Funktion - Wikitherm Heizen und Kühlen mit Luft Wasser oder Geothermie Wärmepumpen

Das Grundsystem

In der Grafik rechts eine vereinfachte Funktionsdarstellung eines Wärmepumpenkreislaufes. Zwischen dem Verdampfer der Außeneinheit und dem Verflüssiger der Inneneinheit ist ein Kompressor für die Zirkulation verantwortlich. Dieser Kompressor pumpt ausschließlich gasförmiges Kältemittel zur Inneneinheit, welches über das Expansionsventil in flüssiger Form rückströmt. Dabei ist gut erkennbar, dass sich die meisten Komponenten in der Außeneinheit befinden.

Näheres zu den einzelnen Schritten in der Außeneinheit

Im ersten Schritt wird wie links im Bild dargestellt, der Außenluft die notwendige Energie entzogen. Dazu wird, wie bei einem Autokühler die Umgebungsluft durch den Luft-Wärmetauscher geblasen. Dies erfolgt aufgrund des geringen Luftwiederstandes und großflächigen Wärmetauscher, mit sehr leisen Ventilatoren. Parallel dazu strömt das verflüssigte Kältemittel in den Wärmetauscher, um durch die aufgenommene Energie der Umgebungsluft verdampfen zu können. Nach vollständiger Verdampfung wird das Kältemittel wieder von Kompressor angesaugt und neuerlich verdichtet.

Wenn man zwei Gefäße hernimmt und das eine mit Wasser füllt und das andere mit Alkohol und beide unverschlossen in den Kühlschrank stellt*, dann wird man feststellen, dass nach einiger Zeit, trotz kalter Temperaturen, der Alkohol mehr verdunstet (verdampft) ist, als das Wasser. Das kommt daher, dass unterschiedliche Flüssigkeiten unterschiedliche Verdampfungstemperaturen haben (Siedepunkt). Wichtig ist auch der Luftdruck, da bei abnehmendem Druck, jede Flüssigkeit leichter und damit schneller verdampft. Wasser kocht in den Bergen schneller als in Meereshöhe.      * Achtung Entzündungsgefahr!

Zum Beispiel hat das mehrheitlich verwendete und umweltfreundliche Kältemittel R410a eine Siedetemperatur von -51,6°C und verdampft noch immer weit unterhalb des Siedepunktes. (zum Vergleich - Wasser hat einen Siedepunkt von +99,97°C) Dieses Kältemittel kann weder gefrieren, ist nicht brennbar, fast geruchlos und daher auch ungefährlich. Aber grundsätzlich befindet sich dieses Kältemittel in einem völlig geschlossenen Kältekreislauf wie im Kühlschrank und behält über Jahrzehnte seine Stabilität, wodurch es auch nicht getauscht werden muss.

Der motorbetriebene Kompressor saugt das kalte und verdampfte Kältemittel an und verdichtet es  >>>>>>>

>>>>> auf einen höheren Druckbereich wobei die entstandene Reibungsenergie das Kältemittel zusätzlich erhitzt.

Mittels einer dünnen Rohrleitung aus Kupfer, welche für das Kältemittel geeignet ist, wird das verdichtete Kältemittel zum Gebäudeinneren Wärmetauscher gedrückt und über eine noch dünnere Kupferrohrleitung in flüssiger Form gelangt es wieder zum Außengerät. Vielfach werden die Leitungen, aber nur aus optischen Gründen in das Erdreich verlegt.

Im letzten Schritt wird das verdichtete sowie durch Reibung erhitzte Kältemittel im Heizungswasser- Wärmetauscher durch den paralellen Entzug von Wärme wieder verflüssigt. Je nach vorangegangener Kompression des Kältemittels können Temperaturen bis zu 55°C oder mehr abgeführt werden.

Im Wärmetauscher kann das Kältemittel am Heizungswasser ohne Berührung vorbeiströmen, die Wärme dadurch abgeben und wie an einer kalten Scheibe zu kondensieren bzw. verflüssigen.