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Wärmepumpentechnik Kühlen mit Wärmepumpen - Umkehrbarer Betrieb

Die Funktionsweise eines üblichen Kühlschranks und einer Kompressions-Wärmepumpe funktionieren prinzipiell gleich. Die wichtigsten Bauteile (Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil) sind deshalb auch bei beiden Gerätearten grundsätzlich gleich. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Optimierung auf die jeweilige Aufgabe, die im einen Fall die Steigerung und im anderen die Absenkung von Temperaturen bezweckt. Um eine Kompressions-Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen zu können würde es im Wesentlichen genügen, die Förderrichtung des Verdichters sowie das Expansionsventil umzudrehen und so die Fließrichtung des Kältemittels sowie der Wärme umzukehren. Technisch gut zu verwirklichen lässt sich aber der Einbau eines 4-Wege-Ventils und eines zweiten Expansionsventils im Kältemittelkreislauf.

Die Umschaltung der Fließrichtung kann automatisch für die gesamte Anlage über dieses 4-Wege-Ventil erfolgen. Durch den Einbau eines 4-Wege-Ventils kann der Verdichter, unabhängig von der jeweiligen Funktion (Heizen oder Kühlen), seine ursprüngliche Förderrichtung immer beibehalten. Im Heizbetrieb fördert der Verdichter das gasförmige Kältemittel zum Wärmetauscher für das Heizsystem. Hier kondensiert das Kältemittel und gibt dabei die Wärme an das Heizsystem (Warmwasserheizung oder Luftheizung) ab. Für den Kühlbetrieb wird die Fließrichtung mit Hilfe des 4-Wege-Ventils umgekehrt. Der ursprüngliche Verflüssiger ist jetzt der Verdampfer, der die Wärme vom Heizsystem – das wiederum die Wärme aus den Räumen aufgenommen hat – auf das Kältemittel überträgt. Das gasförmige Kältemittel gelangt wieder über das 4-Wege-Ventil zum Verdichter und von dort zum Wärmetauscher, der die Wärme an die Umgebung abgibt. Wärmepumpen, die in der beschriebenen Weise arbeiten, werden unter anderem als kompakte Systemlösung für Passivhäuser angeboten. Eine Luft/Wasser- Wärmepumpe, kann mit einer mechanischen Wohnungslüftung kombiniert werden. Im Heizbetrieb nutzt die Wärmepumpe den Wärmeanteil der Fortluft, der von der Wärmerückgewinnung der Lüftung nicht verwertet werden kann, und verwendet ihn zur Nacherwärmung der Zuluft oder zur Trinkwassererwärmung. Im Verdampfer der Wärmepumpe wird der Zuluft aktiv Wärme entzogen und die so abgekühlte Luft zur Raumkühlung verwendet. Die warme Luft in den Räumen wird über die Fortluft abgeführt. Die Heizleistung von reversibel arbeitenden Kompressions-Wärmepumpen ist immer etwas größer als die Kühlleistung. Im Heizbetrieb wird die Energieaufnahme für den Antrieb im Verdichter in Wärme umgewandelt und zum Heizen genutzt. Im Kühlbetrieb entsteht diese Wärme ebenfalls, da ja auch bei dieser Betriebsweise der Verdichter arbeiten muss. Diese zwangsläufig anfallende Wärme verringert aber in der Bilanz die theoretisch mögliche Kühlleistung. Die erreichbaren COP´s im Kühlbetrieb sind bei reversibel arbeitenden Wärmepumpen deshalb etwas geringer als im Heizbetrieb.

Von Georg am 23.09.08 11:54 |

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