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Wärmepumpe

Was ist eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe entnimmt Energie aus einer (relativ) niedrigen Temperaturquelle und bringt sie zur besseren Nutzung auf eine höhere Temperatur. Sie ist vergleichbar mit einer Wasserpumpe, die Wasser von einem niedrigen Niveau auf ein höheres Niveau hebt. Eine Wärmepumpe macht das Gleiche, aber mit Wärme.

Trotz ihres Namens können Wärmepumpen einen Raum heizen und kühlen. Sie funktionieren, indem sie Wärme übertragen, anstatt sie zu erzeugen. Bei kaltem Wetter pumpen sie Wärme von außen nach innen, um das Innere Ihres Hauses zu erwärmen. Ein Außengerät saugt die warme Luft an und leitet sie durch eine Kältemittelleitung an ein Innengerät. Unterwegs wird die Luft komprimiert, wodurch sie sich vor dem Einströmen in das Haus weiter erwärmt. Bei heißem Wetter funktioniert das System umgekehrt: Es saugt warme Luft von innen an und pumpt sie nach außen (so funktioniert auch eine typische Klimaanlage). Eine Wärmepumpe kann mehr Wärme transportieren, als sie an Energie verbraucht, und ist daher sehr effizient.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine Wärmepumpe Heizung, Kühlung und Warmwasser mit einem einzigen Gerät bereitstellen kann, so dass sie das ganze Jahr über nutzbar ist und sich die Wartung auf ein einziges Gerät beschränkt.

Der große Vorteil dieses Systems besteht darin, dass Sie nur eine einzige Energiequelle benötigen und somit keine Gebühren für den Transport von Erdgas oder Butan, Propan und Diesel zahlen müssen.

 Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen beruht auf den Grundsätzen der Thermodynamik und lässt sich in vier Schritte unterteilen:

– Im ersten Schritt befindet sich die Kühlflüssigkeit bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck, also in einem flüssigen Zustand. Die angesaugte Umgebungsluft strömt durch den Verdampfer, wo das Kältemittel die Wärme aus der Umgebungsluft aufnimmt und seinen Zustand ändert. Gleichzeitig wird die Luft mit einer niedrigeren Temperatur ausgestoßen.

– Die Kühlflüssigkeit kommt in Schritt 2 als Dampf, aber immer noch unter niedrigem Druck an. Der Durchfluss durch den Verdichter führt zu einem Druckanstieg und damit zu einer Temperaturerhöhung.

– Dadurch entsteht Dampf mit hohem Energiegehalt (der sich aus der Wärme der Luft im Verdampfer und der Wärme aus der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie ergibt). Dieser in Schritt 3 gewonnene Dampf zirkuliert durch den Verflüssiger, der sich entlang des Tanks befindet, wo er die gesamte Energie an das gespeicherte Wasser abgibt und so in den flüssigen Zustand zurückkehrt.

– Im letzten Schritt des Prozesses wird das bereits flüssige Kältemittel durch das Expansionsventil geleitet, um es im Ausgangszustand, d. h. bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur, zu erhalten. Anschließend kann der Prozess erneut gestartet werden.

Arten von Wärmepumpen

Je nach Quelle gibt es drei Haupttypen von Wärmepumpen:

– Luftquelle: Die kostengünstig zu installierenden und weit verbreiteten Luftwärmepumpen funktionieren gut in gemäßigten Klimazonen und nutzen die Außenluft als Medium für den Wärmeaustausch.

– Wasserquelle: Wasserwärmepumpen geben die Wärme mit Hilfe von Wasser statt Luft ab. Sie erfordern den Zugang zu Brunnen, Seen oder anderen Wasserquellen und sind nicht so weit verbreitet.

– Erdwärme: Erdwärmepumpen nutzen die im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie und übertragen die Wärme auf ähnliche Weise wie Luftwärmepumpen. Aufgrund der konstanten Bodentemperatur arbeiten sie wesentlich effizienter. Allerdings ist ihre Installation teurer und komplizierter, da unterirdische Leitungen gegraben und verlegt werden müssen.

Die wichtigsten Untertypen sind:

– Luft-Luft: Die der Luft entnommene Wärme wird direkt an die Luft des zu beheizenden Raums übertragen.

– Luft-Wasser: Die der Luft entzogene Wärme wird auf einen Wasserkreislauf übertragen, der Fußboden-/Deckenheizungen/Kühlsysteme, Niedertemperaturheizkörper, Gebläsekonvektoren oder Heizlüfter und Warmwasserspeicher versorgt.

– Wasser-Wasser: Das System entnimmt die Wärme aus einem Wasserkreislauf, der mit einem wärmeabgebenden Element (Erdreich, Grundwasser) in Kontakt steht, um sie an einen anderen Wasserkreislauf weiterzuleiten.

– Aerothermische Systeme: Diese Art von Anlagen kann eine Umgebung heizen oder kühlen, wie z. B. Luft-Luft-Wärmepumpen, oder einen Heiz-/Kühlboden heizen oder kühlen.

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