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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
15. September 2022
Im Grunde funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht dem Innenraum (Lebensmittel) Wärme und gibt sie an die Umgebungsluft (Küche) ab; von innen nach aussen.
Eine Wärmepumpe hingegen entzieht ihrer Wärmequelle (Luft, Erde, Wasser) Wärme und gibt diese über den Wärmetauscher als Heizwärme an das Haus ab; von aussen nach innen. Die Luft/Wasser-Wärmepumpe beispielsweise versucht also im Prinzip die Umgebungstemperatur abzukühlen. Die Sonne erwärmt die Umgebung aber stetig, daher ist Luft als Energiequelle eine natürliche, unendlich zur Verfügung stehende Ressource. Das macht eine Wärmepumpe so umweltschonend.
Jede Wärmepumpe, und damit auch jede andere Kälteanlage, besteht aus mindestens drei Hauptkomponenten:
- Verdichter
- Verflüssiger
- Verdampfer
„Eine Wärmepumpe funktioniert eigentlich wie ein Kühlschrank.“
1. Der Verdampfer entzieht der Wärmequelle (Luft, Erde, Wasser) Energie. Das geschieht entweder über einen luftgekühlten Verdampfer im Garten (Luft/Wasser-Wärmepumpe) oder einen flüssigkeitsgekühlten Plattenverdampfer (Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpe), der direkt in der Wärmepumpe eingebaut ist.
2. Im Kältekreislauf zirkuliert sogenanntes Kältemittel. Dieses Kältemittel steht unter Druck. Je nachdem, wo im Kreislauf es sich gerade befindet, ist es gasförmig, flüssig, heiss oder kalt. Die Hauptaufgabe des Kältemittels ist jedoch simpel: es transportiert die Wärmeenergie vom Verdampfer zum Verdichter und wieder zurück.
3. Im Verdichter wird das Kältemittel dann verdichtet und generiert dadurch Hitze. Ähnlich funktioniert ein Dieselmotor: darin entzündet sich das Diesel-/Sauerstoff-Gemisch aufgrund der Verdichtung im Motor selbst – Energie entsteht.
Der Verdichter befördert nun die im Verdampfer entzogene Wärmeenergie auf ein höheres Druck-/Temperatur-Niveau. Dieser Effekt macht es möglich, -10°C kalte Luft in +65°C heisses Wasser umzuwandeln.
4. Die im Verdichter entstandene Wärme wird über den Verflüssiger, meist ein flüssigkeitsgekühlter Plattenwärmetauscher, an das Heizwasser abgegeben. Abhängig davon, ob die Wärmepumpe gerade im Heizbetrieb oder im Warmwasserbetrieb ist, verdichtet der Verdichter das Kältemittel auf ein höheres oder tieferes Druck-/Temperatur-Niveau. Wie beim Auto gilt auch hier der Grundsatz, je schneller der Motor dreht, desto mehr verbraucht er. Darum ist eine Wärmepumpe am effizientesten, wenn diese mit Niedertemperaturheizungen wie Bodenheizungen be