Wärmepumpe im Einzelhandel - Aufbau und Funktionsweise

Im Vergleich zu Öl- und Gasheizungen haben Wärmepumpen eine deutlich bessere CO₂-Bilanz. Denn sie gewinnen den Großteil ihrer Energie aus der Umwelt und wandeln diese in nutzbare Wärme um. Wie sie genau funktionieren und welche verschiedenen Arten es gibt, stellen wir in Teil 1 unserer Serie vor.

Wärmepumpen funktionieren wie ein Kühlschrank, nur in umgekehrter Ablauffolge. Der Bundesverband Wärmepumpe erklärt Aufbau und Funktionsweise so:

„Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der Wärmequellenanlage, die der Umwelt (Erde, Wasser oder Luft) die benötigte Energie entzieht, der eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Energie nutzbar macht sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärme im Gebäude verteilt oder zwischenspeichert. Wärmepumpen nutzen ein Kältemittel, welches bereits bei sehr geringen Temperaturen verdampft. Die zur Verdampfung benötigte Energie bezieht die Wärmepumpe aus der Umwelt. So ist es möglich, dass selbst bei Minusgraden Energie aus der Umwelt zu dem noch kälteren Medium in der Wärmepumpe fließt: Die Umweltwärme wird gleichsam aufgesogen. Das nun dampfförmige Kältemittel wird von der Wärmepumpe so lange verdichtet, bis die zum Heizen erforderliche Temperatur erreicht ist. Wärme wird an das Gebäude abgegeben, das Kältemittel kühlt ab und wird flüssig: Der Kreislauf kann von vorne beginnen.“

HDE-Klimaschutzoffensive Infografik Funktionsprinzip Wärmepumpe Bundesverband Wärmepumpe — Infografik Funktionsprinzip Wärmepumpe / Bundesverband Wärmepumpe e.V.

Verschiedene Arten der Energiegewinnung

Je nach Bedarf und Wärmequellen am Standort gibt es verschiedene Arten von Wärmepumpen:

Luft-Wasser-Wärmepumpen. Diese sind als Außen-, Innen- und Split-Geräte verfügbar. Luft-Wasser-Wärmepumpen erreichen nur vergleichsweise niedrige Jahresarbeitszahlen (JAZ) wegen der kalten Außenluft im Winter, sie sind also nicht so effizient wie andere Arten. Auf der Vorteilsseite hingegen stehen die geringeren Investitionskosten und die einfachere Installation, zudem sind keine besonderen Genehmigungen erforderlich. Auch Abwärme industrieller Prozesse lässt sich effizient nutzbar machen.
Luft-Luft-Wärmepumpen. Diese übertragen die Wärme über die Luft mittels Gebläsekonvektoren oder über ein kontrolliertes Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung. Dadurch werden Heizkörper oder Heizflächen überflüssig. Von Vorteil sind zudem die eher geringen Investitionskosten, die einfache Installation und die Flexibilität aufgrund der großen Kombinationsmöglichkeit diverser Splitgeräte-Bauformen und Leistungen in einem weit verzweigten Rohrnetz. So lassen sich mit einem Außengerät bis zu 64 Innengeräte verbinden. Einen Haken gibt es aber auch: Der Wirkungsgrad ist niedriger als bei anderen Wärmepumpen.
Sole-Wasser-Wärmepumpen zur Nutzung von Erdwärme sind effizienter, jedoch ist die Bohrung ins Erdreich mit besonderen genehmigungspflichtigen Vorgaben verbunden. Zu unterscheiden sind Wärmepumpen mit Flächenkollektoren (horizontal ins Erdreich eingelassen) und Erdsonden.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen Wärme aus dem Grundwasser. Sie erreichen die höchste JAZ, denn Grundwasser ist auch im Winter selten kälter als 10 Grad Celsius. Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind also besonders effizient, aber auch teurer, und sie werden zudem nicht immer genehmigt. Die Bohrungen sind genehmigungspflichtig, und es ist im Vorfeld eine Wasseranalyse zu erstellen.
Eine erwähnenswerte Wärmequelle, die sich mit Wärmepumpen koppeln lässt, ist zudem Abwasser. IKEA z. B. setzt u. a. in seiner Filiale Berlin-Lichtenberg auf die Nutzung von Abwasserwärme. Konkret geschieht dies über drei Abwasser-/Wasser-Großwärmepumpen (von Ochsner) in Kaskade mit PV-Anlage und optionaler Zuschaltung einer Gas-Brennwerttherme.