Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Grundsätzlich funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank mit dem Unterschied, dass ein Kühlschrank die Wärme an die Umgebung abführt. Eine Wärmepumpe nutzt dagegen die Energie aus der Umgebung zum Heizen von Heizkörpern & Co. Wir zeigen dir hier Schritt-für-Schritt, was in einer Kältemaschine (Kühlschrank) und damit auch in einer Wärmepumpe passiert und wie sie aus Umweltenergie Wärme erzeugt.
Wie ist eine Wärmepumpe aufgebaut?
Eine Wärmepumpe besteht immer aus einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil. Eine zentrale Rolle in der Wärmepumpe spielt das Kältemittel, eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt. Das Kältemittel R32 hat bei Normaldruck zum Beispiel einen Siedepunkt von -52 °C. Das Kältemittel fließt in einem geschlossenen Kreislauf durch die Wärmepumpe. Es durchläuft in 4 Schritten immer denselben Kälteprozess.
Die 4 Schritte des Kältemittelkreislaufs einer Wärmepumpe
Schritt 1 – Verdampfer
Der Wärmetauscher überträgt im Verdampfer die Umgebungswärme an das Kältemittel. Es wird warm, verdampft dort sofort und wird somit gasförmig.
Schritt 2 – Kompressor/ Verdichter
Ein elektrisch betriebener Kompressor verdichtet anschließend im Verdichter das gasförmige Kältemittel. Bei diesem Verdichtungsprozess erwärmt sich das immer noch gasförmige Kältemittel auf ca. 35-60 °C.
Schritt 3 – Verflüssiger
Im Verflüssiger oder auch Kondensator wird dem warmen Gas über einen weiteren Wärmetauscher die Wärme entzogen. Sie erwärmt das Wasser, das durch den Verflüssiger fließt. Dabei verflüssigt sich das unter Druck stehende Kältemittel wieder. Hat das Wasser die gewünschte Vorlauftemperatur erreicht, überträgt der Wärmetauscher es an das Heizsystem. Von dort verteilt sich das Warmwasser in die Heizungen der Räume, gibt Wärme an die Luft oder das Wasser ab und kühlt langsam ab.
Schritt 4 – Expansionsventil
Im letzten Schritt des Kreislaufs lässt ein Expansionsventil den Druck des flüssigen Kältemittels sinken. Es kühlt dadurch schlagartig stark ab und der Kreislauf beginnt von vorne.
Wärmepumpenarten unterscheiden sich
Jede Wärmepumpenart nutzt eine andere Wärmequelle der Umwelt. Bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe oder einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe transportiert ein Flüssigkeitskreislauf die Umweltwärme aus dem Erdreich (Erde oder Grundwasser), in seltenen Fällen auch aus einem fließenden oder stehenden Oberflächengewässer an die Wärmepumpe. Die dafür verwendete Flüssigkeit besteht in der Regel aus Wasser, das mit Frostschutzmittel angereichert wurde (Sole).Die Wärme aus dem Erdreich erwärmt dann das Kältemittel.
Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe versorgt ein Ventilator die Wärmepumpe konstant mit Umgebungswärme aus der Luft. Die Temperatur des Kältemittels steiget und der Kreislauf kann beginnen.
Welche Wärmepumpenarten es gibt und auf welche Wärmequelle sie zurückgreifen erklären wir dir hier.