Wärmepumpen für Umgebungswärme

Eine Wärmepumpe (abgekürzt WP) transportiert thermische Energie von einer Wärmequelle auf niedrigerem Temperaturniveau unter Einsatz von meist elektrischer Antriebsenergie zu einer Wärmesenke auf höherem Temperaturniveau. So erhält man mit einem vergleichsweise gerin­gen Einsatz von Exergie (z. B. elektrischem Strom) und der Nutzung oft frei verfügbarer Anergie (z. B. Umgebungswärme) eine gewünschte Wärmemenge für z. B. Raum­heizungs­zwecke. Aus diesem Grund können Wärmepumpen einen Wirkungsgrad bzw. COP (coeffizient of performance) von über 100 % aufweisen. Bei der Nutzung der Umgebungswärme gibt es zwei Arten von Wärme­pumpen: Wärmepumpen mit Luft als Wärmequelle und Wärmepumpen mit Wasser als Wärmequelle.

Wärmepumpe mit Luft als Wärmequelle
Flächenkollektoren einer Wärmepumpe mit Wasser als Wärmequelle

Funktionsprinzip: In einem Kreislauf wird Kältemittel transportiert, welches Wärme aus der Wärmequelle auf­nimmt und dadurch verdampft (Verdampfer). Danach sorgt ein Kompressor dafür, dass das Kältemittel komprimiert und dadurch weiter erhitzt wird. Anschließend gibt das Kältemittel­gas seine Wärme an die Wärmesenke ab (Kondensator) und wird anschließend wieder entspannt, sodass es am Aus­gangspunkt des Kreislaufs wieder in flüssiger Form vorliegt und erneut Energie aus der Wärme­quelle aufnehmen kann. Dieser Mechanismus kann genauso zum Kühlen verwendet werden, wobei dann der Raum die Wärmequelle darstellt.

Je nach Wärme­träger­medium auf der Seite der Wärmequelle und der Wärmesenke spricht man so z. B. von Wasser-Wasser-, Sole-Wasser, Luft-Wasser und Luft-Luft-Wärmepumpen.

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