Funktionsweise einer Wärmepumpe
Funktionsweise einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie man es auch zum Kühlen (z.B. im Kühlschrank) verwendet, allerdings mit umgekehrter Wirkungsweise. Sie entzieht einer Wärmequelle der Umwelt (Wasser, Erdreich oder Luft) Wärme, erhöht durch Druck deren Energieniveau und macht sie so für den Warmwasser- und Heizbedarf nutzbar.
Bestandteile einer Wärmepumpe
- FCKW-freies Arbeitsmedium (Kältemittel) mit sehr niedrigem Siedepunkt
- Verdampfer (Wärmetauscher) zur Übertragung der Umweltwärme auf das Arbeitsmedium
- Verdichter, zur Kompression des Arbeitsmedium und Erhöhung der Temperatur
- Verflüssiger (Wärmetauscher) zur Übertragung der Wärme des Arbeitsmediums auf den Heizkreislauf
- Entspannungsventil zur Entspannung des Arbeitsmediums
Kreislaufsysteme der Wärmepumpe
- Solekreislauf, für die Wärmeaufnahme aus der Umwelt
- Kältemittelkreislauf, zur Erhöhung des Temperaturniveaus durch Kompression
- Heizkreislauf, für die Wärmeabgabe an den Wohnraum
Phase 1:
Innerhalb des Solekreislaufes wird ein Arbeitsmedium (in der Regel Wasser dem ein Frostschutzmittel beigefügt wird) von einer natürlichen Wärmequelle (Luft, Wasser, Erde/Erdreich) aufgewärmt und mittels einer Pumpe (Umwälzpumpe) zum Verdampfer transportiert.
Phase 2:
Im Verdampfer wird die Wärme mittels Wärmetauscher auf das Arbeitsmedium (Kältemittel) übertragen. Da diese FCKW-freie Flüssigkeit (teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe, Propan, Propen, Ammoniak und neuerdings auch verstärkt Kohlendioxid) einen sehr geringen Siedepunkt besitzt, reichen unter geringem Druck bereits diese niedrige Temperaturen aus, um es zu verdampfen.
Phase 3:
Der Dampf gelangt zum Verdichter (Kompressor), in dem das Arbeitsmedium verdichtet wird. Durch die Kompression (Druck) erhöht sich das Temperaturniveau des Kältemittels weiter, womit es nun für Heizungsbetrieb und Warmwasserbereitung genutzt werden kann.
Phase 4:
Die Wärme des Arbeitsmediums wird im Verflüssiger über einen Wärmetauscher auf den Heizkreislauf (Heizmedium) übertragen. Dabei kühlt der Dampf ab und das Kältemittel beginnt sich unter hohem Druck zu verflüssigen (Kondensation).
Phase 5:
Innerhalb des Heizkreislaufes erwärmt das Heizungswasser eine Fußbodenheizung, die die Wärme an den Wohnraum abgibt. Aufgrund der großen Heizfläche des Fußbodens sind relativ geringe Temperaturen (ca. 30 °C) des Heizungswassers ausreichend.
Phase 6:
Durch das Entspannungsventil wird weiterer Druck des Kältemittels abgebaut, wodurch es sich vollständig verflüssigt und wieder zum Verdampfer gelangt, wo der Kreislauf (verdampfen - verdichten - verflüssigen - entspannen) erneut beginnt.
