Die Funktion der Wärmepumpe: Was im Inneren wirklich passiert

Wärmepumpen pumpen keine Wärme in einen Raum. Stattdessen überträgt die Funktion der Wärmepumpe Wärme mithilfe von Elektrizität von einem kälteren Ort zu einem wärmeren. Dieses Konzept ähnelt dem von Kühl- und Klimaanlagen. Doch was geschieht eigentlich im Inneren einer Wärmepumpe während des Wärmeübertragungsprozesses?

Um mehr über den Aufbau einer Wärmepumpe und die verschiedenen Phasen zu erfahren, werfen wir einen Blick auf das PowerHeat-Gerät von EcoFlow. Der PowerHeat ist ein solarbetriebenes Wärmepumpensystem. Diese Luft-Wasser-Wärmepumpe überträgt Wärmeenergie aus der Umgebungsluft, um eine höhere Effizienz zu erzielen.

Da der PowerHeat eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist, besitzt er dieselbe Struktur und durchläuft denselben Zyklus wie andere Wärmepumpenarten. Im Folgenden betrachten wir die vier Phasen des Wärmepumpenzyklus anhand des EcoFlow PowerHeat.

Der erste Schritt im Wärmepumpenzyklus erfolgt über den Verdampfer. Der Verdampfer nimmt Wärme aus der Quelle auf – sei es Luft, Wasser oder der Boden. Dies geschieht, wenn ein Saugmechanismus, in der Regel ein Ventilator, Wärme aus der Quelle ansaugt. Sobald die Wärme in den Verdampfer gelangt, beginnt das Kältemittel zu sieden. Während die Luft durch die Verdampferrohre strömt, kühlt sie sich ab, während das zirkulierende flüssige Kältemittel verdampft.

Der nächste Schritt erfolgt, wenn das zirkulierende Kältemittel den Verdichter erreicht. In einem Zustand, der als gesättigter Dampf bezeichnet wird, befindet sich das zuvor flüssige Kältemittel nun im gasförmigen Zustand. Dieser Dampf wird dann komprimiert, wodurch Druck und Temperatur des Kältemittels ansteigen.

Wenn das Kältemittelgas in den Verflüssiger gelangt, beginnt es sich abzukühlen. In diesem Prozess kondensiert das gasförmige Kältemittel allmählich zurück in seinen flüssigen Zustand. Während das Kältemittel abkühlt, wird die Wärme an die Umgebung abgegeben. Nach dem Durchlaufen des Verflüssigers gelangt das Kältemittel in die letzte Phase des Zyklus.

Sobald das Kältemittel das Expansionsventil erreicht, wird der zuvor durch den Verdichter erzeugte hohe Druck gesenkt. Durch diese Druckabsenkung ist das Kältemittel bereit für einen neuen Kreislauf.

Für ein besseres Verständnis: Wie funktioniert eine wärmepumpe einfach erklärt, um den Verbrauch zu erleichtern.

Die erste Variante, die wir betrachten, ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe (ASHP). ASHPs funktionieren, indem sie Wärme aus der Außenluft aufnehmen und in den Wohnraum abgeben. Diese Art von Wärmepumpe ist die am weitesten verbreitete Heiztechnologie. Ihre Beliebtheit verdankt sie ihrer kompakten Bauweise, die eine einfachere Installation ermöglicht.

Der Kältekreislauf einer ASHP nutzt eine Dampfkompression. Sie sind besonders gut mit Fußbodenheizungen kompatibel, da sie bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden.

Erdwärmepumpen, auch GSHPs genannt, nutzen die geothermische Energie der Erde, um Wärme in das Haus zu übertragen. Aufgrund der Nutzung unterirdischer Wärme werden sie auch als geothermische Wärmepumpen bezeichnet. Eine GSHP macht sich die konstante Bodentemperatur unter der Erdoberfläche zunutze.

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Luft Wärme und nutzt sie, um Warmwasser für den Haushalt bereitzustellen. Dieses Wasser kann in Heizkörpern, Fußbodenheizungen oder Warmwasserspeichern verwendet werden. Deshalb gelten Luft-Wasser-Systeme als vielseitige Wärmepumpenoption.

Luft-Luft-Wärmepumpen hingegen nutzen die entnommene Wärme, um sie über ein Kanalsystem direkt in den Innenraum zu leiten. Dieses System kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet werden.

Gerade im Winter, wenn Warmwasser und Raumheizung gebraucht werden, sind Luft-Wasser-Wärmepumpen eine ausgezeichnete Lösung. Eine der besten verfügbaren Optionen ist der solarbetriebene EcoFlow PowerHeat, mit dem Sie Ihr Zuhause effizient beheizen können.

Eine der besten verfügbaren Optionen ist der EcoFlow PowerHeat, mit dem Sie Ihr Zuhause auch mit Solarenergie heizen können.

