Wärmepumpen

Die Wärmepumpe nutzt den physikalischen Prozess der Verdampfung und Kondensation des Kältemittels, um die Wärmeenergie zu transportieren und zu verstärken. Das Kältemittel verdampft bei niedriger Temperatur, nimmt dabei Wärme aus der Umgebung auf und wird anschließend durch einen Kompressor komprimiert, was den Druck und die Temperatur des Gases erhöht. Das komprimierte Gas gibt die aufgenommene Wärmeenergie ab, wenn es kondensiert und dabei seine Wärme an das Heizsystem abgibt. Der Prozess wird fortgesetzt, um kontinuierlich Wärmeenergie zu liefern.

• Kollektorkreislauf: Im Erdreich werden Erdwärmekollektoren in Form von Erdsonden oder Erdwärmekollektoren horizontal oder vertikal installiert. Diese Rohrsysteme nehmen die Erdwärme auf. Die Sonden werden in tiefere Bodenschichten eingeführt, um eine höhere Temperatur des Erdreichs zu nutzen.
• Wärmeträgermittel: Ein Wärmeträgermittel, häufig eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, zirkuliert durch die Erdwärmekollektoren und nimmt dabei die Wärmeenergie aus dem Erdreich auf.
• Verdampfung und Kompression: Das erwärmte Wärmeträgermittel gelangt in die Wärmepumpe, genauer gesagt in den Verdampfer. Hier verdampft das Wärmeträgermittel bei niedrigem Druck und gibt dabei Wärmeenergie ab. Ein Verdichter oder Kompressor erhöht den Druck des verdampften Wärmeträgermittels und damit auch dessen Temperatur.
• Wärmeabgabe: Das heiße, komprimierte Wärmeträgermittel gibt seine Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem oder die Warmwasserbereitung ab. Dadurch wird die Wärme in das Gebäude oder das Warmwassersystem übertragen.
• Entspannung und Kondensation: Das abgekühlte und entspannte Wärmeträgermittel gelangt in einen weiteren Wärmetauscher, den Kondensator. Hier gibt es die restliche Wärmeenergie ab und kondensiert wieder zu Flüssigkeit.
• Rückführung in den Erdkreislauf: Das abgekühlte Wärmeträgermittel kehrt zurück zum Erdwärmekollektorkreislauf, um erneut Wärme aus dem Erdreich aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Durch diesen kontinuierlichen Kreislauf kann eine Erdwärmepumpe effizient und nachhaltig Wärmeenergie aus dem Erdreich gewinnen. Im Winter wird die Wärmeenergie zum Heizen des Gebäudes genutzt, während im Sommer der Prozess umgekehrt wird und die Erdwärmepumpe Wärme aus dem Gebäude entzieht, um es zu kühlen. Es ist wichtig anzumerken, dass die Installation einer Erdwärmepumpe spezifische Gegebenheiten des Grundstücks und des Bodens erfordert, um eine effiziente Nutzung der Erdwärme zu gewährleisten.

