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Grundlagen

So funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe - Schritt für Schritt

Eine Wärmepumpe entzieht der Umgebungsluft Wärmeenergie. Doch was passiert eigentlich danach in der Wärmepumpe? Welche Funktion das Kältemittel und der Verdichter einer Luft-Wasser-Wärmepumpe haben und wie diese die entzogene Wärme auf eine zum Heizen ausreichende Temperatur bringen, erfahren Sie hier.

Wärmepumpe Inneneinheit Keller

Schritt 1: Wärmeentnahme & Verdampfung des Kältemittels

Im ersten Schritt entzieht eine Wärmepumpe ihrer Umgebung Wärme. Diese Aufgabe übernimmt in der Regel ein in der Wärmepumpe integrierter Ventilator. Egal ob Sie Ihre Wärmepumpe im Innen-, Außenbereich oder als Split-Variante aufstellen, mit Umgebung ist hier immer die Außenluft gemeint, da sich Ihr Innenraum ansonsten zu stark abkühlen würde. Nur eine Warmwasser-Wärmepumpe arbeitet mit Raumluft. Die entzogene Wärme wird dann an einen Wärmetauscher geleitet, der der Luft Wärme entzieht, diese an ein zirkulierendes Kältemittel weitergibt und es zum Verdampfen bringt.

Das Kältemittel ist bewusst so gewählt, dass es bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Da im Winter auch Minustemperaturen vorkommen können, sollte der Verdampfungspunkt des Kältemittels erheblich unter 0 Grad liegen. Häufig nimmt man das Kältemittel R-410A, dass die Ozonschicht nicht schädigt und bereits bei Temperaturen von -51 Grad verdampft. Ein weiteres häufig verwendetes Kältemittel ist R407-C. Aus Sicherheits- und Umweltschutzgründen wird grundsätzlich verlangt, dass das verwendete Kältemittel nicht giftig und nicht brennbar ist und zudem kein Ozonabbaupotenzial besitzt.

Schon gewusst? - Ihr Kühlschrank ist im Prinzip auch eine Wärmepumpe

Kühlschränke und Wärmepumpen arbeiten ähnlich. Denn was oft nicht bekannt ist: Kühlschränke kühlen eigentlich gar nicht. Anstatt das Kälte in den Kühlschrank geleitet wird, wird dem Kühlschrank kontinuierlich Wärme entzogen. Dies geschieht ebenfalls durch ein bei niedrigen Temperaturen verdampfendes Kältemittel (meistens Ammoniak), welches durch Rohre an den Seiten des Kühlschranks geleitet wird. Genauso wie Wärmepumpen brauchen Kühlschränke für diesen Prozess Strom. Ein entscheidender Unterschied bleibt jedoch: Kühlschränke möchten kühlen und Wärmepumpen wärmen.

Schritt 2: Verdichtung & Verflüssigung

Nach der Verdampfung wird die Wärme in einem Verdichter komprimiert. Die Verdichtung führt zu einer Druckerhöhung. Das komprimierte Gas wird direkt zum Verflüssiger weitergeleitet. Erhöht man den Druck eines Gases, so erhöht sich auch die Temperatur, bei welcher es verdampft. Bei dem neuen erhöhten Druck ist dieser Verdampfungspunkt noch nicht erreicht. Das Gas wird daher wieder flüssig und gibt Wärme ab. Diese sogenannte Kondensationswärme kann genutzt werden, um Wasser in einem Heizkreislauf zu erwärmen.

Schritt 3: Wärmenutzung im Haus

Die an den Heizkreislauf abgegebene Wärme wird von dort an die einzelnen Wärmeverbraucher im Haus verteilt. Ein Teil der Wärme kann zum Beispiel zur Erwärmung der Flüssigkeit einer Fußbodenheizung verwendet werden, ein weiterer Teil zur Erhitzung des Warmwassers zum Duschen und Waschen. Die Heizsysteme haben je nach eingesetzter Technik unterschiedliche Vorlauftemperaturen. Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen können eine Spanne an Vorlauftemperaturen abdecken.

Schritt 4: Entspannung & Rückleitung des Kältemittels

Über ein Entspannungsventil wird das verflüssigte Kältemittel schließlich wieder zurück zum Verdampfer geleitet. Das Entspannungsventil hat die Funktion den zuvor erzeugten Druck zu vermindern. Es lässt immer nur so viel Kältemittel durch, wie gerade im Verdampfer benötigt wird. Hinter dem Entspannungsventil ist der Druck folglich sehr niedrig.

                                                                      Schema Funktionsweise einer Wärmepumpe

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