Wie ein Kühlschrank,
nur eben andersrum.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?​

Einführung

Eines der Grundprinzipien der Natur ist, dass Wärme von einem hohen Temperaturniveau auf ein niedrigeres Temperaturniveau fließt. Der warme Gegenstand gibt dabei Wärme ab und der kalte Gegenstand nimmt Wärme auf. Dieses Prinzip begegnet uns im Alltag überall. Eine heiße Tasse Tee gibt im Raum Wärme ab. Wenn Sie nach einiger Zeit die Temperatur des Teewassers messen, werden Sie feststellen, dass das Teewasser nur noch lauwarm ist. Was würden Sie sagen, wenn genau das Gegenteil passieren würde. Dem kühleren Raum wird Wärme entzogen und dem Tee zugefügt. Sprich die Temperatur des Teewassers ist wärmer als am Anfang. Unglaublich? Genau das macht eine Wärmepumpe.

Grundlagen

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, welche Wärme auf geringem Temperaturniveau aufnimmt und auf hohem Temperaturniveau wieder abgibt. So ist es möglich Energie aus einer kühleren Umgebung (z.B. Luft, Erde oder Grundwasser) zu entziehen und diese bei höheren Temperaturen an das Heizsystem abzugeben. Dieses Prinzip wird auch in jedem Kühlschrank genutzt. Dem Kühlschrank wird Wärme entzogen und auf der Rückseite an den Raum abgegeben. Der prinzipielle Unterschied zwischen einer Wärmepumpe und einem Kühlschrank liegt in der Art der Nutzung. Während die Wärmepumpe die warme Seite des Prozesses für die Gebäudebeheizung nutzt, ist beim Kühlschrank die kalte Seite von Interesse.

Was ist ein COP?

Damit der Prozess abläuft, wird elektrische Energie benötigt. In diesem Zusammenhang wird häufig der „coefficient of performace“, kurz COP als Effizienzkennzahl verwendet. Dieser stellt die zur Verfügung stehende Wärmeenergie und die dafür benötigte elektrische Energie ins Verhältnis. Ein COP von 6 bedeutet, dass aus 1 kWh Strom, 6 kWh Wärme erzeugt werden. Die Differenz, also 5 kWh, stammen aus kostenloser Umweltwärme.

Schematischer Wärmepumpenprozess

Von was ist der COP abhängig?

Es gilt je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle (z.B. Luft) und Wärmesenke (Heizung), desto effizienter und sparsamer kann die Wärmepumpe betrieben werden. Bei Luft/Wasser Wärmepumpen bedeutet dass, je höher die Temperatur der Außenluft und je geringer die Temperatur im Heizsystem desto besser. So können mit LAMBDA Wärmepumpen bei geringen Vorlauftemperaturen (wie sie in Fußbodenheizungssystemen der Fall sind) und hohen Energiequellentemperaturen (z.B. 15°C) COPs von über 8 erreicht werden. Bei hohen Vorlauftemperaturen (über 60°C) und sehr tiefen Energiequellentemperaturen (z.B. -20°C) wird immerhin noch ein COP von über 2 erreicht.

COP Feld einer Luftwärmpumpe

Wie hoch ist die Energiequellentemperatur?

Die Temperatur der Energiequelle hängt vom Wärmepumpentyp ab:

  • Grundwasserwärmepumpen: 8 bis 12°C übers Jahr konstant
  • Erdreichwärmepumpen: 0 bis 5°C übers Jahr konstant
  • Luftwärmepumpen: variabel je nach Außenlufttemperatur. Im Mittel während der Heizperiode zwischen 0 und 5°C.

Was ist ein SCOP und eine JAZ?

Um die verschiedenen Typen untereinander vergleichen zu können wurde der sogenannte SCOP (also saisonale COP) eingeführt. Diese Kennzahl beschreibt den mittleren COP in einem Jahr für ein Referenzheizsystem in einer Referenz Klimaregion. Der SCOP ist somit ein Indikator für die Energieeffizienz der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres und wird vom Hersteller für verschiedene Heizsysteme und Klimaregionen angegeben.

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist der tatsächliche vorherrschende Wärmebedarf bezogen auf den Strombedarf innerhalb eines Jahres einer bestehenden Wärmepumpenanlage. Die JAZ ist sozusagen der in der Praxis gemessene SCOP.

Was macht LAMBDA Wärmepumpen so viel besser?

Das Geheimnis von LAMBDA Wärmepumpen: Das zur Verfügung stehende Temperaturniveau der Energiequelle wird durch unsere eigenentwickelte Prozessführung (dem, 3K Prozess) um ein Vielfaches besser ausgenutzt. Das führt zu deutlich geringen Stromkosten im Jahresvergleich.
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