So macht der Verdampfer deiner Wärmepumpe aus Kälte Wärme

Zunächst eine kleine Unterscheidung: Der Verdampfer einer Wärmepumpe ist ein Wärmetauscher – aber nicht jeder Wärmetauscher ist ein Verdampfer. Sehen wir uns daher zuerst den Wärmetauscher genauer an.

Stell dir vor, du hältst eine Tasse Tee in den Händen. Der Tee ist heiß, deine Hände sind kalt. Nach einer Weile wird der Tee kälter und deine Hände werden wärmer – obwohl du deine Hände nicht direkt in den Tee gesteckt hast. Die Tasse selbst hat Wärme zwischen zwei Medien (dem Tee und deinen Händen) übertragen – ähnlich wie ein Wärmetauscher, nur nicht so gezielt. 

Das Beispiel hinkt ein wenig, da der Tee natürlich vor allem auch Wärme an die Luft in der Umgebung abgibt. Dennoch kannst du dir einen Wärmetauscher grob so vorstellen: Er nimmt Wärme aus einem Medium auf und überträgt sie auf ein anderes. Solche Medien können Gase wie beispielsweise Luft sein, aber auch Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl. 

Ein anderes Beispiel für einen Wärmetauscher ist die (meist schwarze) Rohrschlange an der Rückseite deines Kühlschranks. Sie leitet Wärme aus dem Inneren des Kühlschranks nach draußen ab. Ein solcher Wärmetauscher ist rein mechanisch aufgebaut und besteht aus wärmeleitfähigem Material, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium.

So weit, so gut. Der Verdampfer in einer Wärmepumpe ist also ein Wärmetauscher – er kann aber noch mehr. 

In einer Wärmepumpe gibt es zwei Wärmetauscher. Einer davon ist ein Verdampfer, der andere ein Verflüssiger (auch Kondensator genannt). Der Verdampfer heißt so, weil er Wärme auf ein Kältemittel überträgt, das dadurch verdampft (gasförmig wird). Der Verflüssiger auf der anderen Seite des Kreislaufs macht genau das Gegenteil: Er ist ebenfalls ein Wärmetauscher, aber er entzieht dem Kältemittel Wärme, sodass es wieder flüssig wird.

• Das Kältemittel strömt über ein sogenanntes Expansionsventil (Entspannungsventil) in den Verdampfer ein – und zwar bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur. 

• Der Verdampfer, in den das Kältemittel fließt, kommt in Kontakt mit Wärme aus der Umgebung. Ob Wärme in der Luft, im Erdreich oder im Grundwasser ist, hängt von der Art der Wärmepumpe ab. 

• Diese Umgebungswärme überträgt der Verdampfer auf das Kältemittel. Da es einen sehr niedrigen Siedepunkt hat, verdampft es sogar schon bei Minusgraden. 

• Der Verdichter (Kompressor) der Wärmepumpe saugt das verdampfte Kältemittel an und verdichtet es mithilfe von Strom. Dadurch steigt der Druck – und damit auch die Temperatur.

• Das Kältemittel ist nun heiß und erreicht den zweiten Wärmetauscher, den Verflüssiger (Kondensator). Hier gibt es seine Energie in Form von Wärme wieder ab – an das Heizungswasser in deinem Haus. Dabei wird es kühler und verflüssigt sich wieder.

• Zuletzt landet das Kältemittel wieder beim Expansionsventil und gelangt von dort erneut zum Verdampfer.

Der Verdampfer einer Wärmepumpe ist also nicht nur ein Wärmetauscher, sondern hat außerdem die wichtige Aufgabe, das Kältemittel in einen gasförmigen Zustand zu bringen.

Und jetzt kommen wir zum eigentlich spannenden Punkt, der erklärt, warum Wärmepumpen eine so hohe Effizienz erreichen – sie sind nämlich etwa drei- bis fünfmal so effizient wie andere Heizungen. 

Ein bisschen Physik – keine Sorge, ohne Formeln. Du musst nur wissen: Wasser zu erhitzen, verbraucht deutlich weniger Energie, als Wasser zu verdampfen. Anders ausgedrückt: Wenn du Wasser zum Kochen bringen möchtest, brauchst du eine bestimmte Menge Energie – willst du es hingegen komplett verdampfen, musst du ein Vielfaches dieser Energie dafür aufwenden. 

Schlaue Köpfe haben sich genau das zunutze gemacht und auf dieser Grundlage die effizienten Wärmepumpen entwickelt: Denn auch hier kostet es viel Energie, das Kältemittel zu verdampfen – der Verdampfer der Wärmepumpe holt sich diese Energie aber einfach aus der Umgebung (Luft, Erdreich oder Grundwasser). Da der Siedepunkt des Kältemittels so niedrig ist, reichen selbst Temperaturen im Minusbereich dafür aus. 

