Wie kann man mit kalter Luft heizen?

Eine Wärmepumpe kann selbst kalter Luft noch Wärme entziehen, und diese als Heizenergie zur Verfügung stellen. Dafür braucht sie für die gleiche Wärmeleistung viel weniger Energie als ein herkömmlicher Heizkessel.

So funktioniert eine Wärmepumpe
So funktioniert eine Wärmepumpe. Mehr zu den einzelnen Schritten in diesem Schema erfährst du im Text. Grafik: SATW

Über 150 000 Häuser in der Schweiz nutzen heute zum Heizen Wärme aus der Umgebung. Sie entziehen also der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich Energie. Mit kalter Winterluft oder kühlem Grundwasser lässt sich ein Haus natürlich nicht direkt beheizen. Damit es im Inneren des Gebäudes auch bei klirrendem Frost behaglich wird, braucht es eine Wärmepumpe, welche die kühle Umgebung in Heizwärme transformiert.

Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein umgekehrter Kühlschrank: In einem ersten Schritt wird zunächst in einem Verdampfer flüssiges Kältemittel verdunstet (1). Durch das Verdunsten entzieht das Kältemittel der Wärmequelle, zum Beispiel der Umgebungsluft, Energie. In einem zweiten Schritt wird das gasförmige Kältemittel mit einer elektrischen Pumpe verdichtet (2). Dadurch wird das Kältemittel stark erhitzt. Das heisse Kältemittel wird nun in den Verflüssiger geleitet, wo es über einen Wärmetauscher das Wasser erhitzt, das zum Heizen und Duschen verwendet wird (3). Bei diesem Wärmetausch kühlt das Kältemittel ab und wird wieder flüssig. Über ein Expansionsventil wieder es nun in den Verdampfer geleitet (4): Der Kreislauf beginnt von vorn.

Wärmepumpen sind deshalb so beliebt, weil sie aus einem Teil Antriebsenergie und drei Teilen Umgebungswärme vier Teile Nutzwärme produzieren und damit die Heizenergie auf umweltfreundliche Weise bereitstellen. Allerdings haben Wärmepumpen auch Nachteile: Da sie für den Antrieb relativ viel Strom benötigen, macht eine Wärmepumpe nur Sinn, wenn das Haus gut isoliert ist. Zudem werden als Kältemittel Chemikalien verwendet, die in der freien Natur als Treibhausgase wirken. Deshalb müssen Wärmepumpen regelmässig auf ihre Dichtigkeit hin überprüft werden, damit diese Stoffe nicht freigesetzt werden. 

Text: SATW/Felix Würsten
Quelle: Technoscope 1/11: Intelligente Häuser
Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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