Funktionsweise von Wärmepumpen

Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, wie er in jeden Haushalt vorkommt. Mithilfe eines Kühlmittels wird dem Innenraum des Kühlschranks Wärme entzogen. Das Kühlmittel gibt über einen technischen Prozess die Wärme des Innenraums an die Umgebung wieder ab. Die auf der Rückseite angebrachte Lamellenkonstruktion fungiert dann wie eine Raumheizung, also wie ein Heizkörper an der Wand. Genauso ist das Prinzip einer Wärmepumpe, nur mit dem Unterschied, dass man sich die Wärme und nicht die Kälte nutzbar macht. Eine einfache ausgereifte sichere Technik.

Zur näheren Erläuterung das nachfolgende stark vereinfachte Schema dieser Technik:

Schema Wärmepumpe

Im sogenannten Sekundärkreislauf (6) fließt das Medium zum Beispiel Grundwasser in den Verdampfer (1). Im Verdampfer (1) befindet sich ein Arbeitsmittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen gasförmig wird (verdampft). Oftmals ein ungefährliches Propan-Butan-Gemisch. Dem Grundwasser wird dadurch Wärme entzogen und es fließt "abgekühlt" in den Brunnen zurück. - Grundwasser hat Sommer und Winter eine recht konstante Temperatur und eignet sich deshalb recht gut für den Betrieb von Wärmepumpen. - Im Kompressor oder Verdichter (2) wird der Dampf verdichtet und erreicht dadurch eine höhere Temperatur. Der sogenannte Kondensator (3) in der Wärmepumpe gibt die Wärme in den sogenannten Primärkreislauf (5) ab. Das Heizmedium Wasser wird erwärmt und fließt in das Heizungssystem. Über die Radiatoren (Heizkörper) wird die Wärme in den einzelnen Räumen wieder abgegeben. Im Kondensator (3) verflüssigt sich das Arbeitsmittel wieder. Mit dem sogenannten Expansionsventil (4) wird Druck abgebaut. Nun kann der Prozess mit dem wieder verflüssigten Arbeitsmittel von vorn beginnen. Der Kreislauf ist geschlossen und beginnt im Verdampfer (1) erneut.
Das Medium, dem die Wärme entzogen wird, kann das Erdreich, das Grundwasser, ein Oberflächenwasser, die Kellerluft oder unter Umständen die Außenluft sein. Welches Medium angezapft wird, hängt von der geografischen Lage ab. Außenluft ist nur in wärmeren Regionen sinnvoll und Grundwasser darf aus Gründen des Trinkwasserschutzes nicht überall genutzt werden. Eine Anwendungsmöglichkeit findet sich im Allgemeinen aber immer.
Wärmepumpen nutzen für den Betrieb Strom oder nicht ganz so häufig auch Gas. Nun kann man sich natürlich fragen, ob es nicht einfacher ist, den Strom oder das Gas zu verheizen? Dem ist allerdings nicht so. Aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom zaubert eine Wärmepumpe mindestens drei und mehr Kilowattstunden Heizenergie.
Besonders interessant wird der Einsatz von Wärmepumpen in einer Verbindung mit einer Fußbodenheizung. In Vergleich mit üblichen Radiatorenheizungen in Wohngebäuden benötigen Fußbodenheizungen wesentlich geringere Betriebstemperaturen. Diese niedrigeren Betriebstemperaturen sind mit Wärmepumpen leichter zu realisieren. Abgesehen von dem höheren Komfort von Fußbodenheizungen, durch die bessere Wärmeverteilung, sind Fußbodenheizungen sparsamer im Verbrauch von Heizwärme. Eine ideale Kombination für den Betrieb einer wärmepumpenbetriebenen Heizungsanlage.

Wärmepumpeneinsatz einmal etwas anders - Wärme aus Abwasser

Vielleicht nicht ganz appetitlich, aber ein noch nicht ausgeschöpftes Potenzial ist der Einsatz von Abwasserwärmepumpen. Eine originelle ausbaufähige Idee, die ich meinen Lesern nicht vorenthalten möchte.

AbwasserkanalUnser warmes Haushaltswasser zum Duschen, Waschen, Spülen landet in der Kanalisation. Dadurch besitzt unser Abwasser ständig eine recht hohe Temperatur. Wärmeenergie, die ungenutzt die Umwelt "heizt". Abwasser besitzt ein genügend hohes Wärmepotenzial, um über Wärmetauscher, Wärmepumpen effizient zu betreiben. Allerdings sind Abwasserwärmepumpen nur für große Anwendungen geeignet. Große Gebäude und Wohnsiedlungen in Verbindung mit Kanalisationsneubau oder Sanierung. Diese Technologie existiert bereits und wird vereinzelt in Deutschland und der Schweiz mit Erfolg seit 20 Jahren angewendet. Eine interessante und ausbaufähige Technologie, die unsere "lauwarmen Rückstände" sinnvoll weiter verwertet.

 

Fotos: © Kuscheltier und Illustrationen 2013

Kuscheltier, am 01.06.2013
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Bildquelle:
Kuscheltier (Strom sparen im Haushalt)

Autor seit 5 Jahren
22 Seiten
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