen ausgeführt werden. Die Temperatur des Erdbodens steigt mit zunehmender Tiefe, bei 150 m liegt sie in etwa bei 12° C 15° C. In dieser Tiefe schwankt die Temperatur nicht mehr mit der Jahreszeit. Daraus ergibt sich eine konstante Leistung der Wärmepumpe.
Wärmekollektoren oder Wärmekörbe werden in ca. 1,5 m Tiefe horizontal verlegt. Für sie ist eine grössere Fläche erforderlich, zwischen 1,5 und 2,5 mal der Wohnfläche des Hauses. Diese Fläche darf auch später nicht überbaut oder mit tief wurzelnden Bäumen bepflanzt werden. In dieser geringen Tiefe schwankt die Temperatur in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Daher hat die Wärmepumpe nicht die konstante Leistung wie bei der Nutzung einer Erdsonde.
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Fazit zu Wärmepumpenfunktion
Wärmepumpen arbeiten nach einem umgekehrten Kühlschrankprinzip. In einem geschlossenen Kreislaufsystem wird der Umgebung durch ein Kühlmittel Wärme entzogen, das Kühlmittel verdampft, wird komprimiert, erwärmt sich hierdurch weiter, gibt die Wärme an das Heizungssystem ab, kühlt hierdurch ab, wird wieder flüssig und der Kreislauf beginnt von vorne. Die Wärmepumpe arbeitet umso effektiver, je kleiner der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der gewünschten Heiztemperatur ist.
Weitere Informationen zu Wärmepumpen bei Wikipedia (Link)