9.3.- WÄRMEPUMPEN

Eine Wärmepumpe ist eine thermische Maschine, die Energie in Form von Wärme von einer Umgebung zu einer anderen, von einer kalten Quelle zu einer wärmeren, austauscht. Für seinen Betrieb ist ein Energieeintrag erforderlich, da aufgrund des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik Wärme spontan von einer heißen Quelle auf eine kältere übertragen wird.

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Der Kreislauf einer Wärmepumpe ist wie folgt:

  • Verdichtung: Der Kompressor wandelt elektrische Energie in Wärme um und überträgt sie auf ein Kältemittel, wodurch dessen Druck und Temperatur erhöht werden.
  • Kondensation: Das Kältemittel geht in einem Verflüssiger, der Wärme an die heiße Quelle abgibt, vom gasförmigen in den flüssigen Zustand über.
  • Expansion: Die Flüssigkeit dehnt sich in ein Gas aus und kühlt ab.
  • Verdampfung: Wärme wird von der Kältequelle absorbiert und an das Kältemittel übertragen.

Ausgehend von diesem Grundschema können Modifikationen vorgenommen werden, um die Effizienz des Zyklus zu erhöhen oder ihn an spezielle Bedürfnisse anzupassen.

Für eine höhere Leistung ist es wichtig, die höchstmögliche Temperatur aus der Umgebung (Luft, Wasser, Boden, Grundwasser...), die die Energiequelle ist, zu erhalten, aber wir müssen Variablen wie die Anfangsinvestition und die Kosten für Genehmigungen berücksichtigen.

Da der thermodynamische Kreislauf der gleiche ist, kann eine Wärmepumpe zum Heizen oder Kühlen der Umgebungsluft arbeiten. Die Funktion von Verdampfer und Verflüssiger wird durch ein Umschaltventil, zwei Rückschlagventile und ein zusätzliches Expansionsventil verändert.

Je nach Anforderung werden unterschiedliche Verdampferausführungen eingesetzt:

  • Beim Direktverdampfer nimmt das Kältemittel die Wärme direkt aus der Umgebung auf und die Kosten werden reduziert.
  • Im Solekreis-Energieverdampfer transportiert ein Kreislauf mit Flüssigkeit die Wärme von der Wärmequelle zum Verdampfer, um Distanzen zu überbrücken. Sie wird eingesetzt, wenn dem Grundwasser, Erdreich oder Wasser Wärme entzogen wird. Durch den Einsatz einer Pumpe für den Solekreislauf sind die Kosten hoch.

Wärmepumpen werden in Klimaanlagen in Häusern, Hotels, Büros... eingesetzt. Sie werden aber auch in anderen Bereichen wie der Beheizung von Schwimmbädern oder Wäschereien verwendet.

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