Wärmepumpensysteme verfügen – unabhängig vom Typ – in der Regel über ähnliche zentrale Merkmale. Hier sind die wichtigsten Eigenschaften und Überlegungen, wenn Sie ein Wärmepumpensystem für Ihr Zuhause installieren möchten:

• Inverterantriebe – Diese ermöglichen den Betrieb der Heizung mit variablen Geschwindigkeiten. Der Vorteil: Sie sind leiser als herkömmliche Systeme.
• Smarte Steuerung und Thermostate – Intelligente Steuerungen und Thermostate sind besonders nützlich. Über eine App können Sie die Temperatur fernsteuern oder Heizzeiten planen.
• Standortwahl und Geräuschpegel – Wärmepumpen erzeugen Geräusche, was für Mitbewohner oder nahe Nachbarn störend sein kann. Idealerweise sollten sie an Orten mit wenig Fußverkehr installiert werden.
• Saisonale Effizienzkennzahlen: COP, SCOP, HSPF – Behalten Sie wichtige Effizienzmessgrößen im Auge: ○ COP (Coefficient of Performance): Verhältnis von aufgewendeter Energie zu erzeugter Wärme – misst die momentane Effizienz. ○ SCOP (Seasonal COP): Durchschnittlicher COP über verschiedene Bedingungen hinweg. ○ HSPF (Heating Seasonal Performance Factor): Effizienz während einer gesamten Heizperiode.
• Gerätegröße und Wartung – wählen Sie eine Wärmepumpe, die zur Größe Ihres Hauses passt. Für größere Haushalte ist ein leistungsstärkeres Gerät erforderlich. Lassen Sie Ihre Wärmepumpe regelmäßig warten, um die optimale Leistung sicherzustellen.

Mehrere Faktoren beeinflussen die Leistung und den Betrieb Ihrer Wärmepumpe. Achten Sie bei Ihrem System auf Folgendes:
Temperaturhub – die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der gewünschten

• Ausgabetemperatur. Die Quelle (Verdampfer) arbeitet auf niedrigerem Temperaturniveau, während die Senke (Verflüssiger) auf höherem Niveau Wärme abgibt.
• Kältemitteleigenschaften – berücksichtigen Sie stets die Eigenschaften des Kältemittels. Es ist das Medium, das die Wärme zwischen Quelle und Senke transportiert. Wichtige Kriterien: ○ Siedepunkt bei oder unter 0 °C ○ Wiederverwendbar ○ Nicht entflammbar ○ Geringes Treibhauspotenzial (GWP) ○ Leckageerkennung möglich ○ Betriebssicher ○ Günstig in der Herstellung ○ Geringe Umweltauswirkungen bei Leckagen
• Verdichtertyp – es gibt zwei Verdichtertypen: Fixdrehzahl und Inverter. Fixdrehzahl-Verdichter laufen konstant. Inverterverdichter bieten variable Drehzahlen und sind dadurch energieeffizienter.
• Abtauzyklen bei kaltem Klima – in kalten Klimazonen kann das Kältemittel einfrieren. Abtauzyklen beheben das, indem sie den Heizprozess kurzzeitig umkehren, um das Kältemittel aufzuwärmen.

In Wirklichkeit funktionieren Wärmepumpen, indem sie Wärme aus einer Niedertemperaturquelle entziehen, das Kältemittel komprimieren, um einen Hochtemperatur- und Hochdruckdampf zu erzeugen, und diesen an eine Höhertemperaturquelle abgeben.

Wenn Sie verstehen, wie eine Wärmepumpe funktioniert und wie der Heizkreislauf aufgebaut ist, lernen Sie die Komponenten besser kennen und erfahren, wie der Wärmetransfer abläuft. Außerdem gewinnen Sie Einblicke in die unterschiedlichen Energiequellen, die je nach Wärmepumpentyp verwendet werden. Wenn Sie den Aufbau einer Wärmepumpe kennen, lassen sich mögliche Schwachstellen identifizieren und gezielte Verbesserungen umsetzen.

Zuletzt ermöglicht Ihnen dieses Wissen, das System optimal zu betreiben. Insgesamt – mit dem Kreislauf der Wärmepumpe erklärt – verstehen Sie, warum sich eine Wärmepumpeninstallation hervorragend für Ihr Zuhause und Ihren Energieverbrauch eignet.

Entgegen vieler Meinungen erzeugen Wärmepumpen keine Wärme – sie übertragen sie. Die Wärmepumpenfunktion führt zu Phasenänderungen im Kältemittel. Wenn Sie mehr über Wärmepumpen und deren Funktionsweise erfahren möchten, finden Sie zahlreiche Ressourcen zur Auswahl und Integration des passenden Systems. Für ein solarbetriebenes Heizsystem empfehlen wir den EcoFlow PowerHeat für Ihr Zuhause und den EcoFlow PowerGlow für die Warmwasserbereitung.

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○ Wärmepumpen entziehen verschiedenen Quellen (Luft, Erde, Wasser) Wärme und übertragen sie ins Haus. Sie erzeugen selbst keine Wärme.

○ Ein durchschnittliches Haushaltsgerät verbraucht im Betrieb zwischen 3.500 und 7.000 Watt.

○ Wärmepumpen sind äußerst energieeffizient und haben eine positive Wirkung auf die Umwelt.