Die Funktionsweise einer Wärmepumpe - heizen einfach erklärt
In einer Welt, in der Nachhaltigkeit und Energieeffizienz immer wichtiger werden, ist es entscheidend, die Technologien zu verstehen, die uns dabei helfen einen Schritt weiter Richtung grüne Zukunft zu gehen. Zu diesen modernen Heizungstechnologien zählt auch die Wärmepumpe. Doch wie funktioniert diese Heizung eigentlich? Wie schafft es eine Luftwärmepumpe die Umgebungsluft in natürliche Wärme für das Zuhause umzuwandeln? Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe, ihre wichtigsten Komponenten und Details zum Betrieb erfahren Sie hier.
Wie aus Luft Energie entsteht:
Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung – je nach Wärmepumpenart Luft, Grundwasser oder Erdreich-Wärmeenergie, indem ein Kältemittel (in flüssiger Form) durch einen Verdampfer geleitet wird. Das Kältemittel verdampft bei niedriger Temperatur und nimmt dabei Wärme aus der Umgebung auf.
Das verdampfte Kältemittel wird vom Verdampfer in den Kompressor geleitet. Durch die Kompression wird das Gas stark erhitzt und zusätzlich der Druck erhöht, was die Temperatur des Kältemittels weiter steigert.
Das heiße, komprimierte Gas wird dann durch einen Kondensator geleitet, wo es seine Wärmeenergie an das Heizsystem (z.B. Fußbodenheizung, Heizkörper) abgibt. Während dieses Prozesses kondensiert das Kältemittel und kehrt wieder in den flüssigen Aggregatzustand zurück.
Das abgekühlte und verflüssigte Kältemittel wird schließlich durch ein Expansionsventil geleitet, das den Druck des Kältemittels senkt und es wieder in den Verdampfer zurückführt, um den Kreislauf von neuem zu beginnen.
In wenigen Schritten zum optimalen Heizsystem
Unsicher, ob eine Wärmepumpe die richtige Heizung für Ihr Zuhause ist?
Die Entscheidung für oder gegen die Installation einer Wärmepumpe hängt von den Gegebenheiten des Gebäudes und anderen Faktoren, wie z.B. dem jährlichen Heizbedarf ab. Ist das Gebäude ausreichend isoliert? Verfügen Sie über Heizkörper oder ein Flächenheizsystem? Wie hoch ist der aktuelle Energieverbrauch? Der ÖkoFEN Wärmepumpenberater liefert Ihnen in wenigen Schritten eine klare Antwort auf Ihre Frage.
Zum Wärmepumpenberater
Die wichtigsten Komponenten einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe besteht aus mehreren Komponenten, welche zusammenarbeiten, um Wärmeenergie von einem niedrigeren Temperaturniveau auf ein höheres zu übertragen.
Der Verdampfer ist dafür zuständig, die Wärme aus der Umgebung zu absorbieren. Hier verdampft das Kältemittel bei niedriger Temperatur und nimmt die Wärme auf.
Der Kompressor ist das Herzstück der Wärmepumpe. Er erhöht den Druck und die Temperatur des verdampften Kältemittels, indem er es komprimiert. Dadurch steigt die Temperatur des Kältemittels und optimiert die Wärmeübertragung.
Der Kondensator ist der Teil der Wärmepumpe, in dem das heiße, komprimierte Kältemittel seine Wärme an das Heizsystem abgibt. Hier kondensiert das Kältemittel zurück in eine flüssige Form und gibt die aufgenommene Wärmeenergie an das Heizsystem ab.
Das Expansionsventil reguliert den Druck des Kältemittels, bevor es wieder in den Verdampfer gelangt. Danach beginnt der Prozess des Wärmetausches von vorne.
Das Kältemittel ist die Substanz, die in der Wärmepumpe zirkuliert und die Wärme überträgt. Es ändert seinen Zustand von gasförmig zu flüssig und umgekehrt, je nach Druck und Temperatur in den verschiedenen Komponenten der Wärmepumpe.
GreenFOX überzeugt durch modernste Technik
Die GreenFOX Luft-Wasser-Wärmepumpe wird am Firemensitz und Produktionsstandort in Österreich gefertigt und erreicht durch innovative Technologien und den Einsatz des wirksamen und umweltfreundlichen Kältemittels R290 Spitzen-Effizienzwerte. Gleichzeitig optimiert die Heizung den Energieverbrauch mittels smarter GreenMode-Regelung. Außerdem ermöglicht sie einen ganzjährig C02-armen Betrieb, indem die Regelung den Heizbedarf den kostengünstigsten & umweltfreundlichsten Heizzeiten anpasst.
