ist ein Gerät, das Wärmeenergie überträgt, transformiert und umwandelt.
Das Funktionsprinzip ähnelt dem bekannter Geräte und Anlagen wie Kühlschränke oder Klimaanlagen. Die Grundlage der Funktionsweise jeder Wärmepumpe ist der umgekehrte Carnot-Kreislauf, der zu Ehren des berühmten französischen Physikers und Mathematikers Sidi Carnot benannt wurde.
Kompressor
Wärmetauscher (Verflüssiger)
Wärmetauscher (Verdampfer)
Anschlussarmaturen und Automatisierungselemente.
Der Kompressor ist erforderlich, um das Kältemittel zu verdichten und durch das System zu bewegen. Bei der Verdichtung von Freon steigen Temperatur und Druck stark an (Druck bis zu 40 bar, Temperatur bis zu 140 C), und als hochkomprimiertes Gas tritt es in den Kondensator ein (adiabatischer Prozess, d. h. der Prozess, bei dem das System nicht mit dem Außenraum in Wechselwirkung tritt), wo es Energie an den Verbraucher abgibt. Bei dem Verbraucher kann es sich entweder um die zu erwärmende Umgebung (z. B. Raumluft) oder um den Wärmeträger (Wasser, Frostschutzmittel usw.) handeln, der die Energie im gesamten Heizsystem weiterverteilt (Heizkörper, warme Fußböden, beheizte Fußleisten, Konvektoren, Gebläsekonvektoren usw.). Die Temperatur des Gases sinkt auf natürliche Weise und es ändert seinen Aggregatzustand von gasförmig zu flüssig (ein isothermer Prozess, d. h. ein Prozess, der bei konstanter Temperatur stattfindet).
Dann tritt das Kältemittel in flüssigem Zustand in den Verdampfer ein, wobei es das thermostatische Regelventil passiert, das notwendig ist, um den Druck und die Dosierung des Freonstroms in den Verdampferwärmetauscher zu reduzieren. Als Folge der Druckreduzierung während des Durchgangs durch den Verdampferkanal findet ein Phasenübergang statt und der Aggregatzustand des Kältemittels ändert sich wieder in den gasförmigen Zustand. In diesem Fall nimmt die Entropie des Gases ab (basierend auf den thermophysikalischen Eigenschaften von Freonen), was zu einem starken Temperaturabfall führt, und die Wärme wird einer externen Quelle “entzogen”. Bei der externen Quelle kann es sich um Straßenluft, das Erdinnere, Flüsse oder Seen handeln. Das abgekühlte gasförmige Freon wird dann in den Kompressor zurückgeführt und der Zyklus wiederholt sich erneut.
Es stellt sich nämlich heraus, dass die Wärmemaschine selbst keine Wärme erzeugt, sondern ein Gerät ist, das Energie aus der Umgebung in den Raum transportiert, verändert und umwandelt. Dieser Prozess erfordert jedoch Strom, dessen Hauptverbraucher die Kompressoreinheit ist. Das Verhältnis zwischen der erzielten Wärmeleistung und der aufgenommenen elektrischen Leistung wird als Umwandlungswirkungsgrad bezeichnet. Er variiert je nach Typ, Hersteller und anderen Faktoren und liegt zwischen 2 und 6.
Als Kältemittel werden heute ozonunschädliche Freone verschiedener Typen (R410A, R407C) verwendet, die die Umwelt nur minimal belasten.
Moderne Wärmemaschinen verwenden hochwertige Kompressoren, die wartungsfrei sind und 30-40 Jahre lang ohne Unterbrechung finktionieren können. Dies gewährleistet eine lange Lebensdauer der gesamten Anlage.
