Grundlagen; Funktionsweise Von Wärmepumpen - Buderus Logatherm WLW196i series Planungsunterlage

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Grundlagen

3 Grundlagen
3.1 Funktionsweise von Wärmepumpen
Etwa ein Viertel des Gesamtenergieverbrauchs entfallen
in Deutschland auf private Haushalte. In einem Haushalt
werden dabei rund ¾ der verbrauchten Energie für die
Beheizung von Räumen verwendet. Mit diesem Hinter-
grund wird klar, wo Maßnahmen zur Energieeinsparung
und Minderung von CO -Emissionen sinnvoll ansetzen
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können. So können durch Wärmeschutz, z. B. verbesser-
te Isolierung, moderne Fenster und ein sparsames, um-
weltfreundliches Heizsystem gute Ergebnisse erzielt
werden.
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Bild 49 Energieverbrauch in privaten Haushalten
[1] Heizen 78 %
[2] Warmwasser 11 %
[3] Sonstige Geräte 4,5 %
[4] Kühlen, Gefrieren 3 %
[5] Waschen, Kochen, Spülen
[6] Licht 1 %
Eine Wärmepumpe zieht den größten Teil der Heiz-
energie aus der Umwelt, während nur ein kleinerer Teil
als Arbeitsenergie zugeführt wird. Der Wirkungsgrad der
Wärmepumpe (die Leistungszahl) liegt zwischen 3 und
6, bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zwischen 3 und
4,5. Für ein energiesparendes und umweltschonendes
Heizen sind Wärmepumpen daher ideal.
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Bild 50 Temperaturfluss Luft-Wasser-Wärmepumpe (Bei-
spiel)
[1] Luft 0 °C
[2] Luft –5 °C
[3] Heizungsvorlauf 35 °C
[4] Heizungsrücklauf 28 °C
[5] Antriebsenergie
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6 720 645 211-33.2T
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3
6 720 811 620-26.2T
Heizen mit Umgebungswärme
Mit einer Wärmepumpe wird Umgebungswärme aus Er-
de, Luft oder Grundwasser für Heizung und Warmwas-
serbereitung nutzbar.
Funktionsweise
Wärmepumpen funktionieren nach dem bewährten und
zuverlässigen „Prinzip Kühlschrank". Ein Kühlschrank
entzieht den zu kühlenden Lebensmitteln Wärme und
gibt sie auf der Kühlschrank-Rückseite an die Raumluft
ab. Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und
gibt sie an die Heizungsanlage ab.
Dabei macht man sich zunutze, dass Wärme immer von
der „Wärmequelle" zur „Wärmesenke" (von warm nach
kalt) strömt, genauso wie ein Fluss immer talabwärts
(von der „Quelle" zur „Senke") fließt.
Die Wärmepumpe nutzt (wie auch der Kühlschrank) die
natürliche Fließrichtung von warm nach kalt in einem ge-
schlossenen Kältemittelkreis durch Verdampfer, Kom-
pressor, Kondensator und Expansionsventil. Die
Wärmepumpe „pumpt" dabei Wärme aus der Umgebung
auf ein höheres, zum Heizen nutzbares Temperaturni-
veau.
Der Verdampfer [1] enthält ein flüssiges Arbeitsmittel
mit sehr niedrigem Siedepunkt (ein sogenanntes Kälte-
mittel). Das Kältemittel hat eine niedrigere Temperatur
als die Wärmequelle (z. B. Erde, Wasser, Luft) und einen
niedrigen Druck. Die Wärme strömt also von der Wärme-
quelle an das Kältemittel. Das Kältemittel erwärmt sich
dadurch bis über seinen Siedepunkt, verdampft und
wird vom Kompressor angesaugt.
Der Kompressor [2] wird über einen Frequenzumrichter
(Inverter) mit Spannung versorgt und geregelt. Dadurch
wird die Kompressordrehzahl immer bedarfsgerecht an-
gepasst. Beim Kompressorstart wird ein hohes Anlauf-
drehmoment mit gleichzeitig niedrigem Anlaufstrom
sichergestellt. Der Kompressor verdichtet das verdampf-
te (gasförmige) Kältemittel auf einen hohen Druck. Da-
durch wird das gasförmige Kältemittel noch wärmer.
Zusätzlich wird auch die Antriebsenergie des Kompres-
sors in Wärme gewandelt, die auf das Kältemittel über-
geht. So erhöht sich die Temperatur des Kältemittels
immer weiter, bis sie höher ist als diejenige, die die Hei-
zungsanlage für Heizung und Warmwasserbereitung be-
nötigt. Sind ein bestimmter Druck und Temperatur
erreicht, strömt das Kältemittel weiter zum Kondensa-
tor.
Im Kondensator [3] gibt das heiße, gasförmige Kältemit-
tel die Wärme, die es aus der Umgebung (Wärmequelle)
und aus der Antriebsenergie des Kompressors aufge-
nommen hat, an die kältere Heizungsanlage (Wärme-
senke) ab. Dabei sinkt seine Temperatur unter den
Kondensationspunkt und es verflüssigt sich wieder. Das
nun wieder flüssige, aber noch unter hohem Druck ste-
hende Kältemittel fließt zum Expansionsventil.
Die beiden elektronisch angesteuerten Expansionsven-
tile [4] sorgen dafür ..., dass das Kältemittel auf seinen
Ausgangsdruck entspannt wird, bevor es wieder in den
Verdampfer zurückfließt und dort erneut Wärme aus der
Umgebung aufnimmt.
WLW196i..IR/AR – 6 720 888 310 (2019/07)