Kältemittel in Luftwärmepumpen: Funktion und Umweltauswirkungen
Das Kältemittel in einer Luftwärmepumpe ist ein Fluid, das die Fähigkeit hat, bei kalter Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufzunehmen und bei erhöhter Temperatur und Druck wieder abzugeben. Es dient als Überträger der erzeugten Energie im Heizungsprozess.
Künftig wird die Nutzung künstlicher Kältemittel wie HFWK-Kältemittel oder PFAS, die hauptsächlich aus Chemikalien bestehen, aufgrund ihrer Umweltschädlichkeit für den Einbau in Wärmepumpen eingeschränkt werden. Zum Vergleich: Kommt es zum Austritt eines solchen Kältemittels, ist die Auswirkung von nur einem Kilogramm der Flüssigkeit bis zu zweitausend Mal schädlicher als der Ausstoß von einem Kilogramm CO2.
Eine umweltfreundliche Alternative zu synthetischen Kältemitteln ist das gasförmige R290 (Propan). Es hat ein geringes GWP (Global Warming Potential) und wird als Zukunft der Kältemittel im Bereich von Wärmepumpen angesehen. Die GreenFOX Wärmepumpe nutzt das natürliche Kältemittel R290, welches zusätzlich eine höhere Vorlauftemperatur von 65 Grad ermöglicht und damit den Effizienzgrad der Wärmepumpe deutlich anhebt.
Können Wärmepumpen auch kühlen?
Ja, die meisten Wärmepumpen sind auch in der Lage, Gebäude bei hohen Außentemperaturen zu kühlen.
Wärmepumpen können in einem umgekehrten Zyklus betrieben werden, um Wärme aus dem Inneren eines Gebäudes zu entfernen und es zu kühlen. Dieser Prozess wird als "umgekehrter Betrieb" oder "Kühlbetrieb" bezeichnet.
Die Fähigkeit einer Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen macht sie zu einer vielseitigen Lösung für die Klimatisierung von Gebäuden und ermöglicht es, das ganze Jahr über für Komfort zu sorgen, unabhängig von Witterungsbedingungen. Entscheidend für die Kühlung ist die passende Hydraulik und Installation der Wärmepumpe.
Verschiedenste Arten von Wärmepumpen
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die sich hauptsächlich durch ihre unterschiedlichen Wärmequellen & Funktionsweisen unterscheiden:
Luft-Wasser-Wärmepumpen
entziehen Wärme aus der Luft und übertragen sie über einen Wärmetauscher an das aufbereitete Heizungswasser, welches im Heizsystem zirkuliert. Sie sind besonders gut geeignet für Regionen mit milden Wintern.
Luft-Luft-Wärmepumpen
nutzen ebenfalls die Umgebungsluft als Wärmequelle, jedoch wird die Wärme direkt an die Luft im Gebäude abgegeben. Sie funktionieren ähnlich wie Klimaanlagen, können aber auch im Heizbetrieb arbeiten.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
entziehen Wärme aus einer Wasserquelle, wie einem Brunnen oder einem See, und übertragen sie auf das Heizsystem im Gebäude. Diese Form erfordert jedoch eine geeignete Wasserquelle in der Nähe.
Bei Erd-Wasser-Wärmepumpen
wird die Wärme dem Boden entzogen, entweder durch Erdsonden oder durch Flächenkollektoren, und in das Heizsystem des Gebäudes geleitet. Sie bieten eine konstante Wärmequelle fordern aber eine aufwendige Wartung.
Erd-Erd-Wärmepumpen (Geothermische Wärmepumpen)
nutzen die konstante Temperatur tief unter der Erdoberfläche, um Wärme zu entziehen. Sie sind sehr effizient, erfordern jedoch oft höhere Installations- und Wartungskosten.
Kostenvergleich:
Im Vergleich zu einer Erdwärmepumpe haben Luftwärmepumpen im Allgemeinen einen geringeren Installations- und Wartungsaufwand. Die Installation einer Monoblockwärmepumpe, welche mit Luft betrieben wird, ist außerdem die kostengünstigere Lösung.
