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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem Prinzip des Joule-Thomson-Effekts. Thermische Energie mit geringen Temperaturen wird auf ein höheres Niveau angehoben.
Im Prinzip funktioniert sie, vereinfacht veranschaulicht, wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie nach außen ab. Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme (aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich) und nutzt sie.
Das Gute: Diese Umweltwärme ist kostenlos und unendlich verfügbar.
Die Wärmepumpe nutzt die kostenlose Energie in unserer Umwelt
In der Wärmepumpenanlage wird die Energie für das Beheizen des Hauses aus der kostenlosen Umweltwärme gewonnen, wodurch sie sehr kosteneffizient arbeitet. Dazu wird ein Kältemittel verwendet. Es wird durch die verfügbare und kostenfreie Umwelttemperatur erwärmt und verdampft dabei. Anschließend wird es in einem Verdichter komprimiert, bis es sich wieder verflüssigt. Dazu wird Strom benötigt. Bei diesem Prozess wird die Wärme für den Heizbetrieb auf das Nutzwasser übertragen, das schließlich zu den Heizkörpern im Haus gepumpt wird.
- Verdampfen: Umweltwärme wird auf ein flüssiges Kältemittel übertragen, das schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft (im Wärmetauscher, Verdampfer).
- Verdichten: Der Kältemitteldampf wird vom Verdichter zusammengepresst, Druck und Temperatur steigen: Das ist das eigentliche „Pumpen“, wofür Strom benötigt wird.
- Verflüssigen: Die dabei entstandene Wärme wird über einen weiteren Wärmeübertrager in das Heizsystem Ihres Hauses eingespeist oder ins Speichersystem geleitet.
Dabei kühlt sich das Kältemittel wieder ab und verflüssigt sich. Im Wärmetauscher (Verflüssiger) wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas kondensiert, wobei es Wärme wieder abgibt.
Diese Wärme wird über das Wärmeverteil- und Speichersystem im Haus verteilt. Darin zirkuliert als Heizmedium meistens Wasser. Es nimmt Wärme auf und leitet sie entweder zum Verteilersystem, z.B. zu Flächenheizungen oder Heizkörpern, oder zu Heizungspuffer bzw. Warmwasserspeicher. - Entspannen: Das Kältemittel wird wieder auf die Ausgangstemperatur gebracht, dazu wird der Druck verringert. Dies geschieht über ein Expansionsventil (Drosselventil).
Dann beginnt der Kreislauf wieder von vorne.
Wärmepumpe & Photovoltaik-Anlage sind ein Super-Gespann!
Die Wärmepumpe ist gegenüber fossilen Heizsystemen überlegen, weil sie einen Teil der benötigten Wärme kostenlos aus der Umwelt bezieht.
Wenn der Strom für das Pumpen auf eine höhere Temperatur aus einem nachhaltigen System stammt, z.B. mit einer PV-Anlage generiert wird, dann wird das Heizsystem noch effizienter bis hin zu ganz autark.
Die heutigen Speichermöglichkeiten optimieren diesen Prozess, in dem sie den selbst erzeugten Strom, z.B. für die Wärmepumpe, dann zur Verfügung stellen können, wenn die PV-Anlage durch unzureichende Sonnenenergie gerade nicht genug Strom produziert. Dann muss nicht auf kostenpflichtigen Strom aus dem Netz zurückgegriffen werden, sondern der selbst produzierte Strom der PV-Anlage kann aus dem Speichersystem genutzt werden und Ihr Heizungssystem wird autark.
Deswegen sind Wärmepumpe und PV-Anlage das „Super-Gespann“ der zukünftigen Heiztechnologie!
