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Die Wärmepumpe

Funktoin einer Wärmepumpe

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Das Prinzip einer Wärmepumpe lässt sich leicht anhand der Funktionsweise eines Kühlschranks erklären.

Die Funktionsweise der Wärmepumpe in Ihrem Haus ist relativ einfach zu erklären. Das Prinzip ist einfach. Eine Wärmepumpe wird oft mit einem umgekehrten Kühlschrank verglichen. Angenommen, Sie stellen eine Flasche Milch in Ihren Kühlschrank: Sie möchten natürlich, dass sie schön frisch bleibt, nicht wahr? Nun, der Verdampfer Ihres Kühlschranks entzieht der Flasche die gesamte Wärme, was bedeutet, dass Ihre Milch die gewünschte, kühle Temperatur erhält. Diese Wärme verlässt den Kühlschrank weiter durch das Gitter – oder den Kondensator – an der Rückseite des Kühlschranks, wobei das Ganze von einem Kompressor angetrieben wird.

So viel zur Geschichte des Kühlschranks. Bei Ihrer Wärmepumpe wird statt der Milchflasche eine Wärmequelle an den Verdampfer angeschlossen, an die die Wärme abgegeben wird. Bei Ihnen zu Hause könnte das zum Beispiel die Fußbodenheizung sein. Sie sehen, der Betrieb einer Wärmepumpe könnte nicht einfacher sein!

Arten der Wärmepumpen

Nun wissen wir bereits, dass die Wärmepumpe Ihre Heizenergie von der Umgebung bezieht. Als Wärmequelle kann dabei die Erde benutzt werden (Geothermie), aber auch das Grundwasser (Hydrothermie) oder die Umgebungsluft (Aerothermie). Trotz der verschiedenen Energiequellen funktionieren die Wärmepumpen prinzipiell alle gleich (Kühlschrankprinzip).

Sole/Wasser

Die Sole/Wasser-Wärmepumpe entzieht die Energie dem Erdreich und ist somit auf die Erdwärme angewiesen. Sie ist eine der effizientesten Wärmepumpen auf dem Markt.
Die innen aufgestellten Sole/Wasser-Wärmepumpen bestechen durch maximale Leistungszahlen und niedrige Betriebskosten. Sie Heizen nicht nur und erzeugen Warmwasser – sie eignen sich auch hervorragend für die passive Kühlung im Sommer. Ideal für Ein-/Zwei- oder Mehrfamilienhäuser. Sole/Wasser Wärmepumpen sind effizienter aber teurer als Luft-Wasser-Wärmepumpen und bewilligungspflichtig.

Luft/Wasser

Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe entzieht der Außenluft Wärme. Diese Wärme wird verstärkt und an das Wasser der Fußbodenheizung oder Konvektoren abgegeben. Durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sich die Luft fortlaufend neu. Die Wärmepumpe nimmt diese Energie auf einem niedrigen Temperaturniveau auf und bringt sie auf ein höheres Niveau. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe kann relativ einfach installiert werden und ist zudem sehr preiswert.

Wasser/Wasser

Grundwasser weist das ganze Jahr hindurch eine nahezu konstante Temperatur auf und ist deshalb als Wärmequelle für eine Wärmepumpen-Heizung optimal. Aber auch Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen und Bächen können als Wärmequelle eingesetzt werden. Der Betrieb einer solchen Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist auch immer bewilligungs- und konzessionspflichtig (Kantone, Gemeinden).

Splitgeräte

Bei den Splitgeräten handelt es sich um ein zweiteiliges System. Eine Innen- und eine Aussenaufstellung. Der Kreislauf wird geteilt, sodass sich der Verdampfer aussen, und der Verflüssiger Innen befinden. Durch das «spliten» erfordern diese Aufstellung von Wärmepumpen weniger Platz als üblich.

Innenaufstellung

Die innen aufgestellte Wärmepumpe wird üblicherweise im Keller montiert. Der vollständige Kreislauf befindet sich im Haus, lediglich der Be- und Abzug der Luft erfolgt über den Aussenbereich.

Splitgeräte

Diese ist die häufigste Installationsart der Wärmepumpen. Üblich für Luft/Wasser-Wärmepumpen, die im Aussengerät Wärme erzeugen und diese über den Speicher in den Heizraum weiterleiten.

Wichtige Begriffe

Was ist die Vorlauftemperatur?

Die Vorlauftemperatur ist das Temperaturniveau, auf welches das Heizwasser mithilfe der Wärmepumpe gebracht wird, bevor es über die Leitungen zu den Heizflächen (Bodenheizung etc.) fliesst. Der Teil, welcher das erhitzte Wasser bis zur Heizfläche zurücklegt, wird als Vorlauf bezeichnet. Je nach energetischem Zustand (Isolation etc.) des Objektes und der Wärmepumpe liegt die Vorlauftemperatur bei ca. 25 – 90°C.