Attraktive Förderung für Heizungstausch
Umweltschonende Heizlösungen wie Pelletsheizungen oder Wärmepumpen werden derzeit von Bund und Ländern mit ungewöhnlich großzügigen Förderungen unterstützt. In einigen Bundesländern können Sie sogar bis zu 27.500 € für ihre neue Heizung erhalten. Im Rahmen der "Sauber-Heizen-für-Alle"-Kampagne werden einkommensschwache Haushalte sogar bis zu 100 % gefördert.
Um herauszufinden,
welche maximale Förderung Sie für den Umstieg von fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas
auf eine umweltfreundliche Heizung erhalten und mit welchen tatsächlichen Kosten für eine Wärmepumpe Sie rechnen können ,
nutzen Sie jetzt den ÖkoFEN Förderrechner und berechnen Sie Ihre individuelle Förderung.
Zum Förderrechner
Monoblock vs. Splitblock
Monoblock- und Splitblock-Wärmepumpen sind zwei verschiedene Arten, die sich in Aufbau, ihrer Funktionsweise und Effizienz unterscheiden.
- Bei einer Monoblock-Wärmepumpe sind alle wichtigen Komponenten, wie Verdampfer, Kompressor und Kondensator, in einem einzigen Gehäuse untergebracht.
- Das Kältemittel durchläuft den Verdampfer, Kompressor und Kondensator in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb des Gehäuses.
- Monoblock-Wärmepumpen sind in der Regel kompakt und einfach zu installieren.
- Sie eignen sich gut für kleinere Anwendungen und Wohngebäude mit moderatem Heiz- und Kühlbedarf.
- Bei einer Splitblock-Wärmepumpe sind die Verdampfereinheit (innen) und die Kompressionseinheit (außen) in zwei separaten Blöcken oder Einheiten untergebracht.
- Die Verdampfereinheit wird im Innenbereich des Gebäudes installiert, während die Kompressionseinheit draußen platziert wird.
- Die beiden Einheiten sind über Kältemittelleitungen miteinander verbunden, die den Kreislauf des Kältemittels ermöglichen.
- Splitblock-Wärmepumpen bieten oft eine höhere Leistung und Flexibilität bei der Installation, da die Außeneinheit leichter an verschiedenen Orten platziert werden kann.
Welche Faktoren beeinflussen den Betrieb einer Wärmepumpe?
Häufige Fragen und Antworten
Sie suchen Antworten auf die Frage: "Wie funktioniert eine Wärmepumpe eigentlich?" - wir haben die passenden Antworten für Sie.
Wer ökologisch und nachhaltig heizen möchte, sollte sich bewusst sein, dass eine Wärmepumpe nur mit grünem Ökostrom nachhaltig arbeitet. Auch wenn Wärmepumpen mit PV-Anlagen kombiniert werden, muss zumeist trotzdem in den Wintermonaten auf externen Strom zurückgegriffen werden. So grün und günstig wie möglich heizen Sie ganzjährig und weltweit erstmals mit der GreenFOX Wärmepumpe.
Bei einer Pelletheizung sind Sie von keinen Strompreisen abhängig, heizen zu 100 % regional und co2-neutral. Pelletheizungen eignen sich außerdem auch bestens für größere Gebäude bzw. Gebäude in besonders kalten Gebieten. Während eine Wärmepumpe hingegen unter diesen Bedingungen nicht mehr die effizienteste Heizlösung ist.
Eine Luftwärmepumpe ist ein Heiz- und Kühlgerät, welches Wärmeenergie aus der Umgebungsluft verwendet und zur Raumheizung oder -kühlung nutzt.
Hier ist eine grundlegende Erklärung, wie eine Luftwärmepumpe funktioniert:
- Absorption der Umgebungswärme: Die Luftwärmepumpe entzieht der Umgebungsluft Wärmeenergie, selbst bei niedrigen Temperaturen. Sogar bei kaltem Wetter enthält die Luft noch genügend Wärmeenergie, die genutzt werden kann.
- Verdampfung des Kältemittels: In der Wärmepumpe befindet sich ein geschlossener Kreislauf, der ein Kältemittel enthält. Dieses Kältemittel hat einen niedrigen Siedepunkt und verdampft bereits bei niedrigen Temperaturen, wenn es der Wärme der Umgebungsluft ausgesetzt wird.
- Kompression des Kältemittels: Der verdampfte Kältemitteldampf wird von einem Verdichter komprimiert, wodurch sich der Druck und die Temperatur erhöhen.
