Im Bereich der Heiz- und Kühltechnologien haben sich Wärmepumpen als hocheffiziente und umweltfreundliche Lösung etabliert. Sie werden in Wohngebäuden, Gewerbe- und Industriegebäuden zur Heizung und Kühlung eingesetzt. Um den Nutzen und die Funktionsweise von Wärmepumpen vollständig zu verstehen, ist es unerlässlich, sich mit ihren Funktionsprinzipien und dem Konzept der Leistungszahl (COP) auseinanderzusetzen.
Die Funktionsprinzipien von Wärmepumpen
Grundkonzept
Eine Wärmepumpe ist im Wesentlichen ein Gerät, das Wärme von einem Ort zum anderen transportiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, die Wärme durch Verbrennung oder elektrischen Widerstand erzeugen, transportiert eine Wärmepumpe vorhandene Wärme von einem kälteren zu einem wärmeren Bereich. Dieser Prozess ähnelt der Funktionsweise eines Kühlschranks, nur umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht seinem Inneren Wärme und gibt sie an die Umgebung ab, während eine Wärmepumpe Wärme aus der Außenluft aufnimmt und im Innenraum abgibt.
Der Kältekreislauf
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe basiert auf dem Kältekreislauf, der aus vier Hauptkomponenten besteht: dem Verdampfer, dem Kompressor, dem Kondensator und dem Expansionsventil. Im Folgenden wird Schritt für Schritt erklärt, wie diese Komponenten zusammenarbeiten:
- VerdampferDer Prozess beginnt mit dem Verdampfer, der sich in der kühleren Umgebung (z. B. außerhalb des Hauses) befindet. Das Kältemittel, eine Substanz mit niedrigem Siedepunkt, nimmt Wärme aus der Umgebungsluft oder dem Erdreich auf. Dabei ändert es seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Dieser Phasenübergang ist entscheidend, da er es dem Kältemittel ermöglicht, eine erhebliche Wärmemenge zu transportieren.
- KompressorDas gasförmige Kältemittel gelangt anschließend zum Kompressor. Dieser erhöht durch Kompression Druck und Temperatur des Kältemittels. Dieser Schritt ist unerlässlich, da er die Temperatur des Kältemittels auf ein Niveau anhebt, das über der gewünschten Raumtemperatur liegt. Das unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Kältemittel ist nun bereit, seine Wärme abzugeben.
- KondensatorIm nächsten Schritt kommt der Kondensator zum Einsatz, der sich in der wärmeren Umgebung (z. B. im Haus) befindet. Hier gibt das heiße, unter hohem Druck stehende Kältemittel seine Wärme an die umgebende Luft oder das Wasser ab. Dabei kühlt es ab und verflüssigt sich wieder. Dieser Phasenübergang setzt eine große Menge Wärme frei, die zum Beheizen des Innenraums genutzt wird.
- ExpansionsventilSchließlich durchströmt das flüssige Kältemittel das Expansionsventil, wodurch Druck und Temperatur reduziert werden. Dadurch wird das Kältemittel für die erneute Wärmeaufnahme im Verdampfer vorbereitet, und der Kreislauf beginnt von Neuem.
Der Leistungskoeffizient (COP)
Definition
Der Leistungsbeiwert (COP) ist ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe. Er ist definiert als das Verhältnis der abgegebenen (oder abgeführten) Wärmemenge zur verbrauchten elektrischen Energie. Vereinfacht ausgedrückt: Er gibt an, wie viel Wärme eine Wärmepumpe pro verbrauchter Einheit elektrischer Energie erzeugen kann.
