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Energie | Nachhaltigkeit

So funktioniert eine Wärmepumpe

  • 27. Februar 2024 | Alke zur Mühlen
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Für die Bundesregierung sind sie eine Schlüsseltechnologie, damit die Energiewende klappt: Wärmepumpen. Werden sie mit erneuerbarer Energie betrieben, arbeiten sie nicht nur energieeffizient, sondern auch umweltfreundlich. Wir erklären, wie eine Wärmepumpe funktioniert.

Über 70 Prozent der Neubauten in Deutschland werden inzwischen mit einer Wärmepumpe als einzige Heizungsanlage geplant. Sie holt – kurz gesagt – Wärme aus der Umwelt und nutzt sie für die Warmwasserbereitung und die Heizung. Seit die Technik immer effektiver wird und vor allem grüner Strom als Antrieb zur Verfügung steht, ist die Wärmepumpe das Mittel der Wahl. Auch die GSG setzt die umweltfreundlichen und energieeffizienten Geräte in vielen Neubauten und bei der Sanierung ein.

Energie aus der Umwelt

Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Während der Kühlschrank die Wärme aus Milch, Gemüse oder Obst nach außen transportiert und dort an die Luft abgibt, bringen Wärmepumpen Energie von außen ins Haus. Je nach Gerät ziehen sie die Heizenergie aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder tiefen Erdschichten. Übertragen wird die Energie – wie beim Kühlschrank auch – mithilfe spezieller Kältemittel. Sie haben die besondere Eigenschaft, dass sie schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampfen. Der Clou: Es reichen bereits kleine Temperaturunterschiede, damit eine Wärmepumpe funktioniert.

So funktioniert's

Aus welcher Quelle eine Wärmepumpe ihre Energie zieht, lässt sich an ihrem Namen erkennen:

Luft-Wasser-Wärmepumpe: Umgebungsluft

Sole-Wasser-Wärmepumpe: Erdwärme

Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Grundwasser

Alle drei geben Wärme an das Wasser für Heizung und Warmwasser ab. Und das funktioniert so:

  1. Das flüssige Kältemittel wird durch Umweltwärme geleitet: Es nimmt Energie auf, verdampft und erhitzt sich dabei.
  2. Der Kältemittel-Dampf wird in einem strombetriebenen Kompressor verdichtet. Dadurch erhitzt er sich weiter.
  3. Der verdichtete Dampf gibt in einem Wärmetauscher seine Energie an das Heizsystem ab. Dort wird sie genutzt um Heizungswasser oder Warmwasser, etwa zum Duschen, zu erwärmen. Dabei kühlt das Kältemittel ab und wird wieder flüssig. Es steht immer noch unter Druck.
  4. Über ein Entspannungsventil wird auch der Druck des Kältemittels wieder gesenkt. Es kann jetzt wieder neue Umweltwärme aufnehmen – der Kreislauf startet von Neuem.
GSG Grafik Waermepumpe3

Klimafreundlich und effizient

Für den Kompressor, aber auch für den Betrieb von Pumpen, Ventilatoren und anderen Teilen benötigen Wärmepumpen Strom. Wer diesen Strom über Photovoltaikanlagen vom eigenen Dach bekommt, kann besonders günstig und vor allem klimafreundlich heizen. Aber auch mit gekauftem Strom bleiben Wärmepumpen effizient. Denn sie erzeugen eine größere Menge an Heizenergie als die elektrische Energie, die sie verbrauchen. Aktuell produzieren Wärmepumpen mit einer Kilowattstunde Strom im Durchschnitt vier Kilowattstunden Wärme.

Voraussetzungen für Wärmepumpen

Damit eine Wärmepumpe sparsam und klimafreundlich laufen kann, sollte das Gebäude gut gedämmt sein. Außerdem sind große Heizkörper von Vorteil, also eine Fußboden- oder Wandheizung. Denn sie können mit geringeren Temperaturen betrieben werden. Aber auch in den meisten Altbauten kann inzwischen eine Wärmepumpe nachgerüstet werden. Die Voraussetzung: Es wird energetisch saniert. Zum Beispiel durch eine Fassadendämmung, den Einbau moderner Fenster oder den Austausch von Heizkörpern.

