Kompressionswärmepumpe: Funktion, Vor- und Nachteile

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 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.

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.