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Was macht die Wärmepumpe?

Sie nimmt Wärme bei Umgebungstemperatur (z.B. 5°C) von der Umwelt auf und gibt sie bei einer höheren Heiztemperatur (z.B. 55°C) wieder an das Heizsystem ab.

 

Wie macht sie das?

Genauso wie der Kühlschrank.- Der Kühlschrank nimmt Wärme aus dem Kühlfach (z.B. bei 5°C) auf ("erzeugt" Kälte)

- und gibt sie bei Raumtemperatur (z.B. 20°C) an die Raumluft ab

Der Unterschied zum Kühlschrank besteht also lediglich darin, daß die Wärmepumpe die aus der Umgebung aufgenommene Wärme auf ein höheres Niveau pumpen muß als der Kühlschrank und das statt der "kalten Seite" die "warme Seite" genutzt wird. Natürlich macht die Wärmepumpe das ebenso wenig wie der Kühlschrank umsonst. Man muß Energie zuführen.

Die Wärmepumpe wandelt also kostenlose Umgebungswärme in teure Heizwärme um.

Wieviel kostenlose Umweltwärme kann die Wärmepumpe in teure Heizwärme umwandeln?

Von 100% Heizwärme ungefähr 50 - 75% und mehr...

 

Wärmequelle Umwelt

Durch Sonneneinstrahlung und durch die Wärme, die bei jedem Energieverbrauch an die Umwelt ebgegeben wird, steht in der Luft, im Wasser und im Erdreich immer Wärme zur Verfügung.

Das Temperaturniveau dieser Wärme ist jedoch so niedrig, daß sie für Heizzwecke bisher nicht genutzt werden konnte.

Mit einer Wärmepumpe ist das heute möglich. Die der Umwelt entzogene Wärme wird mit Hilfe der Wärmepumpe auf ein zum Heizen geeignetes Temperaturniveau "gepumpt".

Je nachdem, woher die Umweltwärme stammt, nennt man die Wärmepumpen

Luft Luft/Wasser Wärmepumpe
Wasser Wasser/Wasser
direkt aus dem Erdreich/Luft Direktverdampfer Erdreich/Luft
indirekt aus dem Erdreich/Luft/Wasser Sole/Wasser

 

Arbeitsweise

Die Arbeitsweise einer Kompressionswärmepumpe beschränkt sich im Normalfall auf vier Schritte.
Verdampfen Verdichten Verflüssigen Entspannen

1. Verdampfen

Im Verdampfer befindet sich das flüssige Arbeitsmittel bei niedrigem Druck. Die dem Druck entsprechende Siedetemperatur des Arbeitsmittels ist niedriger als die Temperatur der Umgebung des Verdampfers. Dieses Temperaturgefälle bewirkt eine Wärmeübertragung von der Umgebung auf das Arbeitsmittel. Das Arbeitsmittel wird sieden und verdampfen. Die dazu erforderliche Verdampfungswärme wird aus der Umgebung übertragen, die dadurch abgekühlt wird.

2. Verdichten

Der Dampf des Arbeitsmittels wird ständig vom Verdichter angesaugt und komprimiert. Dadurch steigt der Druck des Dampfes. Zu dem erhöhten Druck gehört die höhere Siedetemperatur bzw. Kondensationstemperatur. Durch die vom Verdichter verrichtete Verdichtungsarbeit wird das Arbeitsmittel erwärmt, die Temperatur steigt.

3. Verflüssigen

Der überhitzte Dampf wird in den Verflüssiger gedrückt. Die Umgebungstemperatur am Verflüssiger ist niedriger. Vom Dampf wird also Wärme auf die Umgebung übertragen. Die Temperatur des Dampfes sinkt dabei, ohne das der Dampf kondensiert, bis die Kondensationstemperatur erreicht ist. Nun beginnt der Dampf zu kondensieren und die Verflüssigungswärme, der größere Teil, wird an die Umgebung übertragen, deren Temperatur sich erhöht.

4. Entspannen

Durch die Verbindungsleitung zwischen Verflüssiger und Verdampfer schließt sich der Kreislauf. Über das Expansionsventl in der Verbindungsleitung wird der Druckunterschied ausgeglichen. Das flüssige Arbeitsmittel wird vom Druck des Verflüssigers auf den Druck des Verdampfers entspannt und dadurch abgekühlt.