Die Temperatur des Heizwassers bei der Rückkehr zur Wärmepumpe wird Rücklauftemperatur genannt, der Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauftemperatur heisst Spreizung.So viel zur Geschichte des Kühlschranks. Bei Ihrer Wärmepumpe wird statt der Milchflasche eine Wärmequelle an den Verdampfer angeschlossen, an die die Wärme abgegeben wird. Bei Ihnen zu Hause könnte das zum Beispiel die Fußbodenheizung sein. Sie sehen, der Betrieb einer Wärmepumpe könnte nicht einfacher sein!

COP - Coefficient Of Performance

Die Leistungszahl wird durch Messungen unter genormten Bedingungen ermittelt (DIN EN 255, DIN EN 14511). Sie ist eine konstante Eigenschaft der Wärmepumpe. Bei dieser Kennzahl handelt es sich um das Verhältnis zwischen Temperatur der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur. Dieser COP sollte größer als 4 sein, was bedeutet, dass nur ein Teil der Antriebsenergie benötigt wird, um vier Teile Wärme zu erzeugen, die restlichen drei werden vom Quellsystem produziert.

Fazit

Wovon ist die Leistung der Wärmepumpe abhängig?

Die Funktion der Wärmepumpe besteht darin, die Temperaturdifferenz zwischen der Energiequelle und der Vorlauftemperatur zu überbrücken. Nicht nur die Vorlauftemperatur spielt hier eine Rolle, sondern auch die Art der Wärmepumpe.
So wird bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe, wie beispielsweise der EH3, die Wärme der Umgebungsluft genutzt. In Winterzeiten kann es sein, dass die Temperatur der Luft unter 0 °C sinkt. Dementsprechend muss bei einer Vorlauftemperatur von zwischen 30 – 35 °C eine Wärmepumpe also entsprechend grössere Temperaturdifferenzen überbrücken.
Anders bei Sole/Wasser Wärmepumpen wird die Energie des Grundwassers genutzt. Ihr Temperaturniveau sinkt selten unter 12 °C. In diesem Fall ist die Differenz zur Vorlauftemperatur entsprechend kleiner – heisst, es muss weniger Energie aufgewendet werden. Die Effizienz steigt.

Wärmepumpe im Optimum - Wie?

Der COP ist hierbei ein guter Richtwert. Es gibt aber noch weiter Möglichkeiten, die Effizienz zu steigern:

  • Einsatz eines effizienteren Kompressors – diese Maßnahme bietet sich vor allem bei älteren Wärmepumpen an.
  • Vergrößerung der Heizflächen durch den Einbau von Fußboden- oder Flächenheizungen – dadurch kann die Vorlauftemperatur gesenkt werden.


Im Rahmen der regelmäßigen Wartung der Wärmepumpe könne wir auch auch die Effizienz der Anlage überprüfen und bei Bedarf anpassen. Oft reicht schon die Optimierung der Einstellungen, um ein wesentlich besseres Ergebnis zu erzielen. Das schont die Umwelt und spart Heizkosten ein.

 

Installation einer Wärmepumpe in einem bestehenden Haus

Ein bestehendes Haus ist nicht immer mit den innovativsten oder umweltfreundlichsten Materialien ausgestattet. Dies kann dazu führen, dass die monatliche Energierechnung des Hauses erheblich ansteigt. Eine Wärmepumpe kann hier die Lösung bieten und lässt sich unter bestimmten Voraussetzungen perfekt in ein bestehendes Haus integrieren. Ihr Zuhause ist renovierungsbedürftig und Sie möchten energieeffizient heizen?
Dann ist eine Wärmepumpe in Kombination mit einer Fußbodenheizung eine clevere Lösung. Es ist wichtig, den Wärmebedarf des Hauses stark zu reduzieren, damit die Investition nicht zu hoch wird. Durch die Wahl einer Wärmepumpe senken Sie Ihre Energierechnung, heizen umweltfreundlicher und leisten einen Beitrag zum Klimaschutz. 

Welche Wärmepumpe ist für mich die beste?

Die Antwort dieser Frage hängt von ganz vielen Faktoren, wie Umgebung, Bewilligungsaufwand, Bauart, etc. ab. Im Grundsatz ist aber eine Luft-Wasser-Wärmepumpe einfach zu installieren, im Verhältnis kostengünstig und daher die am weitesten verbreitete Form von Wärmepumpen in der Schweiz.
Knapp 67% aller Wärmepumpen in der Schweiz sind Luft/Wasser Wärmepumpen.

Sogenannte Erdsonden (Sole-Wasser-Wärmepumpen) sind sehr energieeffizient – allerdings mit höherem Installationsaufwand im Vergleich zu Luft-Wasser-Wärmepumpen. 

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Grundwasser) ist zwar äusserst effizient, aber sie wird aus Wasserschutzgründen nur selten genehmigt und installiert. Welche Wärmepumpe letztlich die beste Lösung für Ihr Haus ist, muss am besten in einem Individuellen Gespräch näher angeschaut werden. /  Beratungsanfrage

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