Kompressionswärmepumpe: Funktion, Vor- und Nachteile

Der Aufbau der Kompressionswärmepumpe

Die Kompressionswärmepumpe ist die gebräuchlichste Form der Wärmepumpe. Sie nutzt zur Wärmebereitstellung die mechanische Arbeit einer Antriebseinheit, die einen Kompressor (Verdichter) antreibt. Außerdem enthält eine Kompressionswärmepumpe einen Verdampfer, einen Kondensator (Verflüssiger) und ein Expansionsventil (Drossel- oder Entspannungsventil).

Die Funktionsweise der Kompressionswärmepumpe

Die Funktionsweise der Kompressionswärmepumpe beruht auf einem Kreislauf, den ein Kältemittel durchläuft. Im Verdampfer geht das kalte, flüssige Kältemittel in den gasförmigen Zustand über. Die hierfür benötigte Wärme nimmt das Kältemittel aus der Umwelt auf. Anschließend findet im Kompressor eine Verdichtung des Kältemittels auf einen hohen Druck statt. Dabei heizt sich das verdichtete Kältemittel-Gas auf. Im Kondensator gibt das Kältemittel die Wärme über einen Wärmetauscher an den Heizkreis ab. Im Anschluss daran kühlt es ab und kondensiert wieder zur Flüssigkeit.

Im letzten Schritt des Kreislaufes findet im Expansionsventil die Entspannung des Kältemittels auf den ursprünglichen niedrigen Druck statt. Dabei kühlt es so weit ab, dass es wieder Wärme aus der Umgebung aufnehmen kann und der Kreislauf von Neuem beginnt.

Ein zentraler Schritt bei der Wärmeerzeugung findet im Kompressor statt. Über eine Antriebseinheit – meist ein Elektromotor – wird hier Energie zugeführt. Daher benötigt diese Wärmepumpe Strom für ihren Betrieb. Alternativen zur strombetriebenen Wärmepumpe sind Gas-Kompressionswärmepumpen, bei denen ein Gasmotor oder eine Gasturbine die Kompression übernimmt.

Diese sind allerdings ineffizienter, benötigen eine kompliziertere Infrastruktur und stehen in Abhängigkeit zu fossilen Brennstoffen – entsprechend kommen sie lediglich in Ausnahmefällen vor.

Arten von Kompressionswärmepumpen

Experten unterscheiden verschiedene Arten von Kompressionswärmepumpen. Die Einteilung richtet sich nach der Art der Wärmepumpe und dem Heizmedium. Eine Kompressionswärmepumpe, welche die  Umgebungsluft effizient zum Heizen oder für Warmwasserbereitung verwendet, nennt man Luft/Wasser-Wärmepumpe. Diese Modelle spielen eine zentrale Rolle bei nachhaltigen Heizlösungen der Zukunft. Ein Spezialfall der Luftwärmepumpe ist die Warmwasser-Wärmepumpe. Diese Art der Wärmepumpe konzentriert sich auf die Warmwasserbereitstellung und wird oft direkt mit einem Warmwasserspeicher kombiniert.

Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe, auch als Erdwärmepumpe bezeichnet, nutzt das Erdreich als Wärmequelle. Der Begriff kommt daher, dass ein Erdkollektor oder eine Erdsonde mit frostfester Sole gefüllt ist. Diese erschließen die Energie des Erdreichs und ermöglichen der Wärmepumpe, das Heizungswasser mit Erdwärme aufzuheizen.

Bei der Wasser/Wasser-Wärmepumpe liefert das Grundwasser die nötige Energie. Daher wird sie auch als Grundwasser-Wärmepumpe bezeichnet. Mit ihrem Einbau sind jedoch in der Regel behördliche Genehmigungen und hohe Installationskosten verbunden.

Die Gas-Kompressionswärmepumpe kann ebenfalls als Luft-, Grundwasser- oder Erdwärmepumpe konzipiert sein.

Achten Sie auf die Vorlauftemperatur

Ein wichtiges Kriterium für Wärmepumpen ist die Vorlauftemperatur, die sie erreichen können. Elektrische Kompressionswärmepumpen schaffen problemlos und mit hoher Effizienz eine Temperatur von 55°C. Damit können Sie Warmwasser erzeugen und sowohl im Neubau als auch im Bestandsgebäude zuverlässig heizen. Die Luft/Wasser-Wärmepumpe CHA-Monoblock von WOLF stellt eine hohe Temperatur bereit, ohne dass Sie dabei einen elektrischen Heizstab als Zusatzheizung benötigen.

Vor- und Nachteile der elektrischen Kompressionswärmepumpe

Moderne elektrische Kompressionswärmepumpen sind sehr effizient. Aus einem Teil des zugeführten Stroms können sie vier bis sechs Teile Wärmeenergie produzieren. Außerdem stoßen sie kaum CO₂ aus und sind mit weiteren umweltfreundlichen Energiesystemen kombinierbar. Mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage oder Ökostrom betrieben, sind sie nahezu klimaneutral.

Ein wichtiger Faktor, der die Umweltfreundlichkeit beeinflussen kann, ist das eingesetzte Kältemittel in der Wärmepumpe. Einige Kältemittel weisen ein deutlich höheres Treibhauspotenzial als CO₂ auf und haben entsprechend einen negativen Effekt auf den Klimawandel, wenn sie in die Umwelt gelangen. Deutlich besser ist hier das umweltfreundliche und moderne Kältemittel R290, das in der CHA-Monoblock von WOLF zum Einsatz kommt. R290 ist weder schädlich für die Ozonschicht, noch verstärkt es den Treibhauseffekt im Gegensatz zu herkömmlichen FCKW-Kältemitteln.

Elektrische Kompressionswärmepumpen, besonders Luftwärmepumpen, sind flexibel und brauchen nur wenig Platz. Sie können im Neubau genauso wie im Bestandsgebäude zum Einsatz kommen.

Vor- und Nachteile der Gas-Kompressionswärmepumpen

Gas-Kompressionswärmepumpen kommen wie bereits erwähnt ohne Strom aus und nutzen den Brennstoff Erdgas. Eine kurze Aufheizphase und eine etwas bessere Effizienz bei höheren Vorlauftemperaturen sind ein Plus der Gas-Variante. Für Einfamilienhäuser sind sie aufgrund ihrer hohen Leistungskapazität und der damit einhergehenden Überdimensionierung allerdings nicht geeignet.

Daher kommen Gas-Kompressionswärmepumpen in größeren Gebäuden zum Einsatz. Zudem sind sie im Vergleich zu elektrischen Kompressionswärmepumpen weniger umweltfreundlich, da sie Erdgas nutzen und mehr CO₂-Emissionen ausstoßen. Auch ein Gasanschluss ist notwendig, der bei der elektrischen Variante entfällt.

Zukunftsfähige Technologie ohne fossile Brennstoffe

Die elektrische Variante der Kompressionswärmepumpe bietet alles, was eine moderne Heizung ausmacht. Sie ist klimafreundlich und arbeitet unabhängig von fossilen Brennstoffen wie Gas. Zudem heizt sie das Haus effizient und kostengünstig und stellt ausreichend Warmwasser bereit. Sie sind sowohl im Neubau auch als bei Bestandsgebäuden zukunftssichere Heizsysteme. Lassen Sie sich bei der Heizungswahl aber unbedingt von einem kompetenten Fachbetrieb beraten.