Um 100% Wärmeenergie zu erhalten, muss nur ein geringer Teil an elektrischer Energie aufgewendet werden. Wie geht das? Mit einer Wärmepumpe! Die Wärmepumpe bezieht die Wärme nicht aus einem Brennstoff, sondern entzieht der Natur die nötige Wärmeenergie entweder aus der Luft, aus dem Grundwasser oder aus dem Erdreich. Eine Wärmepumpe ist ein geschlossenes System, mit den Bauteilen Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Expansionsventil. Hinter dem System steht eine einfache physikalische Eigenschaft: bei dem Phasenübergang eines Stoffes von flüssig zu gasförmig wird Energie benötigt, während bei dem Übergang von gasförmig zu flüssig diese Energie frei gesetzt wird. Um zu verdeutlichen, wie viel Energie für den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig tatsächlich nötig ist, nehmen wir ein ganz alltägliches Beispiel: Nachdem das Wasser in einem Kochtopf relativ schnell anfängt zu kochen, dauert es sehr lange, bis das komplette Wasser verdampft ist. Das heißt, es muss sehr viel Energie aufgewendet werden, um das Wasser von flüssig in gasförmig zu verwandeln. Wie wir an einem Cappuccino sehen können, funktioniert der umgekehrte Fall, nämlich der Übergang von gasförmig zu flüssig, sehr schnell. Das Erhitzen und Aufschäumen der Milch mit Dampf geht sehr schnell, weil der heiße Dampf in der kälteren Milch kondensiert und Wärme abgibt. Und wie lässt sich das jetzt bei unserer Wärmepumpe anwenden? Im Rohrleitungssystem der Wärmepumpe wird ein spezielles Kältemittel eingesetzt, welches den Prozess der Wärmegewinnung erst ermöglicht. Das flüssige Kältemittel fließt zum Verdampfer. Dort entzieht es der Umwelt, also dem Grundwasser, der Luft oder dem Erdreich, Wärmeenergie und wird dadurch erwärmt und gasförmig. Im Verdichter wird dieses Gas mit der eingangserwähnten zugeführten elektrischen Energie komprimiert. Dadurch wird es sehr warm. Auch hier kennen wir einen Alltagsgegenstand: die Fahrradluftpumpe. Beim Aufpumpen des Reifens erhöht sich nicht nur der Druck, sondern auch die Temperatur. Ein heißes Fahrradventil ist das Ergebnis. Durch die Freisetzung der Wärmeenergie dieses komprimierten, warmen Kältemitteldampfes im Kondensator wird das Wasser des Heizkreislaufes erhitzt, also zum Beispiel zum Heizen genutzt. Das abgekühlte Heizungsrücklaufwasser kühlt gleichzeitig den Kältemitteldampf ab, sodass der Dampf kondensiert und das Kältemittel wieder verflüssigt. Das Expansionsventil reduziert den Flüssigkeitsdruck. Das Kältemittel hat wieder mehr Platz, entspannt sich und wird dadurch sehr stark abgekühlt. Im Verdampfer wird dann das Kältemittel wieder durch Energieaufnahme gasförmig. Vergleichbar ist das zum Beispiel mit einem Deospray: der flüssige Inhalt entspannt sich, nimmt sich die notwendige Energie aus der Umgebung und verdampft. Bei längerem Sprühen wird deshalb der Sprühkopf sehr kalt. Je nach Bauart erzeugt die Wärmepumpe aus einer kWh Strom etwa 4-6 kWh Wärme. Eine wichtige Kennzahl bei dem Betrieb von Wärmepumpen ist der COP-Wert. Er ist das Verhältnis der Heizleistung zur effektiven Leistungsaufnahme der Wärmepumpe unter bestimmten Bedingungen. Nur der COP Wert allein sollte aber nicht verglichen werden, da Hersteller verschiedene Rahmenbedingungen zugrunde legen. Je niedriger die Heiztemperatur, umso effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Da Fußbodenheizungen aufgrund ihrer großen Fläche mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen, sind sie wie alle Flächenheizungen ideal in Kombination mit Wärmepumpen. Wird nun auch noch der benötigte Strom aus Sonne, Wind oder Wasser gewonnen, so ist die Wärmepumpe eines der gefragtesten Heizungssysteme der Zukunft, da es komplett ohne fossile Brennstoffe auskommt.