Reversible Wärmepumpe: Funktion und Arbeitsweise.

Die reversible Wärmepumpe ist ein wesentliches Instrument, um den internen Komfort eines Hauses während der Sommermonate aufrechtzuerhalten.

Diese Maschinen werden immer beliebter, da der Einsatz erneuerbarer Energiequellen und die guten Leistungen sie zu einem hervorragenden Werkzeug zur Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudes machen.

Wie funktioniert sie? Warum lohnt es sich? Lassen Sie uns alles im Detail betrachten!

Was ist eine reversible Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe wird als reversibel bezeichnet, wenn sie sowohl den Heizbedarf in den Wintermonaten als auch den Kühlbedarf in den Sommermonaten decken kann.

Eine reversible Wärmepumpe arbeitet im Allgemeinen über einen geschlossenen Kreislauf, der, analog zu nicht reversiblen Lösungen, aus folgenden Komponenten besteht:

• Expansionsventil;
• Verdampfer;
• Kompressor;
• Kondensator.

Der geschlossene Kreislauf wird von einem Kältemittel durchlaufen, das je nach Temperatur und Druck vom flüssigen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt übergehen kann.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen besteht der große Unterschied bei den reversiblen Wärmepumpen</strong darin, dass sie über ein Vier-Wege-Ventil verfügen, das die Umkehrung des Carnot-Zyklus ermöglicht, der den Betrieb der Wärmepumpe steuert.

Die Richtung des Kältemittels wird umgekehrt, und ein einfaches Ventil ermöglicht den Betrieb der Wärmepumpe als Kältemaschine im Sommer.

Lassen Sie uns nun gemeinsam betrachten, wie eine reversible Wärmepumpe funktioniert.

Wie funktioniert eine reversible Wärmepumpe?

Bei genauerer Betrachtung des Betriebs dieser Maschine werden wir feststellen, dass im Heizbetrieb:

1. das Kältemittel durch das Expansionsventil expandiert und abkühlt, wodurch es eine niedrigere Temperatur als die der externen Quelle erreicht;
2. in der zweiten Phase durchläuft die kalte Flüssigkeit einen Wärmetauscher, den Verdampfer. Das Kältemittel entzieht der externen Quelle Wärme und geht in den gasförmigen Zustand über;
3. das Gas gelangt dann in die dritte Phase, in der der Kompressor den Druck des Gases erhöht, was zu einer Erhöhung der Temperatur des Kältemittels führt. Das Kältemittel erreicht so eine höhere Temperatur als die in der internen Quelle vorhandene;
4. in der vierten Phase gibt das Gas die Wärme an die interne Umgebung ab, dank des Kondensators. Durch Abkühlung geht das Kältemittel in den Zustand einer hochtemperierten Flüssigkeit über. An diesem Punkt kehrt das Kältemittel zu den Bedingungen des Punktes 1 zurück und gelangt zum Expansionsventil, wo es drastisch an Druck und somit an Temperatur verliert und der Zyklus von vorne beginnt.

Betrieb der Wärmepumpe – Heizphase

Wenn es jedoch als Kältemaschine konfiguriert ist, ist der Betrieb praktisch umgekehrt: Durch das Einsetzen von Umlenkventilen kann die Rolle des Kondensators und des Verdampfers umgekehrt werden, wobei die Drehrichtung des Kompressors unverändert bleibt.

In diesem Fall entzieht das Kältemittel Wärme der internen Quelle (1), die eine höhere Temperatur als das Kältemittel selbst aufweist. Durch zwei Ventile durchläuft es den Kompressor (2), wo es höhere Temperaturen als die Außentemperatur erreicht und dann über den Wärmetauscher (3), der nun als Verdampfer fungiert, Wärme an die externe Quelle abgibt. Durch das Expansionsventil kühlt das Kältemittel erneut ab und der Zyklus beginnt von vorne (4).

Wärmepumpenbetrieb – Kühlphase

Haupttypen von reversiblen Wärmepumpen

Die am häufigsten verwendeten reversiblen Wärmepumpen mit geschlossenem Kreislauf sind zwei Typen:

• Luft-Luft-Wärmepumpe, bei der die Energie von der Innenluft nach außen oder umgekehrt übertragen wird (je nach Betriebsart). Dies ist bei den meisten auf dem Markt erhältlichen Klimaanlagen der Fall, die aus einer Innen- und einer Außeneinheit bestehen. Im Winter fungiert die Außeneinheit als Verdampfer und entzieht Wärme aus der Außenluft, während die Inneneinheit als Kondensator fungiert und die Wärme nach innen abgibt. Im Sommer kehrt sich der Betrieb um, die Inneneinheit, jetzt als Verdampfer, entzieht Wärme aus den Innenräumen und gibt sie nach außen ab, wo die Außeneinheit als Kondensator fungiert;
• Luft-Wasser-Wärmepumpe, bei der die aus der Außenluft entnommene oder abgegebene Wärme je nach Betriebsart zur Heizung oder Kühlung von Wasser verwendet wird. Diese Wärmepumpen werden häufig für den Betrieb von Heizkörpern oder Fußbodenheizungen eingesetzt.

Warum sich der Einsatz einer reversiblen Wärmepumpe lohnt?

Der Hauptvorteil liegt sicherlich darin, dass mit einer einzigen Maschine sowohl Heiz- als auch Kühlbedürfnisse gedeckt werden können. Standardlösungen würden stattdessen einen Kessel zur Beheizung des Raums in den kälteren Monaten und Klimaanlagen im Sommer vorsehen.

Eine reversible Wärmepumpe zeichnet sich außerdem durch hervorragende Leistungen in allen Jahreszeiten aus, was einen vollständigen Komfort gewährleistet und erhebliche Energieeinsparungen und Kosteneinsparungen in der Rechnung ermöglicht.

Die technische Lösung erweist sich zudem als nachhaltig durch die Reduzierung von Schadstoffemissionen, da sie eine erneuerbare Energiequelle nutzt.