Die Funktionsweise ist im Prinzip identisch mit der eines bekannten Alltagsgerätes: Dem Kühlschrank. Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach draußen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Funktion läuft also genau umgekehrt ab.

In der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft. Dabei entzieht es dem Wärmequellenkreislauf Wärme. Das verdampfte Kältemittel wird nun mittels der Antriebsenergie im Kompressor stark verdichtet: Durch den höheren Druck steigt auch die Temperatur. Anschließend wird das Kältemittel verflüssigt, wodurch es die gespeicherte Wärme - Umweltwärme plus Antriebsenergie - an das Heizsystem abgibt.

Eine Wärmepumpe erzeugt aus rund 75 Prozent kostenloser Umweltwärme und 25 Prozent Antriebsenergie die Wärme, die man zum Heizen und zur Warmwasserbereitung benötigt. Als Wärmequelle nutzt sie Umweltwärme, die sie der Umgebungsluft, dem Erdboden über Sondenbohrung oder Flächenkollektoren, oder dem Grundwasser entzieht. Je nach Wärmequelle richtet sich auch die Namensgebung Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- oder Luftwärmepumpe.

Sie ist nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch sehr günstige Betriebs- und Verbrauchskosten. Zudem macht sie unabhängig von fossilen Energieträgern. Da der für den Betrieb benötigte Strom zu einem immer größeren Anteil aus erneuerbaren Energiequellen stammt (bis 2030 sollen es über 30 Prozent sein), wird sie sozusagen von selbst immer umweltfreundlicher.

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Eine effiziente Wärmepumpe erzeugt aus 25 % zugeführter Energie 100 % Heizleistung. Was zunächst wie die Quadratur des Kreises klingt, ist die Summe aus reiner Physik, einem ebenso einfachen wie genialen Funktionsprinzip und Hightech: Über Wärmetauschersysteme wird der Umwelt Wärme entzogen. Diese wird innerhalb des Gerätes in einem so genannten Kältekreislauf auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dadurch für Heizzwecke genutzt werden.