Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe
Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe basiert auf einem physikalischen Prinzip bei dem aus der Umwelt auf einem relativ tiefen Temperaturniveau Wärme (Energie) gewonnen wird. Zusammen mit der Antriebsenergie (z.B. elektrisch) einer Wärmepumpe wird die gewonnene Wärme zur Beheizung kleiner wie grösserer Bauten verwendet. Die Effizienz einer Wärmepumpe ist direkt abhängig vom Verhältnis der Antriebsenergie und der erbrachten Wärmeleistung. Ein Problem kann die Antriebsleistung darstellen, denn je tiefer das Temperaturniveau auf der Wärmegewinnungsseite ist, um so grösser wird der Energieanteil der Antriebsleistung.
Bivalente Heizung
Heizsysteme, die den Raumheiz- Wärmebedarf eines Gebäudes durch Verwendung zweier und mehreren verschiedener Energieträger decken (z.B. die Wärmepumpe, deren Wärmeangebot durch einen zweiten, meist brennstoffbefeuerten Wärmeerzeuger ergänzt wird).
Bivalent–alternativ
Die Wärmepumpe liefert bis zu einer festgelegten Aussentemperatur (z.B. 0°C) die gesamte Heizwärme. Sinkt die Temperatur unter diesen Wert, schaltet sich die Wärmepumpe ab und der zweite Wärmeerzeuger übernimmt die Heizung. Diese Betriebsart ist für alle Heizungssysteme bis maximal +90°C Vorlauftemperatur möglich.
Bivalent–parallel
Bis zu einer bestimmten Aussentemperatur erzeugt allein die Wärmepumpe die notwendige Wärme. Bei niedrigen Temperaturen schaltet sich der zweite Wärmeerzeuger zu. Im Gegensatz zum bivalent- alternativen Betrieb ist jedoch der Anteil der Wärmepumpe an der Jahresleistung grösser. Diese Betriebsweise ist für Fussbodenheizungen und Radiatoren bis maximal +60°C Vorlauftemperatur geeignet.
Enthalpie
Definitionsgemäss die Summe von innerer Energie und Verdrängungsarbeit. Bei Berechnungen wird immer die spezifische Enthalpie (kj/ kg) verwendet.
Expansionsventil
Bauteil der Wärmepumpe zwischen Verflüssiger und Verdampfer zur Absenkung des Verflüssigungsdruckes auf den der Verdampfungsstemperatur entsprechenden Verdampfungsdruck. Zusätzlich regelt das Expansionsventil die Einspritzmenge des Kältemittels in Abhängigkeit von der Verdampferbelastung.
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Flüssigkeitsunterkühlung
Durch weitere Wärmeabgabe nach dem Kondensator wird das Kältemittel unterkühlt. Die dadurch erzielte grössere Wärmenutzung hebt die Leistungszahl der WP an.
h, lg p–Diagramm
Grafische Darstellung der thermodynamischen Eigenschaften von Arbeitsmedien. (Enthalpie h, Druck p, Temperatur).
Heizleistung
Die Heizleistung ist die von der Wärmepumpe abgegebene Nutzwärmeleistung.
Heizungskreislauf
Im Gegenstrom zum Wärmepumpenkreislauf zirkuliert der Heizungskreislauf durch einen Wärmeaustauscher (Verflüssiger) in der Wärmepumpe. Durch Wärmeaufnahme aus dem Kältemittel kann eine Vorlauftemperatur von 50 bis 55°C erzeugt und in Niedertemperatur- Heizsystemen genutzt werden.
Kälteleistung
Wärmestrom, der über den Verdampfer einer Wärmequelle entzogen wird.
Kältemittel
Stoff mit niedriger Siedetemperatur, der in einem Kreisprozess durch Wärmeaufnahme verdampft und durch Wärmeabgabe wieder verflüssigt wird.
Kompaktausführung
Wärmepumpe in einem Gehäuse, bei denen auch die vom Kältemittel durchströmten Teile in einer einzigen Baueinheit untergebracht sind.
Kreisprozess
Sich ständig wiederholende Zustandänderungen eines Arbeitsmediums durch Zufuhr und Abgabe von Energie in einem geschlossenen System.
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Leistungszahl
Quotient aus Heizleistung und Verdichterantriebsleistung. Die Leistungszahl kann nur als Momentanwert bei einem definitiven Betriebszustand angegeben werden. Da die Heizleistung stets grösser ist, als die Verdichterantriebsleistung, ist die Leistungszahl immer mindestens 1.
Monovalent
Die Wärmepumpe ist der alleinige Wärmeerzeuger. Diese Betriebsart ist für alle Niedertemperatur- Heizungen bis max. 55°C Vorlauftemperatur geeignet.
