Funktionsweise der Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur in umgekehrter Richtung. Während ein Kühlschrank die Wärme aus seinem Innenraum entzieht und nach Aussen abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umgebung Wärme und nutzt sie für die Heizung im Innenbereich. Als Wärmequellen dienen neben der Aussenluft auch das Erdreich und das Grundwasser. Da die natürliche Temperatur dieser Energiequellen oft nicht ausreicht, um ein Gebäude oder Warmwasser direkt zu erwärmen, kommt ein thermodynamischer Prozess zum Einsatz, der die gewonnene Wärme effizient nutzbar macht.
Mit unserer Expertise helfen wir dabei, nachhaltige und wirtschaftliche Heizlösungen umzusetzen. Dabei legen wir besonderen Wert darauf, für jedes Gebäude die optimale Wärmepumpenlösung zu finden.
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Egal welche Wärmequelle eine Wärmepumpe nutzt, ihr Betrieb basiert immer auf dem Kältekreisprozess, der in vier aufeinanderfolgenden Schritten abläuft. Innerhalb der Wärmepumpe laufen alle Prozesse in einem geschlossenen Kreislauf ab. Dabei übernimmt ein spezielles Kältemittel den Wärmetransport, da es bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Die dafür benötigte Wärmeenergie stammt beispielsweise aus der Aussenluft oder dem Erdreich – selbst bei Temperaturen von bis zu minus 20 Grad Celsius kann dieser Prozess effizient ablaufen.
Das verdampfte, noch kalte Kältemittel wird dann stark komprimiert, wodurch sich seine Temperatur auf bis zu 100 Grad Celsius erhöht. In diesem Zustand gibt es die aufgenommene Wärme an das Heizsystem ab, indem es kondensiert und wieder flüssig wird. Anschliessend wird der Druck der Flüssigkeit stark reduziert, wodurch die Temperatur wieder auf das ursprüngliche Niveau sinkt. Dieser Kreislauf wiederholt sich kontinuierlich und sorgt für eine effiziente Wärmegewinnung.
Damit eine Flüssigkeit verdampfen kann, ist Energie erforderlich. Ein anschauliches Beispiel dafür ist Wasser: Erhitzt man es auf 100 Grad Celsius, beginnt es zu verdampfen. Obwohl weiterhin Wärmeenergie zugeführt wird, steigt die Temperatur nicht weiter an – stattdessen wird das gesamte Wasser in Dampf umgewandelt.
Wird ein Gas wie Luft komprimiert, also unter höheren Druck gesetzt, steigt auch seine Temperatur. Dieses Prinzip lässt sich leicht beobachten: Wenn man bei einer Fahrradluftpumpe die Öffnung verschliesst und die Luft zusammendrückt, erwärmt sich der Zylinder der Pumpe spürbar.
Da Energie nicht verloren gehen kann, wird die Wärme, die zuvor zum Verdampfen von Wasser aufgewendet wurde, beim Kondensieren des Wasserdampfs wieder freigesetzt.
Wird der Druck einer unter Druck stehenden Flüssigkeit plötzlich gesenkt, fällt auch die Temperatur stark ab. Ein anschauliches Beispiel ist eine Flüssiggasflasche bei einem Campinggaskocher: Beim Öffnen des Ventils strömt das Gas aus, wodurch der Druck von etwa 30 bar auf 1 bar sinkt. Dadurch kann es selbst im Sommer zur Eisbildung am Ventil kommen, da die rapide Drucksenkung eine starke Abkühlung verursacht.
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Energie der Umgebungsluft, um Gebäude effizient zu beheizen. Sie kann entweder aus einer Innen- und einer Ausseneinheit bestehen oder als kompakte Lösung in einem einzigen Gehäuse verbaut sein. In beiden Varianten saugt ein Ventilator die Aussenluft an und leitet sie zu einem Wärmetauscher.
Dieser Wärmetauscher enthält ein spezielles Kältemittel, das bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Sobald die Umgebungsluft auf das Kältemittel trifft, nimmt es Wärme auf und verdampft. Anschliessend wird der Kältemitteldampf durch einen Verdichter stark komprimiert, wodurch sich Druck und Temperatur deutlich erhöhen.
Die gewonnene Wärmeenergie wird nun über einen zweiten Wärmetauscher – den sogenannten Verflüssiger – an das Heizsystem abgegeben. Dies kann eine Fussbodenheizung, klassische Heizkörper oder ein Warmwasserspeicher sein. Während dieser Wärmeübertragung kühlt das Kältemittel ab und verflüssigt sich wieder. Damit der Kreislauf erneut beginnen kann, durchläuft die Flüssigkeit ein Expansionsventil, das den Druck reduziert und das Kältemittel auf sein ursprüngliches Temperaturniveau zurückführt. Der Prozess startet dann von vorne und sorgt für eine konstante, effiziente Wärmeversorgung.
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