Wie funktionieren Wärmepumpen?

Wärmepumpen sind Geräte, die Wärme aus einer Quelle auf niedrigem Temperaturniveau aufnehmen und sie auf ein höheres Temperaturniveau transportieren, um zum Beispiel ein Haus zu heizen oder warmes Wasser bereitzustellen. Dabei wird Energie benötigt, die aus elektrischem Strom, Gas oder anderen Quellen stammen kann. Das Funktionsprinzip einer typischen Wärmepumpe läuft wie folgt ab:

1. Verdampfung: Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung (z.B. der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser) Wärme durch Verdampfung eines Kältemittels in einem Verdampfer. Das Kältemittel hat eine niedrige Siedetemperatur und verdampft bei relativ geringer Temperatur.
2. Kompression: Der dampfförmige Zustand des Kältemittels wird im Kompressor komprimiert und dadurch auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Dabei wird die Energie benötigt, die von der Wärmepumpe genutzt wird.
3. Kondensation: Das heiße, komprimierte Kältemittel gibt die aufgenommene Wärme im Kondensator ab und kondensiert dabei wieder zu einer Flüssigkeit.
4. Expansion: Das kalte, flüssige Kältemittel wird im Expansionsventil entspannt und dadurch auf das niedrige Temperaturniveau gebracht, das im Verdampfer benötigt wird.

Dieser Kreislauf wiederholt sich kontinuierlich. Die Wärmepumpe kann auch umgekehrt betrieben werden, um kühle Luft in einem Raum zu erzeugen, indem sie Wärme aus dem Raum entzieht und nach draußen transportiert. Wärmepumpen sind eine effiziente Art der Heizung und Kühlung, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen weniger Energie benötigen und damit Kosten und Emissionen reduzieren können.