Mit frostig kalter Luft heizen

Die gesunkenen Öl- und Gaspreise haben dem Absatz der Wärmepumpe geschadet; deshalb blieb der Markt 2009 mit 65 000 verkauften Einheiten in Deutschland im Vergleich zum Vorjahr erstmals ohne Zuwachsraten. Trotzdem: Der Bekanntheitsgrad dieser Alternative zu Öl und Gas steigt bei Bauherren.

Mittlerweile dürfte schon jeder fünfte bis sechste Neubau in der Bundesrepublik via Wärmepumpe die oberflächennahe Erdwärme oder die energiehaltige Außenluft zu Heizzwecken verwenden. Europaweit gesehen nimmt Deutschland damit aber nur einen Mittelplatz ein. In der Schweiz zum Beispiel bestellen bereits 70 Prozent der Neubauherren diese umweltfreundliche Heiztechnik.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Wie lässt sich kalte Außenluft oder mäßig warmes Erdreich in behagliche Zimmertemperaturen verwandeln?

Die Physik liefert die Grundlagen; dazu kommt die allgemeine Erfahrung, dass der Mensch mit Temperaturen zwischen 90 und 100 Grad Celsius zwar in der Sauna zurechtkommt, sich aber mit 50 Grad heißem Wasser verbrühen würde.

Deshalb besteht Wärme offensichtlich nicht nur aus Temperatur - es muss auch eine genügend hohe Anzahl von wärmetragenden Kleinstteilchen oder Molekülen vorhanden sein. Wasser ist rund 800 Mal dichter als Luft, folglich übertragen im Wasser achthundert Mal mehr Teilchen ihre Hitze auf die nackte Haut als in der Luft.

Wärme entsteht durch die Schwingungen der Moleküle. Bei einer Bodentemperatur von zehn Grad vibrieren diese schon mit hoher Geschwindigkeit, denn der Startpunkt ihrer Zitterbewegung liegt bei der Tiefst-Temperatur von minus 273 Grad Celsius, dem absoluten Nullpunkt.

Das heißt, die Moleküle tragen bei plus zehn Grad bereits sehr viel (Schwingungs-)Wärme in sich. Nur ist die menschliche Physiologie so beschaffen, dass ein angenehmes Raumklima nicht allzu weit entfernt von unserer Körpertemperatur liegen sollte. So um 22 Grad sollte es schon sein. Die Fußbodenheizung erreicht das an kühlen Tagen mit etwa 28 Grad Heizwassertemperatur.

Zwei Aufgaben

Die Wärmepumpe hat daher im Prinzip zwei Aufgaben: Sie muss erstens eine genügende Anzahl von Wärmeträgern einsammeln. Diese holt sie sich mit Kollektoren, Sonden, Pumpen oder Gebläsen aus dem Grundwasser, Erdreich oder der Luft.

Zweitens muss sie - über den Kompressor - deren Schwingungszahl erhöhen, damit ihre Temperatur von 10 auf 28 Grad steigt. Sehr viel Energie verlangt dieser Prozess aber nicht, denn für den ersten Sprung von minus 273 Grad auf plus 10 Grad ist die Natur zuständig.

Grob gesehen tragen von Natur aus die Luft-, Grundwasser- und Erdreich-Moleküle bereits etwa 75 bis 80 Prozent des Jahres-Brennstoffs in sich - nur die restlichen 20 oder 25 Prozent muss die Wärmepumpe draufpacken. (pm)

text: Bernd Genath