Luft-Wärmepumpe: Heizen mit der Energie der Luft

Eine Luft-Wärmepumpe macht die Umweltenergie der Luft zum Heizen nutzbar. Damit das möglich wird, hebt sie das meist niedrige Temperaturniveau der unerschöpflichen Wärmequelle durch einen technischen Prozess an. Wie dieser funktioniert, welche Arten einer Luft-Wärmepumpe man unterscheidet und für wen sich die energiesparende Technik lohnt, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Luft-Wärmepumpe vor einem Haus

Was ist eine Luft-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wärmepumpe ist ein Wärmeerzeuger, der zu einem großen Teil mit regenerativen Energien aus der Umwelt betrieben wird. Sie hat die Aufgabe die Temperatur der Luft anzuheben, sodass die thermische Energie zum Heizen genutzt werden kann. Das ist nötig, da die Außenluft in der Heizperiode oft kälter als 5 Grad Celsius ist, die Heizung aber meist eine Temperatur von mehr als 40 Grad Celsius benötigt. Nur so können zum Beispiel die Rohrleitungen einer Flächenheizung auch ausreichend Wärme zum Erwärmen der jeweiligen Räume abgeben.

Funktionsweise einer Luft-Wärmepumpe

Anders als herkömmliche Heizgeräte kommt eine Luft-Wärmepumpe komplett ohne Verbrennung aus. Möglich wird das durch den gleichen physikalischen Prozess, der auch dafür sorgt, dass die Lebensmittel in einem Kühlschrank lange frisch bleiben. Er basiert auf einer besonderen Flüssigkeit – dem sogenannten Kältemittel – die bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft. Zum Vergleich: Unter normalen Bedingungen wechselt Wasser seinen Aggregatzustand erst bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius.

Der Prozess im Inneren einer Luft-Wärmepumpe

Der Prozess in einer Luft-Wärmepumpe beginnt an einem ersten Wärmeübertrager, dem sogenannten Verdampfer. Dieser saugt Außenluft mit einem Ventilator an und überträgt die darin gespeicherte thermische Energie auf ein zirkulierendes Medium. Diese Kältemittel genannte Flüssigkeit nimmt die Wärme der Luft auf und verdampft bereits bei sehr niedrigen Temperaturen. Im nächsten Schritt erhöht ein elektrisch betriebener Verdichter den Druck des Kältemitteldampfs, wodurch auch die Temperatur ansteigt. Über einen zweiten Wärmeübertrager – den sogenannten Verflüssiger – wird die Energie an Heizungswasser oder die Luft im Haus abgegeben, wodurch die Temperatur des Kältemittels sinkt. Es beginnt sich wieder zu verflüssigen. Nachdem sich der Druck durch ein sogenanntes Entspanner-Ventil vollständig normalisiert hat und das Medium wieder komplett flüssig ist, kann der Prozess von vorn beginnen.

Um zu verhindern, dass kondensierendes Wasser im Wärmeübertrager einfriert und teure Schäden verursacht, muss der Verdampfer im Winter regelmäßig abgetaut werden. Ohne Komfortverluste funktioniert das zum Beispiel, indem Wärme aus dem Pufferspeicher genutzt wird.

Kompakt oder Split-Bauweise

Im Gegensatz zu anderen Wärmepumpentypen gibt es Luft-Wärmepumpen in Kompakt- und Split-Bauweise. Kompaktgeräte bestehen dabei aus nur einem Gerät, das alle Komponenten enthält. Es kann innen oder außen aufgestellt werden. Bei der Innenaufstellung bezieht es die Außenluft über Kanäle, die durch die Außenwand führen. Split-Geräte bestehen dagegen aus einer Außen- und einer Inneneinheit. Während sich der Verdampfer dabei vor dem Haus befindet, werden alle übrigen Funktionen von der Inneneinheit übernommen. Eine Luft-Wärmepumpe in Split-Bauweise ist platzsparender und kommt ohne große Mauerdurchbrüche aus.

Voraussetzung für niedrige Heizkosten: Energiesparende Gebäude

Wichtig zu wissen ist, dass der Strombedarf im Gebäude steigt, je höher die Temperatur der Außenluft angehoben werden muss. Besonders effizient und sparsam arbeitet eine Wärmepumpe dabei nur, wenn das Heizsystem mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt. Das ist zum Beispiel bei Flächenheizungen in energiesparenden Gebäuden der Fall.

Arten der Luft-Wärmepumpe

Je nachdem, auf welches System die Wärme übertragen wird, kann man Luft-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen unterscheiden. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist typisch für den Einsatz als Wärmeerzeuger zentraler Heizungsanlagen. Sie überträgt die kostenfreie Umweltenergie über das Heizungswasser auf das Gebäude.

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe überträgt die thermische Energie dagegen nicht auf das Heizungswasser, sondern auf Luft. Integriert in einer Lüftungsanlage können sie zum Beispiel als Wärmerückgewinner eingesetzt werden. Anstatt der Außenluft nutzen sie dabei die warme und verbrauchte Abluft aus dem Haus als Energiequelle.

Für wen lohnt sich eine Luft-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wärmepumpe lohnt sich vor allem in energieeffizienten Neubauten oder älteren Häusern, bei denen eine energetische Sanierung für einen niedrigen Energiebedarf sorgt. Werden die Geräte hingegen in Altbauten mit schlechter energetischer Qualität eingesetzt, sind hohe Heizkosten meist die Folge. Denn dann benötigt das Heizsystem deutlich höhere Vorlauftemperaturen und der Strombedarf steigt.

Als Alternative sollten Bauherren und Hausbesitzer prüfen, ob auch eine Erdwärmepumpe infrage kommt. Denn diese bezieht die kostenfreie Umweltenergie ganzjährig mit höheren Temperaturen und trägt somit zu niedrigeren Heizkosten bei. Besonders effizient ist außerdem die Kombination mit einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung. Auf diese Weise wird die Luft-Wärmepumpe über weite Teile des Jahres entlastet und die Stromkosten sinken weiter.

Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Eine Luft-Wärmepumpe sorgt für mollige Wärme in energiesparenden Gebäuden. Sie bezieht einen Teil der Heizenergie aus der Umwelt und gilt daher als besonders ökologisch. Um hohen Heizkosten vorzubeugen, sollte die Technik nur in neuen oder sanierten Häusern installiert werden.

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