So arbeitet die Wärmepumpe
Wärmepumpen - mit Wärme aus der Natur zukunftssicher heizen
Eine Wärmepumpe entzieht der Umgebung (Erdreich, Grundwasser, Luft) Wärme und gibt diese auf einem höherem Temperaturniveau wieder ab, so dass sie zur Wohnungsheizung und Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe entspricht prinzipiell der eines Kühlschrankes - allerdings mit dem Ziel „Heizen“ statt „Kühlen“:
In einem geschlossenen Kreislauf innerhalb der Wärmepumpe befindet sich eine Flüssigkeit (das so genannte Kältemittel), die schon bei niedrigen Temperaturen verdampft. Zunächst liegt die Temperatur dieses Kältemittels unter der Temperatur der Wärmequelle (Erdreich, Grundwasser, Umgebungsluft). Deshalb kann das Kältemittel Wärme aufnehmen, dabei verdampft es. Eine nachgeschaltete Pumpe (Verdichter) erhöht den Druck des verdampften Kältemittels, dabei steigt die Temperatur (wie bei einer Fahrradluftpumpe, wenn beim Pumpen Druck aufgebaut wird). Jetzt kann Wärme an die Heizung abgegeben werden, denn die Temperatur des unter hohem Druck stehenden Kältemitteldampfes ist nun höher als die Temperatur des Heizungswassers. Der Kältemitteldampf kühlt sich dabei ab und wird wieder flüssig. Danach wird der hohe Druck in einem Expansionsventil wieder abgebaut, das Kältemittel kühlt sich dabei weiter ab und kann erneut Wärme aus der Umwelt aufnehmen. Der Kreislauf beginnt von vorn.
Von der Wärme, die eine Erdreich- oder Grundwasser-Wärmepumpe zum Heizen abgibt, stammen rund drei Viertel aus der Umwelt. Das restliche Viertel wird als elektrischer Strom für den Antrieb der Wärmepumpe zugeführt und im Verdichter in Wärme umgewandelt.
Wärmequellen
Für die Nutzung der Umgebungswärme stehen die Wärmequellen Erdreich, Grundwasser und Umgebungsluft zur Verfügung.
Die im Erdreich gespeicherte Sonnenenergie kann entweder über großflächig horizontal verlegte Erdkollektoren oder über Erdsonden, die durch entsprechende Bohrungen senkrecht in eine Tiefe von bis zu 100 Metern eingebracht werden, nutzbar gemacht werden. Diese Variante stellt in Deutschland die häufigste Lösung dar. Außerdem ist es möglich, Wärme aus dem Grundwasser (Brunnen) zu beziehen. In diesem Fall wird aus einem Förderbrunnen Wasser entnommen und nach dem Wärmeentzug in einen Schluckbrunnen zurückgeführt.
Bei Nutzung der Außenluft als Wärmequelle wird diese über einen Luftkanal angesaugt, in der Wärmepumpe abgekühlt und wieder an die Umgebung abgegeben.