- Abgabe der Wärme: Der komprimierte und erhitzte Kältemitteldampf gibt die gespeicherte Wärmeenergie an das Heizsystem oder den Warmwasserspeicher ab, um den Raum zu beheizen oder Warmwasser bereitzustellen.
- Kondensation des Kältemittels: Nachdem die Wärme abgegeben wurde, kondensiert das Kältemittel zu einem flüssigen Zustand zurück, wobei es die Wärmeenergie freisetzt.
- Expansion des Kältemittels: Das flüssige Kältemittel durchläuft ein Expansionsventil, das den Druck und die Temperatur reduziert, um den Kreislauf zu schließen und das Kältemittel wieder in den Verdampfer zu leiten.
Dieser Kreislauf wiederholt sich kontinuierlich, solange das Heiz- oder Kühlsystem aktiv ist. Eine Wärmepumpe kann die gewonnene Energie aus der Umgebungsluft nutzen, um das Haus zu heizen. Im Sommer kann das Prinzip umgekehrt werden, um das Haus zu kühlen.
Es ist wichtig zu beachten, dass eine Luftwärmepumpe ihre Effizienz mit sinkenden Außentemperaturen verringert, da die Wärmeenergie in der kalten Luft begrenzt ist. In solchen Fällen können ergänzende Heizsysteme erforderlich sein, um den Heizbedarf zu decken.
Eine Wärmepumpe funktioniert im Sommer wie auch im Winter gleich. Sie wandelt einen Teil der Außenluft in mehrere Teile Energie um.
Im Kreislauf befindet sich ein Kältemittel. Im Kältekreis saugt der Ventilator die Außenluft an. Das Kältemittel verdampft durch die Wärme der Umgebungsluft und wird gasförmig.Das gasförmige Kältemittel strömt zum Kompressor, wo es verdichtet wird. Durch den Kompressor verdichtet sich der Dampf, somit erhöhen sich der Druck und die Temperatur des Kältemittels. Der Kondensator verflüssigt den Dampf wieder und gibt die Wärme an das Heizungssystem ab. Anschließend beginnt der Kreislauf von vorne.
Ja, eine effiziente Wärmepumpe mit klimaschonendem Kältemittel ist klimafreundlich. Die ÖkoFEN GreenFOX 9/14 ist mit dem Kältemittel R290 (Propan) gefüllt; dieses gilt als natürliches Kältemittel.
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt das Verhältnis zwischen der jährlich abgegebenen Heizleistung und der jährlich aufgenommenen elektrischen Antriebsenergie der Wärmepumpe an. Sie ist ein Indikator für die Effizienz der gesamten Anlage in Abhängigkeit des Gebäudes.
Kurz gesagt: Eine JAZ von bspw. 4 bedeutet, dass die Wärmepumpe 4 kWh Wärme aus 1 kWh Strom erzeugt. Fazit: Je höher der Wert, desto besser.
Ja, eine Luftwärmepumpe kann im Sommer auch als Kühlung verwendet werden. Im Prinzip wird der Kreislauf umgedreht und die Wärmepumpe erzeugt statt Wärme Kälte. Mit der ÖkoFEN GreenFOX Luftwärmepumpe ist es möglich, im Sommer bis zu 20 °C (über dem Taupunkt) herunterzukühlen.
Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe hängt in erster Linie von der Art der Wärmepumpe ab. Einige weitere Faktoren, wie die Anzahl der im Haus lebenden Personen, die Klimaverhältnisse und der Gebäudezustand, nehmen ebenso Einfluss auf die Stromkosten.
Bei einer Luftwärmepumpe, wie der ÖkoFEN GreenFOX 9/14, gehen wir bei einem durchschnittlichen Öl-Verbrauch von 2000 l, umgerechnet auf kWh von ca. 6.500 aus.
Die Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage macht in der Übergangszeit durchaus Sinn. Im Winter, wenn die Wärmepumpe am stärksten läuft, sind die Sonnenstunden am seltensten. Die Sonnenenergie kann sowohl per E-Stab (Strom) als auch per Solaranlage (warmes Wasser) bei der Warmwasserbereitung dienen.
Ja, in Österreich gibt es zurzeit eine Bundesförderung, bei welcher der Einbau von Wärmepumpen mit 16.000 € gefördert wird (beim Umstieg von fossilen Brennstoffen auf eine klimafreundliche Wärmepumpe). Zudem kommen - je nach Bundesland - noch bis zu 11.500 € hinzu.
