So funktioniert die Wärmepumpe
Hier erklären wir Ihnen detailliert und verständlich das Prinzip des Heizens mit effizienten Wärmepumpen, der energiesparenden Lösung für Heizung und Kühlung mit erneuerbarer Energie.
Die Wärmepumpe, die jeder kennt
Auch Sie begegnen mindestens einmal täglich einer Elektrowärmepumpe!
Diese Aussage ruft bei Ihnen Staunen oder sogar Ungläubigkeit hervor? Wo haben Sie denn heute schon eine Wärmepumpe gesehen?
Um
diese Frage zu beantworten, gehen Sie doch einfach in Ihre Küche. Denn
Ihr Kühlschrank ist im Prinzip nichts anderes als eine Wärmepumpe. Hier
wird Wärme aus dem Innenraum des Kühlschrankes nach außen "gepumpt".
Oder technischer formuliert: Dem Innenraum wird Wärme (aus den
Lebensmitteln) entzogen, die auf der Rückseite des Kühlschrankes mit
einem höheren Temperaturniveau an die Umgebungsluft wieder abgegeben
wird. Und nach diesem Prinzip funktioniert auch die Wärmepumpenheizung.
Sie entzieht der Umwelt Wärme, die dann für das Heizen verwendet wird.
Ein Kühlschrank enthält alle Komponenten, die auch für den Betrieb einer Elektrowärmepumpe erforderlich sind. Im Wesentlichen sind das:
- Verdampfer (beim Kühlschrank das Gefrierfach)
- Kondensator (beim Kühlschrank die Rippen an der Geräterückseite)
- Kompressor
- Expansionsventil
- Kältemittel
Bei dem Prozess einer Kältemaschine - und um nichts anderes handelt es sich auch bei der Wärmepumpenheizung - werden die physikalischen Funktionen Verdampfen, Verdichten, Kondensieren und Entspannen für den Wärmetransport genutzt.
Und so funktioniert es
Die gesamte Heizanlage eines Gebäudes, das mit Erdwärme beheizt wird, arbeitet mit mindestens drei geschlossenen Flüssigkeitskreisläufen, die jeweils nur über die beiden Wärmetauscher der Wärmepumpe kommunizieren:
- dem Solekreislauf der Sondenanlage
- dem Kältekreis der Wärmepumpe, der hier das Thema ist
- und dem Wasserkreislauf der Heizkörperanlage
Jeder dieser Kreisläufe erfüllt seine eigenen Aufgaben. Der Solekreislauf der Sondenanlage versorgt die Wärmepumpe mit kostenloser Energie aus der Erde, der Kältekreis der Wärmepumpe pumpt die Temperatur auf Heizungsnivau und der Wasserkreislauf der Heizkörperanlage versorgt das Gebäude mit Wohlfühltemperaturen.
Der Kältekreis der Wärmepumpe
Der geschlossene Kältekreis (aus den weiter oben genannten Komponenten bestehend) ist mit einer Flüssigkeit befüllt, die einen sehr niedrigen Siedepunkt hat. Sie nennt sich Kältemittel und verdampft bereits bei sehr niedrigen Temperaturen: je nach Kältemittel bei bis zu -50 °C und tiefer.
Bei dem Verdampfungsprozess wird der Umgebung Wärme entzogen. Der Kältemitteldampf wird mit dem Kompressor auf ein höheres Druckniveau gepumpt, also verdichtet. Durch die dabei entstehende Reibung der Gasmoleküle steigt das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels erheblich. Das so entstandene Heißgas wird im Kondensator abgekühlt, indem Wärme wieder abgegeben wird. Und dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder. Über ein Expansionsventil wird schließlich der Überdruck abgebaut, und der gesamte Prozess kann wieder von Neuem beginnen.
Was das konkret für die Wärmepumpe bedeutet? So wie der Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht, tut dies die Wärmepumpe bei der Umwelt. Sie entzieht Wärme zum Beispiel aus dem Grundwasser oder aber auch aus dem Erdreich. Die Wärme wird diesen Medien durch den Verdampfungsvorgang entzogen und wird durch den Kompressor auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Anschließend wird die Wärme im Kondensator wieder abgegeben: Zum Beispiel an den Heizungskreis oder an einen Warmwasserspeicher.
Man kann also mit Umweltwärme, die sich selbst ständig auf natürliche Art und Weise erneuert, heizen, baden und klimatisieren.