Wärmepumpe
Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme transportiert: von einer niedrigen Temperatur wird Wärme durch Arbeit auf ein höheres Niveau gepumpt. Es gibt verschiedene physikalische Effekte, die hier verwendet werden: Gas-Kompression, die Flüssig/Gas-Phase und der Thermo-Peltier Effekt des sog. Arbeitsmittels.
Weiteste Verbreitung findet die Wärmepumpe innerhalb von Kühl.- und Gefriergeräten. Wärmepumpen werden jedoch auch zur Gebäudeheizung verwendet.
Innerhalb eines Kühlschrankes wird dem Inneren Wärme entzogen und nach Außen abgegeben. Bei der Heizungs-Wärmepumpe wird die Wärme von einem äußeren Medium ins Innere des Gebäudes gepumpt.
Innerhalb sogenannter Kompressions-Wärmepumpen übernimmt die Wärmeaufnahme und deren Transport ein Arbeitsmittel, das sich in einem geschlossenen Kreislauf bewegt und nacheinander verschiedene Zustandsänderungen erfährt. Es wird zunächst unter Druck und Wärmeabgabe bei hoher Temperatur verflüssigt. Anschließend wird das Arbeitsmittel an einer Düse entspannt. Dadurch wird das Arbeitsmittel gasfömig unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozeß muß von Außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit über einen Kompressor in Gang gehalten werden.
Die Wärmepumpe wandelt so Wärme niedriger Temperatur (z.B. 5 °C) in Wärme hoher Temperatur (z.B. 30°C) um.
Die Leistungszahl e einer Heizungs-Wärmepumpe gibt die abgegebene Heizleistung im Vergleich zur aufgewendeten Antriebsleistung an.
Eine Leistungszahl von 4 bedeutet also, dass das Vierfache der eingesetzten elektrischen Leistung in nutzbare Wärmeleistung umgewandelt wird.
Die Leistungszahl e einer Heizungs-Wärmepumpe ist begrenzt durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik:
e = ΔQ_warm / ΔA ≤ T_warm / (T_warm - T_kalt)
Durch die unterschiedliche Definition der Leistungszahl gilt im Falle einer Kältemaschine (Kühlschrank):
e = ΔQ_kalt / ΔA ≤ T_kalt / (T_warm - T_kalt)
Folgende Betriebsweisen einer Heizungs-Wärmepumpe sind möglich:
- monovalent = Die Wärmepumpe ist der alleinige Wärmeerzeuger.
- bivalent und monoenergetisch. Eine Heizungs-Wärmepumpe deckt ca. 90% der Jahresheizarbeit ab. Ein Elektroheizstab wird nur bei schnellem Spitzenbedarf parallel zugeschaltet.
- bivalent: Die Heizungs-Wärmepumpe und eine konventioneller Heizkessel arbeiten zusammen.
Arbeitsmittel in Wärmepumpen
- R 134 a,
- R 407 C
- Propan
- Freon
- Ammoniak
- Kohlendioxid
Verschiedene Arten von Wärmepumpen
- Kompression
- Wärmepumpe mit Elektromotor
- Wärmepumpe mit Verbrennungsmotor
- Einteilung nach Art der Wärmequelle
- Luftwärmepumpe
- Grundwasserwärmepumpe
- Erdwärmepumpe
- Absorptionswärmepumpe
- Adsorptionswärmepumpe
Hersteller
- OCHSNER Wärmepumpen
- WATERKOTTE
- Stiebel-Eltron
- Alpha-Innotec