Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe besteht aus mindestens
vier Hauptbauteilen:

  • Dem Verdichter
  • Dem Verflüssiger
  • Dem Drosselorgan
  • Dem Verdampfer

In einigen Anwendungsfällen wird diese Wärme durch Wärmerückgewinnungseinheiten geleitet und nur überschüssige Energie ins Freie verbracht. Meist werden solche Systeme dort eingesetzt, wo z. B. Kühlräume gekühlt und gleichzeitig ein Wärmebedarf für Warmwassererzeugung besteht.

Auf Grund der unterschiedlichen Möglichkeiten, der Energiegewinnung unterscheidet man Wärmepumpen in:

  • Luft / Luft Wärmepumpen
  • Luft / Wasser Wärmepumpen
  • Wasser / Wasser Wärmepumpen 

Luft / Luft Wärmepumpen

Splitklimaanlagen, welche kühlen und heizen können, werden überall dort eingesetzt, wo im Sommer ein Kühlbedarf besteht, z. B. Shop-, Büro-, Tankstellen-, Container- und Wohnraumklimatisierung.

Hier wird im Sommer die Wärme aus den zu kühlenden Räumen über eine Inneneinheit zur Außeneinheit, die in der Regel auf einem Dach placiert ist, an die Außenluft abgegeben. Fallen die Außentemperaturen im Winter entsteht Heizbedarf, welcher durch Umkehren des Kältekreislaufes gedeckt werden kann. In diesem Fall entziehen wir der Außenluft Wärme, d. h. wir kühlen die Außenluft und führen die Wärme zur Inneneinheit, wo diese wiederum an die Innenluft abgegeben wird und so zu einem Temperaturanstieg führt.

Neuste Systeme können dies bis zu einer Außentemperatur von -15°C bis -20°C realisieren. Beim Betrachten der Temperaturen stellt sich die Frage, wie kann man mit Luft, welche -15°C hat, heizen?

Wenn wir nun die Temperaturen außer Acht lassen und uns auf Energie konzentrieren, stellen wir fest, dass bis auf den absoluten Nullpunkt von annähernd -273°C immer Energie in der Luft vorhanden ist, welche wir durch einen noch kälteren Wärmetauscher in unsere System „saugen“ können, d. h. in unserem Fall: Lufttemperatur -15°C, Wärmetauschertemperatur -30°C.
Somit haben wir die Möglichkeit, durch die Verdampfung von Kältemittel, Energie aufzunehmen. Dieses wird vom Verdichter angesaugt, mit z. B. einer Temperatur von -17°C. Durch die Wicklung des Verdichtermotors, welche bei vollhermetischen Verdichtern vom Kältemittel gekühlt werden, nutzen wir einen Teil der zugeführten elektrischen Energie.

Da beim Verdichtungsprozess Wärme entsteht, „gewinnen“ wir hier nochmals Wärmeenergie, so dass das Kältemittel auf z. B. ca. 60°C erhitzt wird. Das 60°C warme Kältemittel wird nun zur Inneneinheit geführt und dort durch die Innenluft abgekühlt, was eine Temperaturerhöhung im Raum zur Folge hat. Hierbei wird das Kältemittel wieder verflüssigt und der Prozess beginnt von neuem.

Als Beispiel stellen Sie sich Ihre Tiefkühltruhe vor. Innen ca. -20°C außen +22°C. Auch hier entziehen wir einem Medium Wärme und verbringen diese auf ein höheres Temperaturniveau.