Aktuell produzieren Wärmepumpen mit einer Kilowattstunde Strom im Durchschnitt vier Kilowattstunden Wärme.

Wärmepumpen in der Mietwohnung

Die GSG Oldenburg setzt bei Neubauten grundsätzlich auch auf Wärmepumpen. Beispiele sind der Wohnpark Beverbäker Wiesen, die frisch fertiggestellten Reihenhäuser in Bookholzberg oder das neu entstehende Quartier Helleheide. Und auch bei der Sanierung im Bestand wird grundsätzlich versucht auf die effiziente Technik zu wechseln, damit klimafreundliches Wohnen für alle Einkommensgruppen möglich wird. Beispiele sind die Wohnungen in der Eike-von-Repkow-Straße und in der Rostocker Straße in Oldenburg.

Mit der Sanierung profitieren die Mieter:innen gleich doppelt: Als Voraussetzung für die Wärmepumpen wird gedämmt, sodass der Wärmebedarf grundsätzlich sinkt. Gleichzeitig wird die noch benötigte Wärme von den Wärmepumpen besonders effizient produziert, was die Energieabrechnung weiter sinken lässt. Übrigens: Egal ob Wärmpumpe, Gasheizung oder Fernwärme – die Abrechnung für Mieter:innen unterscheidet sich in der Regel nicht. In jedem Fall wird die Wärmemenge je Wohneinheit erfasst und abgerechnet.

5 Fragen zu Wärmepumpen

Funktioniert eine Wärmepumpe auch im Winter?

Ja, auch im Winter arbeiten Wärmepumpen effizient. Wichtig ist nur, dass die Umgebungstemperatur wärmer ist als die Siedetemperatur des Kältemittels. Für Grundwasser- und Erdwärmepumpen ist das aufgrund der Tiefe kein Problem. Luft-Wärmepumpen können bei niedrigen Temperaturen weniger Energie aus der Umwelt holen. Sie arbeiten dann weniger effizient, weil sie mehr Luft umwälzen müssen. Wird es sehr kalt, heizt meist ein elektrischer Heizstab zu.

Was passiert, wenn die Sonne nicht scheint?

Gerade in Neubauten sind Wärmepumpen mit angeschlossenen Photovoltaik-Anlagen häufig die einzige Wärmequelle. Gibt es gerade keinen Sonnenstrom, muss für die Wärmepumpe – wie für alle anderen Geräte im Haus auch – Strom aus dem Netz bezogen werden. Ist an die Wärmepumpe ein Warmwasserspeicher angeschlossen, kann der eine gewisse Zeit überbrücken.

Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?

Ja, einige Wärmepumpenmodelle können Gebäude im Sommer auch kühlen. Luftwärmepumpen tun dies, indem sie Gebäuden aktiv Energie entziehen. Also tatsächlich wie ein Kühlschrank arbeiten. Erdwärmepumpen können passiv kühlen. Wird ihr Verdichter abgeschaltet, gelangt Gebäudewärme über einen Wärmetauscher ins Erdreich.

Welcher Stromtarif gilt für Wärmepumpen?

Für Wärmepumpen gibt es separate Tarife. Die sind vielerorts günstiger als Hausstromtarife.

Was ist besser: Wasser- Luft- oder Erdwärmepumpen?

Erd- und Grundwasserwärmepumpen arbeiten am effizientesten, sind aber teurer. Luftwärmepumpen funktionieren fast überall, machen aber Geräusche. Das sollte bei der Wahl des Aufstellortes berücksichtigt werden. Wie effizient eine Wärmepumpe arbeiten kann, hängt aber auch davon ab, wie gut das Heizsystem auf die Gegebenheiten des Hauses abgestimmt ist.

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