Funktionsweise von Heizungen mit Wärmepumpe

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Die erste industriell eingesetzte Wärmepumpe erblickte bereits 1857 das Licht der Welt: Der in der Tschechischen Republik geborene und in Österreich lebende Physiker und Mathematiker Peter Ritter von Rittinger entwickelte eine mit Wasserkraft angetriebene Wärmepumpe, die zur energieeffizienten Salzgewinnung (Sole-Verdampfung) genutzt wurde. Zum Patent meldete er seine Erfindung bereits 1853 an. Die physikalischen Grundlagen dafür legte unter anderem der französische Ingenieur Nicolas Léonard Sadi Carnot. Er beschrieb bereits 1824 die grundsätzliche Möglichkeit, aus Bewegung einen Temperaturunterschied zu erzeugen.

Das Patent für die erste elektrisch angetriebene Erd-Wärmepumpe erhielt 1912 der Schweizer Ingenieur Heinrich Zoelly, 1918 begann dann der Siegeszug des Kühlschranks in Privathaushalten und in den USA konzipierte man die ersten Klimaanlagen mit Heizfunktion. Seither entwickelt sich die Wärmepumpe stetig weiter. Ihr physikalisches Grundprinzip hat sich aber nicht verändert: Ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt nimmt über einen Wärmetauscher aus der Umgebung Energie auf und verdampft. Den Dampf komprimiert im nächsten Schritt ein elektrisch betriebener Kompressor. Unter Druck erwärmt und verflüssigt sich das Kältemittel. Ein Wärmetauscher überträgt die Energie auf ein Transportmedium (je nach Bauform Luft oder Wasser) und anschließend gelangt das flüssige Kältemittel über ein Expansionsventil wieder in den Verdampfer. Dort beginnt der Prozess von vorn.

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Das große Plus einer Wärmepumpe im Vergleich zu einer rein elektrischen Heizung ist also, dass die Wärmepumpe vor allem die aus der Umgebung gewonnene Energie zum Heizen nutzt. Das Verhältnis zwischen der bei bestimmten Betriebsbedingungen abgegebenen Wärmeleistung (kW) und der eingesetzten elektrischen Leistung ist die sogenannte Leistungszahl, der COP (Coefficient of Performance). Hat eine Wärmepumpe einen COP von 4,0 erzeugt sie mit einem Kilowatt elektrischer Leistung vier Kilowatt Heizleistung. Die Berechnung erfolgt nach DIN EN 14511, so dass ein Vergleich von Wärmepumpen damit möglich ist.

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