Mathematisch lässt sich der COP wie folgt ausdrücken:
COP = Stromverbrauch (W) / Abgegebene Wärme (Q)
Eine Wärmepumpe mit einem COP (Leistungszahl) von 5,0 kann die Stromkosten im Vergleich zu herkömmlichen Elektroheizungen deutlich senken. Hier finden Sie eine detaillierte Analyse und Berechnung:
Energieeffizienzvergleich
Herkömmliche Elektroheizungen haben einen COP-Wert von 1,0, d. h. sie erzeugen pro verbrauchter Kilowattstunde Strom eine Wärmeeinheit. Im Gegensatz dazu erzeugt eine Wärmepumpe mit einem COP-Wert von 5,0 pro verbrauchter Kilowattstunde Strom fünf Wärmeeinheiten und ist damit deutlich effizienter als herkömmliche Elektroheizungen.
Berechnung der Stromkosteneinsparungen
Angenommen, es müssen 100 Einheiten Wärme erzeugt werden:
- Traditionelle elektrische Heizung: Benötigt 100 kWh Strom.
- Wärmepumpe mit einem COP von 5,0: Benötigt lediglich 20 kWh Strom (100 Wärmeeinheiten ÷ 5,0).
Wenn der Strompreis 0,5 € pro kWh beträgt:
- Traditionelle elektrische HeizungDie Stromkosten betragen 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Wärmepumpe mit einem COP von 5,0Die Stromkosten betragen 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Sparquote
Die Wärmepumpe kann im Vergleich zur herkömmlichen Elektroheizung 80 % der Stromkosten einsparen ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Praktisches Beispiel
Bei praktischen Anwendungen, wie z. B. der Warmwasserversorgung im Haushalt, geht man davon aus, dass täglich 200 Liter Wasser von 15 °C auf 55 °C erwärmt werden müssen:
- Traditionelle elektrische Heizung: Verbraucht ungefähr 38,77 kWh Strom (bei einem angenommenen thermischen Wirkungsgrad von 90%).
- Wärmepumpe mit einem COP von 5,0Verbraucht ungefähr 7,75 kWh Strom (38,77 kWh ÷ 5,0).
Bei einem Strompreis von 0,5 € pro kWh:
- Traditionelle elektrische HeizungDie täglichen Stromkosten betragen etwa 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Wärmepumpe mit einem COP von 5,0Die täglichen Stromkosten betragen etwa 3,88 € (7,75 kWh × 0,5 €/kWh).
Geschätzte Einsparungen für durchschnittliche Haushalte: Wärmepumpen im Vergleich zu Erdgasheizung
Basierend auf branchenweiten Schätzungen und europäischen Energiepreisentwicklungen:
| Artikel | Erdgasheizung | Wärmepumpenheizung | Geschätzte jährliche Differenz |
| Durchschnittliche jährliche Energiekosten | 1.200 € – 1.500 € | 600 €–900 € | Einsparungen von ca. 300–900 € |
| CO₂-Emissionen (Tonnen/Jahr) | 3–5 Tonnen | 1–2 Tonnen | Reduzierung um ca. 2–3 Tonnen |
Notiz:Die tatsächlichen Einsparungen variieren je nach nationalen Strom- und Gaspreisen, der Qualität der Gebäudedämmung und der Effizienz der Wärmepumpe. Länder wie Deutschland, Frankreich und Italien weisen tendenziell höhere Einsparungen auf, insbesondere wenn staatliche Fördergelder zur Verfügung stehen.
Hien R290 EocForce Serie 6-16kW Wärmepumpe: Monoblock-Luft-Wasser-Wärmepumpe
Hauptmerkmale:
All-in-One-Funktionalität: Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung
Flexible Spannungsoptionen: 220–240 V oder 380–420 V
Kompakte Bauweise: Kompaktgeräte mit 6–16 kW
Umweltfreundliches Kältemittel: Grünes Kältemittel R290
Flüsterleiser Betrieb: 40,5 dB(A) in 1 m Entfernung
Energieeffizienz: SCOP bis zu 5,19
Extremtemperaturverhalten: Stabiler Betrieb bei –20 °C
Überragende Energieeffizienz: A+++
Intelligente Steuerung und PV-fähig
Anti-Legionellen-Funktion: Maximale Auslaufwassertemperatur 75 °C
Veröffentlichungsdatum: 10. September 2025