Wärmepumpen-Grundlagen

Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Wärme fließt immer nur von der wärmeren Seite (Wärmequelle) zur kälteren Seite
(Wärmesenke). Um also Umgebungswärme aus dem Erdreich, aus dem Grundwasser
oder aus der Luft für Heizung und Warmwasser nutzbar zu machen, ist es erforderlich
diese Wärme auf ein höheres Niveau zu “pumpen”.

Der Kältemittelkreislauf ermöglicht es, Wärme auf ein höheres Temperatur-
niveau zu “pumpen”.

Das Herzstück jeder Wärmepumpe besteht aus einem Verdichter, welcher den Kälte-
mittelkreislauf antreibt. Dieser ist von der Funktion mit den Verdichtern der bewährten
Kühlschränke vergleichbar. Hinsichtlich der Zuverlässigkeit ist dieser ebenso vergleich-
bar, wenn nicht sogar auf einem höheren technischen Niveau.
Nur die Aufgabe des Verdichters der Wärmepumpe ist umgekehrt:
Beim Kühlschrank wird dem Kühlgut Wärme entzogen und an der Rückseite des
Gerätes an den Raum abgegeben. Bei der Wärmepumpe wird der Umwelt (Erdreich,
Wasser, Luft) Wärme entzogen und dem Heizsystem zugeführt.

In einem geschlossenen Kältemittelkreislauf wird ein Arbeitsmittel, welches bereits
bei niedrigen Temperaturen siedet, abwechselnd verdampft, komprimiert, verflüssigt
und entspannt.

-  Verdampfer (1)

Im Verdampfer befindet sich das flüssige Kältemittel unter niedrigem Druck. Es hat
geringere Temperatur als die Temperatur der Wärmequelle. Dadurch fließt Wärme
von der Wärmequelle an das Kältemittel, wodurch es zur Verdampfung des Kältemittels kommt.

-  Verdichter (2)

Das gasförmige Kältemittel wird im Verdichter auf einen hohen Druck verdichtet und
erwärmt sich so stark, dass die Temperatur des Kältemittels nach der Verdichtung
höher als die Temperatur, die für Heizung und Warmwasser erforderlich ist.
Auch die vom Verdichter geleistete Antriebsenergie wird in Wärme umgewandelt und
fließt an das Kältemittel.

-  Verflüssigger (3)

Das sehr heiße und unter hohem Druck stehende Kältemittel gibt im Verflüssiger die
gesamte Wärme, also sowohl die Wärme aus der Wärmequelle als auch die als Wärme aufgenommeneAntriebsenergie des Verdichters an das Heizsystem (Wärme-
senke) ab. Dadurch kühlt das Kältemittel stark ab und wird wieder flüssig.

-  Expansionsventil (4)

Anschließend strömt das Kältemittel über das Expansionsventil zurück zum Verdampfer. Im Expansionsventil findet die Entspannung auf den Ursprungsdruck
statt.

Der Kältemittelkreislauf ist geschlossen.

Leistungszahl COP (engl. Coefficient Of Performance)

Das Verhältnis von nutzbarer Wärmeleistung zur aufgenommenen elektrischen
Antriebsleistung des Verdichters wird als Leistungszahl bezeichnet.