Klimaforum Kiel (de)

Das Ziel der Bundesregierung in Deutschland ist es, bis zum Jahr 2030 sechs Millionen Wärmepumpenheizungen zu installieren. Zurzeit heizen die meisten Menschen in Deutschland mit Gas und Öl. Die stoßen bei der Verbrennung große Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre aus und verbrauchen viel Energie. Wärmepumpen arbeiten dagegen sehr effizient und verursachen im Betrieb mit Ökostrom keine Treibhausgasemissionen. So kann eine Wärmepumpe mit einer Kilowattstunde elektrischer Energie ca. drei bis fünf Kilowattstunden Wärmeenergie produzieren. Obwohl Wärmepumpen im Betrieb meistens günstiger sind als andere Heizsysteme, haben sie im Vergleich hohe Anschaffungskosten. Um trotzdem mehr Menschen dazu zu bewegen, sich eine Wärmepumpe anzuschaffen, gibt es vom Staat entsprechende Förderungen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Wärmepumpen nutzen elektrischen Strom und Wärmeenergie aus der Umgebung, um Wasser zu erhitzen, das dann zum Heizen und Duschen verwendet werden kann. Die Wärmeenergie kann dabei aus dem Erdreich kommen, aus dem Grundwasser oder auch aus der Luft. Selbst im Winter, wenn es draußen eisig kalt ist, enthält die Luft noch jede Menge Wärmeenergie, die eine Wärmepumpe nutzen kann. Wie das funktioniert, ist hier kurz erklärt.
Im einfachsten Fall ist eine Wärmepumpe aus zwei Wärmetauschern, einem Verdichter und einem sogenannten Expansionsventil aufgebaut.

Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe saugt ein Ventilator Umgebungsluft an und leitet sie zu einem Wärmetauscher weiter. Der Wärmetauscher wird von einem Kältemittel durchflossen, das die Eigenschaft hat, seinen Aggregatzustand bereits bei sehr niedrigen Temperaturen von flüssig zu gasförmig zu ändern. Solche Kältemittel werden auch in Kühlschränken eingesetzt, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten wie Wärmepumpen, bloß umgekehrt.

Das Kältemittel tritt flüssig in den Wärmetauscher ein, verdampft anschließend durch die Aufnahme von Wärme aus der vom Ventilator angesaugten Luft und verlässt den Wärmetauscher in gasförmigem Zustand. Danach geht es durch den Verdichter, der den Druck im Kältemittel erhöht und damit auch seine Temperatur. Die elektrische Energie, die eine Wärmepumpe verbraucht, wird zum größten Teil für den Verdichter benötigt.

Jetzt gelangt das Kältemittel zum zweiten Wärmetauscher, der die Wärmepumpe mit dem Heizungssystem verbindet. Auf der einen Seite des Wärmetauschers fließt also das Kältemittel entlang, auf der anderen das Wasser, das danach durch die Heizungen läuft. Damit das Kältemittel die aufgenommene Energie wieder abgeben kann, wechselt es seinen Aggregatzustand. Diesmal ist das Kältemittel zu Beginn gasförmig und wird beim Durchlaufen des Wärmetauschers flüssig, während es das Wasser für die Heizung aufwärmt.
Nach diesem zweiten Wärmetauscher hat das Kältemittel seine Aufgabe, Wärme von draußen nach drinnen zu transportieren, erfüllt. Es durchläuft jetzt noch ein Expansionsventil, in dem es entspannt wird. Das bedeutet, dass der Druck im Kältemittel verringert wird. Danach befindet es sich wieder im Ausgangszustand und beginnt seinen Weg durch die Wärmepumpe von Neuem.