Phase 1: Wärmeentzug aus der Umgebung
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ähnelt der eines Kühlschranks, jedoch mit dem umgekehrten Ziel. Während ein Kühlschrank Wärme von innen nach außen transportiert, entzieht die Wärmepumpe ihrer Umgebung – sei es die Luft, das Wasser oder das Erdreich – Wärmeenergie. Diese Wärmequelle kann selbst bei niedrigen Temperaturen noch genügend thermische Energie enthalten, die von der Wärmepumpe genutzt werden kann. Um diesen Prozess zu starten, benötigt die Wärmepumpe elektrische Energie (etwa 20% des gesamten Energiebedarfs). Die restlichen 80% der benötigten Wärmeenergie stammen aus der Umwelt. Diese Umweltwärme wird von einem Kältemittel im Inneren der Wärmepumpe aufgenommen, welches bei niedrigen Temperaturen bereits verdampft.
Phase 2: Verdichtung des Kältemittels
Nachdem das Kältemittel die Wärme aufgenommen und sich in einen gasförmigen Zustand verwandelt hat, wird es in einem Verdichter (Kompressor) komprimiert. Durch diese Verdichtung erhöht sich sowohl der Druck als auch die Temperatur des Kältemittels erheblich. Der Kompressor wird ebenfalls mit elektrischer Energie betrieben. Die gestiegene Temperatur des Kältemittels bringt es auf ein Niveau, das ausreichend ist, um ein Heizsystem – wie eine Fußbodenheizung oder Heizkörper – mit der benötigten Wärme zu versorgen. Dieser Schritt ist entscheidend, da er die Temperatur der aufgenommenen Umweltwärme auf ein nutzbares Niveau anhebt.
Phase 3: Wärmeübertragung und Kreislaufabschluss
In der letzten Phase gibt das nun heiße, gasförmige Kältemittel seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizsystem des Hauses ab. Dieses Heizsystem kann aus einem Wasserkreislauf bestehen, der durch Heizkörper oder Fußbodenheizungen fließt und die Wärme in den Wohnräumen verteilt. Während der Wärmeabgabe kühlt das Kältemittel ab und kondensiert zurück in seinen flüssigen Zustand. Danach wird es durch ein Expansionsventil entspannt, wodurch es weiter abkühlt und wieder in seinen Ausgangszustand zurückkehrt. Anschließend beginnt der Kreislauf von neuem. Durch diesen kontinuierlichen Prozess kann die Wärmepumpe effizient und nachhaltig für Wärme und in einigen Fällen auch für Warmwasser im Haushalt sorgen.
