Wärmepumpen / 1.2 Der Kreisprozess der Wärmepumpe

Im Inneren der Wärmepumpe läuft in einem geschlossenen Kreisprozess kontinuierlich ein technisches Prinzip aus 4 Schritten ab:

Wie beim Kühlschrank, ist auch bei der Wärmepumpe ein Kältemittel in einem Rohrsystem das Transportmittel. Das flüssige Kältemittel nimmt die thermische Energie aus der Umwelt im flüssigen Zustand auf, wodurch es verdampft und gasförmig wird. Im weiteren Kreislauf wird es durch Druck verdichtet und nach Abgabe der Wärme wieder entspannt. Die Wirkung dieses Kreisprozesses gründet auf einem physikalischen Phänomen namens "Joule-Thomson-Effekt". Demnach kühlt sich ein Gas ab, sobald es durch eine enge Öffnung strömt. Das hat zur Folge, dass der Druck des Gases abnimmt. Es entspannt sich.

In diesem sich wiederholenden Prozess muss das Kältemittel auf ein Temperaturniveau angehoben werden, das für das Heizsystem nutzbar ist. Dies geschieht unter Einsatz von elektrischer Energie. Je höher der Temperaturunterschied zwischen der Energiequelle und der benötigten Nutzwärme ist, desto mehr elektrische Antriebsleistung muss aufgebracht werden. Hier springt in der Regel ein Zusatz-Heizstab ein, der das Wasser im Heizkreislauf 1:1 elektrisch erwärmt. Grob berechnet man den Energieverbrauch im Verhältnis 5:1. Für bis zu fünf Teile kostenlose Umweltenergie braucht man ein Teil Betriebsenergie.

Auch wenn im Winter im Haus mehr Wärme benötigt wird, als die Wärmepumpe aktuell fördern kann, wird zusätzlich elektrische Energie eingesetzt. Zwar funktionieren Wärmepumpen selbst bei winterlichen Außentemperaturen von bis zu -20 °C. Ein Grund dafür ist die Druckerhöhung beim Verdichten. Dadurch können die geringen Außentemperaturen ausreichend zum Erhitzen ansteigen. Wenn es dann noch kälter werden sollte, aktiviert si...