Was ist das Funktionsprinzip der Wärmepumpe mit Luftquelle?

Was ist das Funktionsprinzip der Wärmepumpe mit Luftquelle?

Als effizientes, energieeffektives und umweltfreundliches Heizungs- und Kühlgerät, luft-Wärme-Pumpe nimmt sie eine wichtige Stellung im Bereich der modernen Energieverwendung ein. Das Funktionsprinzip der Luft-Wasser-Wärmepumpe basiert auf dem Konzept des Wärmetransfers, das geschickt die thermische Energie in der Luft nutzt, um Energieübertragung und -verbesserung zu erreichen und viele bedeutende Vorteile bietet. Im Folgenden wird das Funktionsprinzip und die Vorteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen detailliert erläutert:

Grundlegender Arbeitszyklus

Die Wärmepumpe mit Luftquelle besteht hauptsächlich aus vier Kernkomponenten: Verdampfer, Kompressor, Kondensator und Expansionsventil. Der Arbeitsprozess der Wärmepumpe mit Luftquelle bildet ein geschlossenes Kreislaufsystem.

1. Verdampfer - Wärmeentzug

Der Evaporator ist ein wichtiges Bauteil für den Wärmeaustausch zwischen der Luft-Wärmepumpe und der Außenluft. Im Evaporator tritt nach Erweiterung und Entpressung durch das Expansionsventil flüssiger Kältemittel (wie z.B. Freon) in einem tiefen Temperatur- und Druckzustand ein. Zu diesem Zeitpunkt wird der Siedepunkt des Kältemittels stark gesenkt, so dass es sich im Evaporator schnell verflüchtigt und verdampft. Da eine große Menge an Wärme benötigt wird, um von flüssigem in gasförmigen Zustand überzugehen, und die Temperatur der Luft um den Evaporator relativ hoch ist, erfolgt ein Wärmetransfer von der Luft zum Kältemittel, wodurch das Kältemittel in einen gasförmigen Zustand mit niedriger Temperatur und geringem Druck übergeht und die Luft abkühlt. Dieser Prozess erfüllt das Ziel, Wärme aus der Luft zu absorbieren, ähnlich wie das Extrahieren von freier Wärme aus dem riesigen "Wärmespeicher" der Natur.

2. Kompressor - Energieverbesserung

Das aus dem Evaporator kommende Niederdruck- und Niedertemperatur-Kühlmedium wird von der Kompressorstufe aufgenommen, die es komprimiert und Arbeit verrichtet. Unter der starken Kompression des Kompressors steigen Druck und Temperatur des Kühlmediums schlagartig an und es wird zu einem Hochdruck- und Hochtemperaturgas. In diesem Moment nimmt die in dem Kühlmedium enthaltene Energie erheblich zu. Genauso wie beim Pumpen von Wasser von einer niedrigeren Stelle zu einer höheren Stelle durch eine Wasserpumpe die potenzielle Energie des Wassers zunimmt, liefert der Kompressor Energie an das Kühlmedium, sodass es die Fähigkeit hat, Wärme in einem Hochtemperatur-Umfeld abzugeben.

3. Kondensator - Wärmeabgabe  

Der Hochtemperatur- und Hochdruck-gaseöse Kältemittel tritt dann in den Kondensator ein. Der Kondensator ist normalerweise mit dem Innenraum verbunden, der beheizt werden muss (z. B. Fußbodenheizungsrohre, Heizkörper etc.) oder mit dem Warmwasserbehälter. Da die Temperatur des Kältemittels höher ist als die Temperatur des Innenraums oder des Wassers im Behälter, wird Wärme vom Kältemittel auf den Innenraum oder das Wasser übertragen, wodurch sich die Innentemperatur erhöht oder das Wasser erwärmt wird. Während dieses Prozesses kondensiert das gasförmige Kältemittel allmählich und verflüssigt sich nach der Abgabe von Wärme und kehrt in den flüssigen Zustand zurück, was den entscheidenden Schritt der Wärmeübertragung von der Luft in den Raum oder ins Wasser abschließt.

4. Expansionsventil - Zirkulationssteuerung

Nachdem das flüssige Kältemittel aus dem Kondensator fliesst, passiert es das Expansionsventil. Die Funktion des Expansionsventils besteht darin, das Kältemittel zu dosieren und zu entpressen, wodurch dessen Druck und Temperatur erneut sinken und in den Niedertemperatur- und Niederdruckzustand übergehen, bevor es in den Evaporator eintritt, um sich auf den nächsten Wärmeaufnahmeprozess vorzubereiten. Das Expansionsventil ist wie ein Durchflussregelventil, das den Durchfluss und den Druck des Kältemittels präzise kontrolliert, um sicherzustellen, dass das gesamte Luftquelle-Wärmepumpensystem stabil und effizient arbeitet.

Durch diesen kontinuierlichen Kreisprozess kann die Luftquelle-Wärmepumpe kontinuierlich Wärme aus der Luft aufnehmen und sie auf ein höheres Temperaturniveau anheben, um Heizung im Haus bereitzustellen, Haushaltsheißwasser zu produzieren oder im Sommer eine Kühlungsfunktion zu erreichen (indem die Fließrichtung des Kältemittels umgeschaltet wird, wird die Wärme aus dem Raum in die Außenluft übertragen).