Das Prinzip der Wärmepumpe gibt es bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts, es handelt sich also um eine lang erprobte Technologie. Die ersten Anlagen wurden Ende der 1960er Jahre in Betrieb genommen und laufen zum Teil noch heute. Mit einer Wärmepumpe wird Wärme aus der Natur entnommen und zum Heizen verwendet.

Das Wärmepumpenprinzip

Die Nutzung der Erdwärme durch eine Wärmepumpe – das Prinzip wird auch unter dem Fachbegriff Geothermie bezeichnet – ist so einfach wie genial. Die Energie, die in der Umwelt dauerhaft und in unbegrenzter Menge gespeichert ist, wird entzogen und als Heizungswärme nutzbar gemacht. Der Ablauf erfolgt grundsätzlich in drei Schritten:

• In einer sogenannten Wärmequellanlage, die im Erdboden verlegt ist, zirkuliert eine Sole.Diese Sole besteht aus Wasser, das mit Frostschutzmittel angereichert ist. Die Flüssigkeit nimmt die im Erdreich gespeicherte Wärme auf und befördert sie zur Wärmepumpe, dem Herzstück der Anlage.
• Im Schritt zwei wird die gesammelte Wärme nutzbar gemacht. Dazu wird ein Wärmetauscher genutzt, über den die Energie aus der Sole auf ein Kältemittel übertragen wird. Im Verdampfer wird das Kältemittel zu Dampf, dessen Temperaturniveau durch Verdichtung in einem Kompressor erhöht wird. Das heiße Kältemittelgas wird im Verflüssiger kondensiert, dabei wird Wärmeenergie frei. Diese Energie wird genutzt, um das Wasser im Heizkreislauf zu erwärmen.
• Über ein Wärmeverteil- und Wärmespeichersystem wird die Heizwärme im Gebäude verteilt. Ideal für Wärmepumpen sind Flächenheizungen in den Wänden oder im Fußboden, zusätzlich wird überschüssige Wärme genutzt, um einen Wasserspeicher zu beheizen. Dieser dient als Puffer und liefert das im Haushalt benötigte Warmwasser.

Wärmequellen – es muss nicht immer Erdwärme sein

Die Erde gehört im Zusammenhang mit der Wärmepumpentechnologie zu den bekanntesten Wärmequellen. Darüber hinaus gibt es noch andere Möglichkeiten, Umweltwärme nutzbar zu machen, nämlich:

• Grundwasser
• Außen- und Abluft
• Solar-Eisspeicher
• Abwasser

Das Prinzip bleibt immer gleich: Dem Medium wird Wärme entzogen, diese wird durch Verdichtung und Kondensation nutzbar gemacht.

Kühlen mit der Wärmepumpe

Im Erdreich oder auch im Grundwasser herrscht ganzjährig eine Temperatur von etwa 10 Grad Celsius. Im Winter wird diese Energie zum Beheizen genutzt, im Sommer dagegen kann mit der gleichen Technik gekühlt werden. Unterschieden werden aktive und passive Kühlung. Bei der aktiven Kühlung wird die Funktionsweise der Wärmepumpe einfach umgedreht. Bei der passiven Kühlung, auch als „natural cooling“ bezeichnet, übernimmt eine Umwälzpumpe die Wärme aus dem Heizkreis und damit aus den Räumen.

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