Heizen wir beispielsweise mit einer Gasheizung, müssen wir viel Brennstoff (Gas) aufwenden, um Wärme zu erzeugen – sogar etwas mehr Brennstoff-Energie, als wir am Ende in Form von Wärme erhalten. Umgebungswärme steht uns hingegen praktisch unbegrenzt zur Verfügung: Wir bemerken gar nicht, dass die Wärmepumpe damit eine beachtliche Leistung erbringt, nämlich das Verdampfen des Kältemittels. Nun braucht die Pumpe nur noch eine vergleichsweise geringe Menge Strom, damit der Verdichter das Kältemittel unter hohen Druck setzen und somit dessen Temperatur erhöhen kann.

Ziemlich clever, oder? Der Verdampfer ist also der heimliche Star der Wärmepumpe.

Wir haben schon kurz über einen typischen Wärmetauscher gesprochen: die Rohrschlange am Kühlschrank. Die Verdampfer in Wärmepumpen sehen etwas anders aus, denn es geht noch effizienter: Je mehr Wärme der Verdampfer aus Luft, Erdreich oder Grundwasser aufnehmen kann, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. 

Schauen wir uns die drei wichtigsten Arten von Wärmepumpen und ihre Verdampfer an. 

Luft-Wasser-Wärmepumpen sind meist mit Ventilatoren ausgestattet, die Luft ansaugen und auf den Verdampfer blasen. Der Verdampfer selbst besteht typischerweise aus Kupferrohren, darauf sind aber zusätzlich Aluminium-Lamellen aufgebracht: Dadurch vergrößert sich die Oberfläche, und der Verdampfer kann mehr Wärme aufnehmen. Das Prinzip kennst du zum Beispiel von Heizkörpern: Ein kleiner Heizkörper kann weniger Wärme abgeben als eine großflächige Fußbodenheizung. Hier gilt also: Je mehr Oberfläche, desto besser.

Der Luftstrom ist dabei auch sehr wichtig: Die Profis in der Herstellung verwenden viel Zeit darauf, den optimalen Luftstrom zu entwickeln, sodass der Verdampfer der Wärmepumpe mit so viel Wärme wie möglich in Kontakt kommt. Bei Luft-Wärmepumpen ist das umso wichtiger, da sie selbst bei Minusgraden noch genügend Wärme auf das Kältemittel übertragen müssen. Erinnere dich: Der Siedepunkt des Kältemittels liegt so niedrig, dass selbst sehr niedrige Temperaturen im Gegensatz dazu noch „warm“ erscheinen. 

Erdwärmepumpen (auch: Sole-Wasser-Wärmepumpen) gibt es in zwei Ausführungen: Du kannst horizontal und großflächig nur ein kleines Stück unter der Erde sogenannte Erdkollektoren verlegen lassen – oder stattdessen Erdsonden tief in den Boden einlassen. 

In beiden Fällen muss die Wärme aus dem Erdreich erst einmal den Kältemittelkreislauf erreichen. Diese Aufgabe übernimmt die sogenannte Sole, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel. Die Sole nimmt Wärme aus der Erde auf und kommt angewärmt beim Verdampfer an. Den Rest kennst du schon. Da es hier aber keine Luftströme gibt, sieht der Verdampfer anders aus. Meist handelt es sich um einen Plattenwärmetauscher, der aus vielen dünnen Metallplatten besteht. 

Der Verdampfer einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe (auch: Grundwasser-Wärmepumpe) funktioniert ganz ähnlich wie bei einer Erdwärmepumpe: Auch hier gibt es ein zweites Rohrsystem, in dem allerdings keine Sole, sondern einfach direkt das Grundwasser zirkuliert. Ein Brunnen pumpt es nach oben, und das Wasser gibt über einen Plattenwärmetauscher seine Wärme an das Kältemittel ab. Ein zweiter Brunnen leitet das Grundwasser anschließend wieder ins Erdreich zurück. 

Natürlich möchtest du, dass deine Wärmepumpe ihre beste Leistung erbringt. Wenn du eine Förderung nutzen willst – wodurch du die Kosten stark reduzieren kannst –, muss deine Wärmepumpe außerdem eine bestimmte Jahresarbeitszahl erreichen. Das ist eine Kennzahl für die Effizienz deiner Wärmepumpe. Wie effizient der Verdampfer arbeitet, entscheidet mit über die Effizienz der Wärmepumpe insgesamt. 

Diese Punkte beeinflussen, wie effizient der Verdampfer deiner Wärmepumpe arbeiten kann:

Unsere Empfehlung: Überlasse die Planung, Installation und Wartung deiner Wärmepumpe Fachbetrieben wie 1KOMMA5°, die viel Erfahrung haben. So holst du die beste Leistung aus deiner Wärmepumpe heraus.

Der Verdampfer deiner Wärmepumpe erbringt eine erstaunliche Leistung – und ermöglicht es der Wärmepumpe, viel effizienter zu heizen als die herkömmlichen Systeme. Noch dazu heizt du umweltschonend, sparst Kosten und machst dich bereit für bestehende und mögliche zukünftige Gesetzesänderungen im Hinblick auf erneuerbare Energien. 

Um den Verdampfer der Wärmepumpe brauchst du dich nicht im Detail zu kümmern: Dein Hersteller wählt die besten Komponenten für dich aus. Wir beraten dich gern und unterstützen dich bei jedem einzelnen Schritt der Umsetzung.