• Außeneinheit: Die Luft-Wasser-Wärmepumpe besteht aus einer Außeneinheit, die die Außenluft als Wärmequelle nutzt. Diese Einheit enthält einen Ventilator, der die Außenluft ansaugt und über einen Wärmetauscher leitet.
• Verdampfer: Im Verdampfer der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel, das bei niedriger Temperatur verdampft. Die kalte Außenluft strömt über den Verdampfer und gibt ihre Wärmeenergie an das Kältemittel ab, wodurch das Kältemittel verdampft.
• Kompressor: Der Verdampferdampf wird von einem Kompressor angesaugt und verdichtet, wodurch sich der Druck und die Temperatur des Kältemittels erhöhen. Dadurch wird die Temperatur des verdampften Kältemittels deutlich erhöht.
• Wärmeabgabe: Das heiße, komprimierte Kältemittel gibt seine Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Wasser ab. Dabei kondensiert das Kältemittel und gibt die aufgenommene Wärme an das Heizungssystem oder das Warmwassersystem des Gebäudes ab.
• Entspannung und Rückführung: Das abgekühlte und entspannte Kältemittel gelangt in ein Expansionsventil, wo der Druck abgesenkt wird. Dadurch wird das Kältemittel wieder in den Verdampfer zurückgeführt, um erneut Wärmeenergie aus der Außenluft aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Durch diesen kontinuierlichen Kreislauf kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die in der Außenluft vorhandene Wärmeenergie nutzen und auf ein höheres Temperaturniveau bringen, um das Wasser für Heizungszwecke oder zur Warmwasserbereitung zu erwärmen. Es ist wichtig anzumerken, dass eine ausreichend hohe Außentemperatur erforderlich ist, damit die Wärmepumpe effizient arbeiten kann. In Gebieten mit sehr kalten Wintern kann eine zusätzliche Heizquelle erforderlich sein, um die erforderliche Raumtemperatur zu erreichen. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe bietet eine praktische und vielseitige Lösung für die Nutzung erneuerbarer Energie aus der Umgebungsluft. Sie ist einfacher zu installieren als andere Wärmepumpensysteme und erfordert keine Erdarbeiten oder Bodenkollektoren. Jedoch ist ihre Effizienz stark von den Umgebungsbedingungen abhängig, insbesondere von der Außentemperatur und der Verfügbarkeit der Luftwärme.

• Grundwasserentnahme: Die Wärmepumpe entnimmt Grundwasser aus einem Brunnen oder einem nahen Gewässer, wie einem See oder Fluss. Dabei wird das Grundwasser durch einen Filter geleitet, um grobe Verunreinigungen zu entfernen.
• Verdampfer: Im Verdampfer der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel, das bei niedriger Temperatur verdampft. Das kalte Grundwasser strömt über den Verdampfer und gibt seine Wärmeenergie an das Kältemittel ab, wodurch das Kältemittel verdampft.
• Kompressor: Der verdampfte Kältemitteldampf wird von einem Kompressor angesaugt und verdichtet, wodurch sich der Druck und die Temperatur des Kältemittels erhöhen. Dadurch wird die Temperatur des verdampften Kältemittels deutlich erhöht.
• Wärmeabgabe: Das heiße, komprimierte Kältemittel gibt seine Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Wasser ab. Dabei kondensiert das Kältemittel und gibt die aufgenommene Wärme an das Heizungssystem oder das Warmwassersystem des Gebäudes ab.
• Entspannung und Rückführung: Das abgekühlte und entspannte Kältemittel gelangt in ein Expansionsventil, wo der Druck abgesenkt wird. Dadurch wird das Kältemittel wieder in den Verdampfer zurückgeführt, um erneut Wärmeenergie aus dem Grundwasser aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Durch diesen kontinuierlichen Kreislauf kann eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die im Grundwasser vorhandene Wärmeenergie nutzen und auf ein höheres Temperaturniveau bringen, um das Wasser für Heizungszwecke oder zur Warmwasserbereitung zu erwärmen. Es ist wichtig anzumerken, dass ausreichend Grundwasser in ausreichender Qualität und Menge vorhanden sein muss, damit die Wärmepumpe effizient arbeiten kann. Es wird empfohlen, vor der Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine Genehmigung für die Grundwasserentnahme einzuholen. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe bietet eine effiziente Möglichkeit, erneuerbare Energie aus dem Grundwasser zu nutzen. Sie kann in Verbindung mit einem geschlossenen System arbeiten, bei dem das entnommene Grundwasser nach der Wärmeübertragung zurückgeführt wird, oder mit einem offenen System, bei dem das Grundwasser nach der Wärmeübertragung wieder in das Gewässer abgeleitet wird. Die Wahl des Systems hängt von den örtlichen Gegebenheiten und den rechtlichen Bestimmungen ab.