Vorteile:
- Kostenlose Energiequelle
- Günstiger in der Anschaffung als die anderen Varianten
- Heiz - u. Kühlbetrieb möglich
- Einfache Umsetzung
Nachteile:
-
- erhöhte Lärmimmissionen gegenüber den anderen Wärmepumpenlösungen
- höhere Betriebskosten im Winter
Wärmepumpen sind grundsätzlich sehr effiziente Heizungen. Sie “hebeln” den elektrischen Strom um den Faktor 2,5-4. So lassen sich aus 10 kWh Strom zirka 25 -40 kWh Wärme erzeugen.
Beurteilt wird die Effizienz durch die JAZ (Jahresarbeitszahl). Diese bezeichnet den Wirkungsgrad von produzierter Wärmemenge und den dafür benötigten Stromverbrauch. Die JAZ zieht tatsächliche Messwerte heran und kann ab dem ersten Betriebsjahr ermittelt werden.
Durch folgende Maßnahmen kann die Effizienz der Wärmepumpe gesteigert werden:
- Großflächige Heizsysteme (Wandheizung, Fußbodenheizung)
- Dämmung des Gebäudes
- Kombination mit PV-Anlage
- Nach Möglichkeit kurze Wärmeleitungen planen
Die wichtigsten Faktoren für diese Frage sind der Heizenergiebedarf des Hauses und die Vorlauftemperatur der Heizung. Es gibt Gebäudetypen, bei denen der Einsatz einer Luftwärmepumpe nicht sinnvoll ist. Dazu zählen zum Beispiel Gebäude mit schlechter Dämmung. Ob der Einsatz möglich ist beziehungsweise welche Sanierungsmaßnahmen am Gebäude oder am Wärmeabgabesystem( Heizkörper?) notwendig sind, klärt man am besten im Vorfeld mit einem qualifizierten Wärmepumpen-Installateur oder Energieberater ab.
Auch der Wärmepumpenberater gibt online und in wenigen Schritten eine erste Einschätzung, ob sich eine Wärmepumpe für Ihr Zuhause eignet oder nicht.
Ja. Je nach Modell und Regelung ist es auch möglich, mit der Wärmepumpe zu kühlen. Oftmals ist die Kühlfunktion eine extra Kostenposition, die nach Wunsch mitbestellt werden kann. Bei unserer GreenFOX-Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Kühlfunktion von Haus aus Bestandteil der Regelung und der Systemhydraulik, ohne Kostenaufschlag!
Ob auch die bestehenden Heizflächen ( Heizkörper?) zum Kühlen geeignet sind muss jedenfalls im Vorfeld abgeklärt werden.
Wie funktioniert der Heiz- bzw. Kühlprozess einer Wärmepumpe?
Grundsätzlich ist bei der Aufstellung einer Luftwärmepumpe mit nicht viel Aufwand zu rechnen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten von “Fundamenten”. Es kann entweder betoniert werden oder man verwendet Fertigfundamente, so wie unser ÖkoFEN-Fertigfundament aus Edelstahl.
Die Aufstellung der Wärmepumpe sollte in wenigen Stunden erledigt sein. Der Installationsaufwand hängt von der geplanten Hydraulik ab. Im Grunde kann man mit 1-3 Arbeitstagen rechnen.
Aufstellung einer Wärmepumpe
Das könnte Sie auch interessieren - der ÖkoFEN Ratgeber für Wärmepumpen
Förderungen für Wärmepumpen
Die Anschaffungskosten für eine neue Wärmepumpen-Heizung können derzeit mit attraktiven Förderungen ausgeglichen werden. Auf unsere Seite finden sie alles zur den Kosten und Fördermöglichkeiten, um fundierte Entscheidungen für Ihre neue Heizung treffen zu können.
Wie laut ist eine Wärmepumpe in Betrieb?
Der geräuscharme Betrieb einer Wärmepumpe ist essenziell für eine ungestörte Nutzung von Besitzer:innen und Nachbar:innen. Außerdem hat der Geräuschpegel einen Einfluss auf die regelkonforme Platzierung der Heizung. Alles über die Lautstärke von Wärmepumpen und Grenzwerte finden Sie hier:
Kosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe
Anschaffungskosten, Betriebskosten, Wartungs & Servickosten: Mit diesen Investitionskosten bzw. laufenden Kosten über das Jahr hinweg können Sie rechnen, wenn Sie über die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe nachdenken.