Nennaufnahme PNT (Verdichter)
Die im Dauerbetrieb unter definierten Bedingungen maximal mögliche elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe. Sie ist nur für die elektrische Installation an das Versorgungsnetz massgebend und wird vom Hersteller auf dem Leistungsschild angegeben.
Parallelbetrieb
Betriebsweise der bivalenten Heizung mit Wärmepumpen; weitgehende Deckung des Wärmebedarfs an allen Heiztagen durch die Wärmepumpe. Nur an wenigen Heiztagen erfolgt Deckung des Spitzenwärmebedarfs «parallel» zur Wärmepumpe über andere Energieträger.
Primärkreislauf
Der Primärkreislauf stellt den Energielieferanten dar. Die Wärme aus der Tiefe des Erdreiches (Geothermie) bietet bei optimaler Dimensionierung der Erdsonde/n eine permanente Energiequelle auf einem konstanten Temperaturniveau. In einem geschlossenem Kreislauf zirkuliert ein Glykol- Wasser- Gemisch. Die aufgenommene Wärme aus dem Erdreich wird über einen Wärmeaustauscher (Verdampfer) der Wärmepumpe zugeführt.
Splitausführung
Hierbei handelt es sich um mehrgehäusige WP, bei denen die vom Kältemittel durchströmten Teile in mehreren getrennt aufstellbaren Baueinheiten untergebracht sind. Typische Vertreter sind Luft-Wasser Wärmepumpen, bei denen die Wärmegewinnungseinheit im Freien aufgestellt wird.
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Wärmepumpenkreislauf
In der Wärmepumpe wird vom Verdichter ein geeignetes Kältemittel (gasförmig) aus dem Verdampfer angesogen und komprimiert, wobei das verdichtete Kältemittel durch die Druckerhöhung um ca. 100°C erhitzt wird. Das höhere Temperaturniveau des Kältemittels kann nun für die Wärmeaufbereitung verwendet werden. Die elektrische Antriebsenergie des Verdichters wird also in Wärmeenergie umgewandelt und erbringt somit unter Nutzung der Wärme aus dem Primärkreislauf die Heizleistung der Wärmepumpe. Der Verdichter selbst wird durch das Kältemittel gekühlt (sauggasgekühlt). Das Kältemittel wird nun durch einen Wärmeaustauscher (Verflüssiger) «gepumpt» und kondensiert dort. Durch den Wechsel vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatszustand gibt es die Wärme an den Heizungskreislauf ab. Bevor nun das Kältemittel wieder Wärme aus dem Verdampfer aufnehmen kann, wird der vom Verdichter aufgebaute Druck über ein Expansionsventils wieder auf seine ursprüngliches Niveau gebracht. Durch erneute Wärmeaufnahme aus dem Primärkreislauf verdampft das Kältemittel und wird für eine erneute Verdichtung gasförmig.
Wärmenutzungsanlage
Eine Wärmenutzungsanlage besteht aus der Einrichtung zum Transport des Wärmeträgers von der warmen Seite der WP zu den Wärmeverbrauchern (Heizung, Warmwasser) und der Wärmeverteilung einschliesslich aller Zusatzeinrichtungen.
Wärmequelle
Medium, dem mit der Wärmepumpe Wärme entzogen wird. (Primärkreislauf).
Wärmequellenanlage
Einrichtung zum Entzug der Wärme aus einer Wärmequelle (Erdreich, Grundwasser, Aussenluft) und dem Transport des Wärmeträgers zwischen Wärmequelle und kalter Seite der WP.
Zusatzenergie
Energie, die zum Betrieb von Zusatzeinrichtungen notwendig ist.
Verdampfer
Wärmeaustauscher einer Wärmepumpe, in dem ein Wärmestrom durch Verdampfen eines Arbeitsmediums der Wärmequelle entzogen wird.
Verdichter
Maschine zur mechanischen Förderung und Verdichtung von Dämpfen und Gasen. Unterscheidung nach Bauarten.
Verflüssiger
Wärmeaustauscher einer Wärmepumpe, in dem ein Wärmestrom durch Verflüssigung eines Arbeitsmediums an den Wärmeträger abgegeben wird.
Wärmepumpe (WP)
Technische Einrichtung, die einen Wärmestrom bei niedriger Temperatur aufnimmt (kalte Seite) und mittels Energiezufuhr bei höherer Temperatur wieder abgibt. (warme Seite). Bei Nutzung der «kalten Seite» spricht man von Kühlmaschinen, bei Nutzung der «warmen Seite» von Wärmepumpen.
Wärmepumpenanlage
Gesamtanlage, bestehend aus der Wärmequellenanlage und der Wärmepumpe.
Besteht neben der Wärmepumpe aus Wärmequellen- und Wärmenutzungsanlage (Wärmeverteilung in den Zimmern).
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