Wie funktioniert eine Wärmepumpenheizung?
Wärmepumpenheizungen benötigen zur Wärmebereitstellung keinen Brennstoff, sondern lediglich Strom, der die technischen Komponenten antreibt. Die nötige thermische Energie ziehen sie dabei aus einer Umwelt- oder aber technischen Wärmequelle, etwa der Luft, dem Boden, Abgasen oder Abwasser. Hierfür bedienen sich die Geräte eines komplexen Kreislaufs, in dessen Mittelpunkt ein Wärmeträgermedium bzw. Kältemittel steht. Dieses zirkuliert in einem Leitungssystem, das die Pumpe mit seiner Wärmequelle verbindet. Das Kältemittel entzieht der Quelle einen Teil ihrer thermischen Energie über einen Wärmetauscher, heizt sich auf und verdampft. Der Dampf wird im Anschluss zur Wärmepumpe geleitet und dort in einem Kompressor unter Einsatz von Strom verdichtet. Hierdurch erhöht sich sein Druck und somit auch seine Temperatur, bis sie auf ein verwertbares Niveau angestiegen ist. Danach wird der so erhitzte Dampf zu einem weiteren Wärmetauscher geleitet, der mit einem Verbraucher verbunden ist. Hierbei kann es sich etwa um einen Heizkreislauf, einen Warmwasserspeicher oder eine bestimmte industrielle Anlage handeln. Das Kältemittel gibt dort seine thermische Energie ab, wodurch sie zum Heizen und andere Prozesse genutzt werden kann, kühlt wieder ab und kondensiert. Im letzten Schritt passiert das Kältemittel ein Entspannungsventil, welches seinen Druck wieder normalisiert. Damit beginnt der Kreislauf von vorn und es kann kontinuierlich Wärme bereitgestellt werden.
Durch ihre spezielle Wirkungsweise ist es über Wärmepumpenheizungen möglich, aus einer Einheit (Kilowattstunde) Strom mehrere Einheiten Wärme zu gewinnen. Genaue Auskunft über die Effizienz geben dabei die Leistungszahl oder die Jahresarbeitszahl des Geräts. In der Regel stellen Wärmepumpen das Drei- bis Vierfache des aufgewendeten Stroms als thermische Energie bereit, besonders moderne Systeme leisten sogar mehr. Neben Aufbau und genutzter Technik spielt dabei jedoch auch die genutzte Wärmequelle sowie deren Temperaturniveau und eventuelle Schwankungen von diesem eine Rolle bei der Effizienz.
Welche Energiequellen können Wärmepumpenheizungen nutzen?
Wärmepumpenheizungen können auf unterschiedliche Wärmequellen zurückgreifen, denen sie die thermische Energie entziehen. Weit verbreitete Systeme sind solche, die Umweltwärme bzw. Geothermie nutzen. Hierzu zählen Luft-Wasser-, Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen.
- Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen zur Wärmebereitstellung die Umgebungsluft, die sie mit Gebläsen ansaugen.
- Sole-Wasser-Wärmepumpen greifen auf die gespeicherte Wärme im Boden zurück und werden daher auch Erdwärmepumpen genannt. Sie bedienen sich entweder tiefer Sondenbohrungen oder aber großflächig und oberflächennah verlegten Flachkollektoren zur Aufnahme von Wärmeenergie.
- Wasser-Wasser- bzw. Grundwasser-Wärmepumpen benötigen ebenfalls Tiefenbohrungen und die Anlegung zweier Brunnen, um tieferen Grundwasserschichten die thermische Energie zu entziehen. Mit steigernder Teufe wird die Installation zwar zunehmend aufwendiger und teurer, dafür arbeiten solche Wärmepumpen
Für gewöhnlich weisen Luft-Wasser-Wärmepumpen im Vergleich geringere Leistungszahlen auf, insbesondere, da ihre Wärmequelle starken Schwankungen unterliegt und recht kalt ist, wenn tatsächlich Heizbedarf besteht. Dafür sind sie in Anschaffung und Installation jedoch sehr günstig.
Den Vorteil, dass Wärmepumpenheizungen auch niedrigtemperierte Wärmequellen erschließen können, spielen die Geräte jedoch nicht nur bei der Nutzung von Umweltwärme aus. Auch unkonventionelle „Energieträger“ lassen sich mithilfe der Systeme nutzbar machen, wodurch etwa bei anderen Prozessen aufgewendete Energie weitaus besser verwertet werden kann. „Energierecycling“ nennt sich dieses Konzept. Als alternative Wärmequellen können zum Beispiel industrielles Kühlwasser, Abluft und Abwärme bei den verschiedensten wirtschaftlichen Arbeiten sowie das in Haushalten, Gewerbe und Industrie anfallende Abwasser zum Einsatz kommen. Hierbei werden die Wärmetauscher einfach nur am entsprechenden Leitungssystem (Abluftschacht, Abwasserkanal) installiert und können ihre Arbeit aufnehmen. Mithilfe dieser Art der Wiederverwendung von Energie lässt sich die Energieausbeute einmal genutzter Energieträger immens steigern und die Neuerzeugung von Wärme an anderer Stelle deutlich reduzieren. Insbesondere bei der Einsparung von fossilen Brennstoffen und der Vermeidung von Schadstoffemissionen können Abluft- und Abwasserwärmerückgewinnung einen enormen Beitrag leisten.
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Gerade die Abwasserwärmerückgewinnung birgt große Potentiale für den Wärmesektor und damit die Wärmewende. Schätzungen zufolge ließen sich etwa 14 Prozent des gesamtdeutschen Wärmebedarfs hierüber decken, wenn Wärmetauscher und -pumpen an allen strategisch geeigneten Abwasserkanälen installiert würden. Möchten auch Sie effizient und umweltfreundlich Energie aus Abwasser gewinnen, dann kontaktieren Sie UHRIG. Unsere hochmodernen Therm-Liner-Module eignen sich zur Installation in jedem Abwasserkanal – unabhängig von den baulichen Beschaffenheiten. Sie arbeiten effizient und sind ebenfalls sehr wartungsarm. Bei der Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien ist der Betrieb zudem vollkommen emissionsfrei. Sie erreichen uns telefonisch oder per E-Mail.
