Wärmepumpen

Wärmepumpe

Wärmepumpen nutzen die im Erdreich, im Grundwasser oder in der Luft gespeicherte Sonnenwärme mit Hilfe geringer Mengen an Antriebsenergie (in der Regel Strom) für Heizwärme. Moderne Wärmepumpen sind so effizient, dass sie ganzjährig als Wärmelieferant sowohl für Heizzwecke als auch zur Trinkwassererwärmung eingesetzt werden können.


Wirkungsweise

Die Wirkungsweise einer Wärmepumpe beruht darauf, der Umwelt (Erdreich, Grundwasser, Luft) Wärme zu entziehen und diese auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben, so dass sie zur Wohnungsheizung und Trinkwassererwärmung genutzt werden kann. Als Stand der Technik gelten derzeit Elektro-Wärmepumpen, deren Funktionsweise der eines Kühlschranks entspricht. Bei der Wärmeaufnahme aus der Umwelt befindet sich das flüssige Arbeitsmedium bei geringem Druck auf der Primärseite (kalte Seite) im Verdampfer. Das außen am Verdampfer anstehende Temperaturniveau der Wärmequelle ist höher als die Siedetemperatur des Arbeitsmediums, so dass das Arbeitsmedium verdampft und der Umgebung dabei Wärme entzieht. Das Temperaturniveau kann dabei durchaus unterhalb von 0°C liegen. Der Verdichter saugt das verdampfte Arbeitsmedium aus dem Verdampfer ab und verdichtet es, dabei steigt die Temperatur des Dampfes (analog einer Fahrradluftpumpe beim Druckaufbau). Vom Verdichter gelangt das dampfförmige Arbeitsmedium auf der Sekundärseite (warme Seite) in den Kondensator, der vom Heizwasser umspült ist. Die Temperatur des Heizwassers ist niedriger als die Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums, so dass der Dampf abgekühlt und dabei wieder verflüssigt wird. Die im Verdampfer aufgenommene Wärme sowie die zusätzlich durch das Verdichten zugeführte Energie werden dabei an das Heizwasser abgegeben. Danach wird das Arbeitsmedium über ein Expansionsventil in den Verdampfer zurück geführt. Dabei wird es vom hohen Druck des Kondensators auf den niedrigen Druck des Verdampfers entspannt. Der Kreislauf ist geschlossen.


Natural Cooling: Kühlen mit der Wärmepumpe

An heißen Sommertagen sind die Temperaturen im Erdreich und im Grundwasser in der Regel niedriger als im Gebäudeinneren. Das niedrigere Temperaturniveau der „Wärmequelle“ kann deshalb zur Kühlung genutzt werden (Zubehör notwendig). Dazu besitzen Vitocal Sole/ Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen eine so genannte „natural cooling“-Funktion. Während des Kühlbetriebes bleibt die Wärmepumpe außer Betrieb. Die Regelung der Wärmepumpe steuert die Pumpe des Primärkreises an, um die Sole umzuwälzen. Über einen zusätzlichen Wärmetauscher im Primärkreis kann das Temperaturniveau der Wärmequelle (im Sommer ca. 8 bis 12°C) zur Kühlung des Gebäudes genutzt werden. Grundsätzlich ist die Kühlfunktion „natural cooling“ in ihrer Leistungsfähigkeit nicht mit Klimaanlagen oder Kaltwassersätzen zu vergleichen. Mit „natural cooling“ wird keine Entfeuchtung der Luft vorgenommen. Die Kühlleistung ist abhängig von der Wärmequellentemperatur, die jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen sein kann. So wird die Kühlleistung erfahrungsgemäß zu Beginn des Sommers größer sein als zum Ende des Sommers. Erfah- rungen im besonders warmen Sommer 2003 haben allerdings gezeigt, dass diese einfache Möglichkeit der Gebäudekühlung einen erheblichen Komfortgewinn in der warmen Jahreszeit mit sich bringt.