Wärmepumpen sind Heizsysteme, die sich die thermische Energie der Umgebung zu Nutze machen. Dabei können verschiedene Teile der Umgebung als Energiequelle fungieren. Diese beeinflusst die Funktionsweise der Wärmepumpen und macht somit eine Unterscheidung der Systeme notwendig.
Aus technischer Sicht kann man sich Wärmepumpen als einen „umgekehrten Kühlschrank“ vorstellen: Aus einem verhältnismäßig kühlen Reservoir wird Energie abtransportiert, um ein wärmeres Reservoir herzustellen. Die funktioniert mittels Strom und mit Hilfe eines Kältemittels, welches unter bestimmten thermischen Voraussetzungen Wärmemengen transportiert.
Wärmepumpe Funktionsweise
Der relativ komplexe thermodynamische Prozess lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:
- Zunächst wird das flüssige Kältemittel innerhalb des Systems unter Zufuhr der Umgebungswärme erhitzt. Das Kältemittel verdampft schon bei relativ niedrigen Temperaturen, sodass keine besonders hohe Umgebungstemperatur nötig ist.
- Das nun gasförmige Kältemittel wird in einem zweiten Schritt mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Kompressors verdichtet und steht nun unter hohem Druck. Dabei erwärmt sich das Kältemittel weiter.
- Die im Kältemittel enthaltene Wärmeenergie wird in einem weiteren Schritt über einen Wärmetauscher an das entsprechende Heizmedium (Wasser oder Luft) abgegeben. Da das Kältemittel dabei wieder in den flüssigen Zustand zurückkehrt, wird dieses Bauteil des Systems auch als „Kondensator“ bezeichnet.
- Nachdem die Wärmemenge abgegeben wurde, gelangt das bereits abgekühlte Fluid an eine Rohrverengung, auf die ein wesentlich größerer Rohrdurchmesser folgt, was einen deutlichen Druckabfall mit sich führt.
- Nun kann das Kältemittel wieder dem Umgebungsmedium zugeführt werden und der Kreislauf schließt sich.
Wärmepumpen: Arten
Die Wärmepumpentypen unterscheiden sich neben systemtechnischen Details hauptsächlich in der Energiequelle. So gibt es die sogenannte Luft-Luft-, Luft-Wasser-, Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Bei dieser Bezeichnungsart steht das erste Medium immer für das Quell-, das Zweite für das Zielmedium, sprich den eigentlichen Wärmeträger innerhalb des Heizungssystems.