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Brauchwasserwärmepumpen Funktionsweise

16. März 2025 / Wärmepumpe Berlin

Die Funktionsweise von Brauchwasserwärmepumpen: Ein detaillierter Überblick

Brauchwasserwärmepumpen sind effiziente und umweltfreundliche Systeme, die die in der Umgebungsluft, im Erdreich oder im Wasser vorhandene Wärme nutzen, um Brauchwasser zu erhitzen.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen im Detail, wie Brauchwasserwärmepumpen funktionieren.

Grundlagen der Wärmepumpentechnologie

Bevor wir auf die spezifische Funktionsweise von Brauchwasserwärmepumpen eingehen, ist es wichtig, die grundlegenden Prinzipien der Wärmepumpentechnologie zu verstehen.

Wärmepumpen arbeiten nach ähnlichen Prinzipien wie Kühlschränke, jedoch in umgekehrter Richtung.

Während ein Kühlschrank Wärme aus dem Inneren nach außen transportiert, entzieht eine Wärmepumpe Wärme aus der Umgebung und gibt sie an einen Speicher ab, der das Brauchwasser erwärmt.

Die vier Hauptkomponenten einer Brauchwasserwärmepumpe

Eine Brauchwasserwärmepumpe besteht im Wesentlichen aus vier Hauptkomponenten:

  1. Verdampfer
  1. Kompressor
  1. Kondensator
  1. Expansionsventil

Schritt-für-Schritt-Funktionsweise

1. Wärmeaufnahme durch den Verdampfer

  • Luftaufnahme: Die Wärmepumpe zieht Umgebungsluft oder Abluft an, die eine höhere Temperatur als das Kältemittel im Verdampfer hat.
  • Wärmeübertragung: Das Kältemittel im Verdampfer nimmt die Wärme der Umgebungsluft auf und verdampft dadurch bei niedrigen Temperaturen. Dieser Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand ermöglicht es dem Kältemittel, die Wärmeenergie der Luft zu nutzen.

2. Verdichtung im Kompressor

  • Komprimierung des Kältemittels: Das gasförmige Kältemittel wird durch einen elektrisch betriebenen Kompressor angesaugt und stark komprimiert.
  • Temperaturerhöhung: Durch die Komprimierung steigt der Druck und die Temperatur des Kältemittels erheblich an.

3. Wärmeabgabe durch den Kondensator

  • Wärmeübertragung an das Brauchwasser: Das heiße, unter hohem Druck stehende Kältemittel strömt in den Kondensator. Hier gibt es seine Wärmeenergie an das Brauchwasser ab, wobei das Kältemittel abkühlt und wieder verflüssigt wird.
  • Erwärmtes Brauchwasser: Das warme Wasser wird in einem Speichertank gesammelt und steht dann für den sofortigen oder späteren Gebrauch bereit.

4. Drucksenkung im Expansionsventil

  • Entspannung des Kältemittels: Das flüssige Kältemittel fließt schließlich durch das Expansionsventil, wo sein Druck stark abgesenkt wird.
  • Kreislaufwiederholung: Nach der Drucksenkung kehrt das Kältemittel in den Verdampfer zurück, um erneut Wärme aus der Umgebungsluft aufzunehmen. Dieser Kreislauf wiederholt sich kontinuierlich.

Typen von Brauchwasserwärmepumpen nach Wärmequelle

Luftwärmepumpe

  • Energiequelle: Umgebungsluft oder Abluft
  • Vorteil: Einfache Integration in bestehende Systeme und geringe Installationskosten.

Sole/Wasser-Wärmepumpe

  • Energiequelle: Erdreich
  • Vorteil: Sehr hohe Effizienz durch relativ konstantere Temperaturen im Erdreich.

Wasser/Wasser-Wärmepumpe

  • Energiequelle: Grundwasser
  • Vorteil: Extrem hohe Effizienz dank konstanter Temperaturen im Grundwasserjahrzeit.

Effizienz und COP (Coefficient of Performance)

Ein entscheidender Faktor für die Effizienz von Brauchwasserwärmepumpen ist der COP-Wert (Coefficient of Performance). Dieser Wert gibt das Verhältnis von abgegebener Wärmeenergie zu eingesetzter elektrischer Energie an. Zum Beispiel bedeutet ein COP von 4, dass die Wärmepumpe das Vierfache der Energie liefert, die sie verbraucht.

Diagramm einer typischen Brauchwasserwärmepumpe

Um die Funktionsweise einer Brauchwasserwärmepumpe noch klarer zu machen, stellen wir Ihnen hier ein vereinfachtes Diagramm vor:

  1. Verdampfer: (A) Umgebungsluft erwärmt das Kältemittel.
  1. Kompressor: (B) Kältemittel wird verdichtet, Temperatur und Druck steigen.
  1. Kondensator: (C) Hocherhitztes Kältemittel gibt Wärme an das Brauchwasser ab und verflüssigt sich.
  1. Expansionsventil: (D) Druck und Temperatur des Kältemittels sinken.
  1. Kreislauf wiederholt sich

Anwendungsszenarien und Vorteile

Haushaltsanwendungen

  • Duschen und Baden: Komfort durch konstant verfügbare Warmwasserbereitung.
  • Küche: Warmwasserbereitstellung für Spülen und Reinigungsprozesse.
  • Heizung: Kombination mit Fußbodenheizung oder Heizsystemen möglich.

Gewerbliche und industrielle Anwendungen

  • Hotellerie: Effiziente Warmwasserlösungen für Gästezimmer und Gastronomiebereiche.
  • Industrie: Prozesswärmebereitstellung für verschiedene Produktionsprozesse.
  • Landwirtschaft: Warmwasserbereitstellung für Viehzucht, Stallheizung, und Reinigungsprozesse.

Eine Brauchwasserwärmepumpe verwendet fortschrittliche Techniken, um vorhandene Wärme aus verschiedenen Quellen zu nutzen und dadurch Brauchwasser effizient und umweltfreundlich zu erwärmen. Ihre Vielseitigkeit und hohe Effizienz machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichen Sektoren.

Durch ihre Funktionsweise tragen sie nicht nur zur Reduzierung der Energiekosten bei, sondern auch zur Schonung unserer Umwelt, indem sie den Bedarf an fossilen Brennstoffen minimieren und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen fördern.