Funktionsweise einer Luft-Wärmepumpe

Eine Luft-Wärmepumpe nutzt die Außenluft als Wärmequelle, um ein Gebäude zu beheizen. Dabei werden mehrere komplexe thermodynamische Prozesse verwendet, um die Energie aus der Außenluft in Wärme umzuwandeln. Wie das funktioniert, erfährst du hier:

Wärmeaufnahme:
Der Prozess beginnt mit dem Außengerät der Wärmepumpe, das die Außenluft ansaugt. Diese Luft wird durch einen Verdampfer geleitet, der eine zentrale Rolle spielt. Im Verdampfer befindet sich ein Kältemittel, das bei niedrigen Temperaturen bereits verdampft. Das Kältemittel nimmt die Wärmeenergie aus der Luft auf, auch wenn die Außentemperaturen nahe oder sogar unter dem Gefrierpunkt liegen. Durch diesen Energieaustausch verdampft das Kältemittel.

Verdichtung:
Der nun gasförmige Kältemitteldampf wird anschließend in einen Kompressor geleitet. Der Kompressor ist dafür verantwortlich, den Druck des Kältemittels erheblich zu erhöhen. Durch diese Druckerhöhung steigt auch die Temperatur des Kältemitteldampfs stark an. Dieser Schritt ist entscheidend, da das Kältemittel jetzt heiß genug ist, um seine Wärme effektiv an das Heizsystem des Gebäudes abgeben zu können.

Wärmeabgabe:
Nach der Verdichtung wird das stark erhitzte Kältemittel in einen Kondensator geführt. Im Kondensator gibt das Kältemittel seine gespeicherte Wärme an das Heizsystem des Gebäudes ab, dadurch kann sowohl das Wasser für die Heizkörper oder die Fußbodenheizung, aber auch die Trinkwassererwärmung erhitzt werden. Während dieses Prozesses kühlt das Kältemittel ab und kondensiert, d. h., es wechselt wieder in den flüssigen Zustand.

Druckentlastung:
Das nun flüssige Kältemittel fließt durch ein Expansionsventil, das den Druck des Kältemittels weiter senkt. Dies führt dazu, dass das Kältemittel stark abkühlt, bevor es wieder in den Verdampfer zurückgeführt wird, um den Zyklus von neuem zu beginnen.

Diese vier Schritte wiederholen sich kontinuierlich und ermöglichen es der Luft-Wärmepumpe, auch bei niedrigen Außentemperaturen eine effiziente Wärmeversorgung für das Gebäude zu erzielen. Durch diese zyklische Arbeitsweise kann eine Luft-Wärmepumpe eine nachhaltige und kostengünstige Heizlösung bieten.

Verschiedene Arten von Luft-Wärmepumpen

Es gibt unterschiedliche Arten von Luft-Wärmepumpen, die jeweils auf unterschiedliche Weise arbeiten und für verschiedene Anwendungen geeignet sind:

Luft-Wasser-Wärmepumpe:
Diese Variante entzieht der Außenluft Wärme und überträgt sie an ein Wassersystem, das für die Beheizung des Gebäudes und die Warmwasserbereitung genutzt wird. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist besonders effizient, wenn sie mit Niedertemperatur-Heizsystemen wie Fußbodenheizungen kombiniert wird. Sie ist sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen geeignet und bietet eine hohe Flexibilität bei der Installation.

Luft-Luft-Wärmepumpe:
Die Luft-Luft-Wärmepumpe entzieht der Außenluft ebenfalls Wärme, überträgt diese jedoch direkt in die Raumluft des Gebäudes. Diese Systeme sind besonders in Regionen mit milden Wintern verbreitet und eignen sich gut für die Raumluftheizung und -kühlung. Luft-Luft-Wärmepumpen arbeiten ohne ein zwischengeschaltetes Medium wie Wasser, was sie zu einer einfachen und effektiven Lösung macht, insbesondere in kleineren oder gut isolierten Gebäuden.

Hybrid-Wärmepumpe:
Ein Hybrid-System kombiniert eine Luft-Wärmepumpe mit einer zusätzlichen Heizquelle, wie einem Gas- oder Öl-Brennwertkessel. Diese Kombination ermöglicht es, bei sehr niedrigen Außentemperaturen auf den konventionellen Kessel umzuschalten, während die Wärmepumpe den Großteil der Heizlast übernimmt. Hybridsysteme sind ideal für Gebäude, die bereits über eine herkömmliche Heizungsanlage verfügen und dessen Effizienz steigern möchten.

Monoblock-Wärmepumpe:
Bei der Monoblock-Wärmepumpe sind alle wesentlichen Komponenten, einschließlich Verdampfer, Kompressor, Kondensator und Expansionsventil, in einem einzigen Außengerät integriert. Dadurch wird die Installation vereinfacht, da keine Kältemittelleitungen ins Gebäude geführt werden müssen. Monoblock-Systeme sind kompakt und platzsparend, was sie besonders für kleinere Gebäude oder für den Einsatz bei begrenztem Platzangebot geeignet macht.

Split-Wärmepumpe:
Eine Split-Wärmepumpe besteht aus einem Außengerät und einem oder mehreren Innengeräten. Das Außengerät enthält den Verdampfer und Kompressor, während das Innengerät den Kondensator beherbergt. Split-Systeme bieten eine flexible Installationsmöglichkeit, da sie verschiedene Inneneinheiten in unterschiedlichen Räumen versorgen können. Diese Flexibilität macht sie besonders für größere Gebäude oder für Anwendungen mit unterschiedlichen Temperaturanforderungen in verschiedenen Bereichen des Gebäudes attraktiv.

Jede dieser Arten von Luft-Wärmepumpen bietet spezifische Vorteile und ist für unterschiedliche Anwendungen und Gebäudetypen geeignet. Die Wahl der richtigen Wärmepumpe hängt von den individuellen Anforderungen, den klimatischen Bedingungen und den baulichen Gegebenheiten ab.