Theoretische Grundlagen der Wärmepumpe


Die Funktionsweise einer Wärmepumpe basiert im wesentlichen auf dem Joule-Thomson-Effekt, den der irische Physiker Sir William Thomson 1852 gemeinsam mit James Prescott Joule entdeckte. Er besagt, dass sich ein reales Gas durch eine Druckerhöhung (Kompression) erwärmt und umgekehrt bei Druckverminderung abkühlt. In der Wärmepumpe wird dieser Effekt nun dazu genutzt, um ein Kältemittel jeweils auf das gewünschte nutzbare Niveau anzuheben bzw. abzusenken. Ziel der Wärmepumpe ist dabei, der Umwelt (Erdreich, Grundwasser oder Luft) Wärme zu entziehen, diese auf ein höheres Niveau zu heben und dort dem Heizkreislauf zuzuführen.
Dieses Prinzip ist auf nachfolgender Grafik dargestellt:

Wärmepumpe
Quelle: Heizungsfinder

In dem System der Luft-Wasser-Wärmepumpen Hei­zung verläuft ein Kältemittel, mit dem die gewonnene Wärme an das Brauch- oder Heizungswasser abgegeben wird. Das Kältemittel wird durch die warme Umgebungsluft erwärmt bis es schließlich den Siedepunkt erreicht und verdampft. Der Verdichter der Luft Wärmepumpe komprimiert das Kältemittel und "pumpt" die Temperatur auf ein höheres Niveau.
In dem System der Luft-Wasser-Wärmepumpen-Heizung verläuft ein Kältemittel, mit dem die gewonnene Wärme an das Brauch- oder Heizungswasser abgegeben wird. Das Kältemittel wird durch die warme Umgebungsluft erwärmt bis es schließlich den Siedepunkt erreicht und verdampft. Der Verdichter der Luft Wärmepumpe komprimiert das Kältemittel und "pumpt" die Temperatur auf ein höheres Niveau. Nachdem das Kältemittel in dem Verdichter noch heißer geworden ist, fließt es zum Wärmetauscher und erwärmt dadurch das Brauch- und Heizungswasser. Dadurch verflüssigt sich das Kältemittel wieder.
Ein Entspannungsventil verringert den Druck in der Luft-Wasser-Wärmepumpe und das Kältemittel kühlt noch weiter ab. Am Ende wird das flüssige kalte Kältemittel zum Verdampfer transportiert, wo es wieder die Wärme aus der Luft aufnehmen kann. Der Kreislauf beginnt von neuem.

Bei der in meinem Fall verwendeten Vitocal 200-S-AWB-AC201.B07 von VIESSMANN handelt es sich um eine Split-Luft/Wasser-Wärmepumpe. D.h. es gibt eine Außen- und eine Inneneinheit. Die Außeneinheit enthält einen drehzahlgesteuerten Axiallüfter, den Verdampfer und den Verdichter. Die Inneneinheit enthält die notwendige Hydraulik, den Wärmetauscher (Verflüssiger), eine Hocheffizienz-Umwälzpumpe und einen dreistufigen Heizwasser-Durchlauferhitzer für extrem niedrige Außentemperaturen, bei welchen die Wärmepumpe nicht genügend Wärme liefern kann.







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