Wie funktioniert eigentlich eine Wärmepumpe?

Es ist ein Naturgesetz, dass Wärme immer nur von einem Ort mit höherer Temperatur zu einem Ort mit niedrigerer Temperatur abfließen kann und nicht umgekehrt. Unter dieser Voraussetzung bleiben riesige Wärmevorräte ungenutzt (Umgebungsluft, Erdboden, Gewässer), weil deren Temperaturen einfach zu niedrig liegen.

Die Wärmepumpe ist eine technische Vorrichtung, mit der es gelingt, unter Einsatz relativ geringer Antriebsenergie viel dieser Niedertemperaturwärme auf ein höheres Temperaturniveau zu heben.

In der Wärmepumpe zirkuliert ein Arbeitsmittel, das als Wärmeträger dient (Bild 1). In einem Teil des Systems, im Verdampfer, wird der Druck niedrig gehalten. Damit verdampft das Arbeitsmittel bei niedrigen Temperaturen (z.B. 5°C). Es nimmt dabei einen großen Betrag an Wärmeenergie auf, den es der relativ kalten Umgebung (z.B. Umgebungsluft, Erdboden, Gewässer) entzieht. Der Arbeitsmitteldampf wird mithilfe von Zusatzenergie auf einen höheren Druck gebracht (Kompressor). Bei diesem höheren Druck liegt natürlich die Kondensationstemperatur des Dampfes deutlich höher (z.B. 50°C). Im Kondensator wird dem Dampf die Kondensationswärme wieder entzogen, der Dampf kondensiert. Das nach der Kondensation wieder flüssige Arbeitsmittel befindet sich noch auf dem hohen Druckniveau. Über ein Drosselventil wird der Druckunterschied zum Verdampfungsbereich wieder abgebaut, und der Betriebszyklus kann von vorn beginnen.