Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nimmt Energie aus der Außenluft auf und wandelt sie in nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasser um.
Wärmepumpen können eine wichtige Stellschraube für die notwendige Energiewende sein. Es handelt sich dabei um umweltfreundliche Heitzsysteme, die es in verschiedenen Varianten gibt. Eine davon ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe.
Aufbau einer Wärmepumpe
Wärmepumpen arbeiten nach dem physikalischen Carnot-Kreisprozess-Prinzip. Dabei wird thermische Energie aus Luft, Wasser oder dem Erdreich verwendet, um Wärme für Heizsysteme zu erzeugen. Vier Hauptkomponenten sind wichtig für die Funktionsweise einer Wärmepumpe:
- Verdampfer: Mithilfe der genutzten Umweltenergie wird Kältemittel verdampft.
- Kompressor: Das nun gasförmige Kühlmittel wird verdichtet, was zur Steigerung der Temperatur führt.
- Verflüssiger: Das erhitzte Kältemittel gibt die Wärme an das Heizsystem ab. Es kondensiert dabei, wird also wieder flüssig.
- Expansionsventil: Es reduziert den Druck, sodass das Kältemittel wieder in den Verdampfer gelangt und der Kreislauf beginnt von neuem.
Das Kältemittel ist der Energieträger der Wärmepumpe und spielt die Hauptrolle im Prozess. Im Wechsel seines Aggregatzustands von flüssig zu gasförmig kann es Wärme aufnehmen, transportieren und auch wieder abgeben. Der Kompressor steigert die verwendete Umweltwärme, sodass Wärmepumpen unter Einsatz von Strom in der Lage sind, die Warmwasserversorgung zu gewährleisten.
Funktionsweise von Luft-Wasser-Wärmepumpen
Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Außenluft als Umgebungsenergie, um die Wärme für Heizung und Wasserversorgung zu erzeugen. Im Vergleich zu Erd- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen ist die Installation von Luft-Wasser-Wärmepumpen weniger aufwendig und somit auch kostengünstiger.
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe saugt Außenluft an, die auch bei niedrigen Temperaturen immer eine gewisse Menge an thermischer Energie enthält. Mithilfe des Verdampfers wird diese Energie genutzt, um das Kältemittel zu verdampfen und die thermische Energie so an dieses abzugeben. Der verbaute Kompressor verdichtet das durch die Außenluft erwärmte Kältemittel, wodurch dessen Temperatur stark ansteigt. Das durch den Kompressor erhitzte Kältemittel gibt seine Wärme an das Heizsystem ab, kühlt ab und geht wieder in einen flüssigen Zustand über. Durch den Verdampfer gelangt das Kältemittel dann in den Kreislauf zurück.
Wie effizient eine Luft-Wasser-Wärmepumpe arbeitet, hängt von der Umgebungstemperatur ab. Bei milden Außentemperaturen ist das System sehr effizient, je niedriger die Außentemperatur, desto ineffizienter arbeitet das System. Die modernen Systeme sind tatsächlich allerdings auch bei Minusgraden in der Lage, Wärme aus der Außenluft zu nutzen. Je niedriger die aufgenommene Umweltenergie ist, desto höher muss die Kompression sein. Da der verbaute Kompressor Strom benötigt, steigt der Stromverbrauch mit in Abhängigkeit zur Außentemperatur. Die Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpe hängt also von der Außentemperatur, dem im Haus verbauten Heizsystem und der Wärmedämmung des Gebäudes ab. Fußbodenheizungen benötigen meist nur geringe Vorlauftemperaturen und sind somit für Luft-Wasser-Wärmepumpen optimal. Je besser ein Gebäude gedämmt ist, desto geringer ist der Wärmeverlust und umso effizienter kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe arbeiten.
