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Wärmepumpen liegen heutzutage voll im Trend, insbesondere in Europa, wo einige Länder daran arbeiten, die Installation von Öfen und Boilern mit fossilen Brennstoffen zu verbieten und stattdessen umweltfreundlichere Optionen, einschließlich energieeffizienter Wärmepumpen, zu bevorzugen.(Öfen erwärmen Luft und verteilen sie über Rohre im ganzen Haus, während Boiler Wasser erhitzen, um Warmwasser oder Dampf zu erhitzen.) In diesem Jahr hat die US-Regierung damit begonnen, steuerliche Anreize für die Installation von Wärmepumpen anzubieten, die in der Regel mehr kosten als herkömmliche Öfen sind aber auf lange Sicht viel effizienter.
Im Bereich der New-Energy-Fahrzeuge hat die begrenzte Batteriekapazität die Industrie auch dazu veranlasst, auf Wärmepumpen umzusteigen.Vielleicht ist es an der Zeit, schnell zu lernen, was Wärmepumpen bedeuten und was sie tun.
Welcher Wärmepumpentyp ist am weitesten verbreitet?
Angesichts der jüngsten Begeisterung werden Sie vielleicht überrascht sein, dass Sie bereits a verwendenWärmepumpe- Sie haben wahrscheinlich mehr als einen zu Hause und mehr als einen in Ihrem Auto.Sie nennen sie einfach nicht Wärmepumpen, sondern verwenden die Begriffe „Kühlschrank“ oder „Klimaanlage“.
Tatsächlich handelt es sich bei diesen Maschinen um Wärmepumpen, das heißt, sie transportieren Wärme von einem relativ kalten Ort an einen relativ heißen Ort.Wärme fließt spontan von heiß nach kalt.Wenn Sie es jedoch von kalt auf heiß umstellen möchten, müssen Sie es „pumpen“.Die beste Analogie hierfür ist Wasser, das von selbst einen Hügel hinunterfließt, aber den Hügel hinaufgepumpt werden muss.
Wenn Sie die in einem Kaltspeicher (Luft, Wasser usw.) enthaltene Wärme in den Warmspeicher pumpen, wird der Kaltspeicher kälter und der Warmspeicher heißer.Genau darum geht es bei Ihrem Kühlschrank oder Ihrer Klimaanlage: Sie transportieren Wärme von einem Ort, an dem sie nicht benötigt wird, an einen anderen Ort, und es ist Ihnen egal, ob Sie dabei etwas zusätzliche Wärme verschwenden.
Wie baut man einen praktischen Kühler mit Wärmepumpe?
Die wichtigste Erkenntnis, die daraus hervorgegangen istWärmepumpen kam im frühen 19. Jahrhundert, als eine Reihe von Erfindern, darunter Jacob Perkins, erkannten, dass sie etwas auf diese Weise kühlen konnten, ohne die flüchtigen Flüssigkeiten zu verschwenden, die zur Kühlung verdampften.Anstatt diese Dämpfe in die Atmosphäre abzugeben, wäre es ihrer Meinung nach besser, sie zu sammeln, zu einer Flüssigkeit zu kondensieren und diese Flüssigkeit als Kühlmittel wiederzuverwenden.
Dafür gibt es Kühlschränke und Klimaanlagen.Sie verdampfen flüssige Kältemittel und nutzen den kalten Dampf, um Wärme aus dem Inneren eines Kühlschranks oder Autos aufzunehmen.Dann komprimieren sie das Gas, das wieder in flüssige Form kondensiert.Diese Flüssigkeit ist jetzt heißer als zu Beginn, sodass ein Teil der darin enthaltenen Wärme problemlos (möglicherweise mit Hilfe eines Ventilators) an die Umgebung abfließen kann – sei es im Freien oder anderswo in der Küche.
Allerdings sind Sie mit Wärmepumpen bestens vertraut;Sie bezeichnen sie nur immer als Klimaanlagen und Kühlschränke.
Jetzt machen wir noch ein Gedankenexperiment.Wenn Sie über eine Fensterklimaanlage verfügen, können Sie dies sogar als echtes Experiment durchführen.Rückwärts einbauen.Das heißt, installieren Sie die Steuerelemente außerhalb des Fensters.Tun Sie dies bei kühlem, trockenem Wetter.Was wird passieren?
Wie zu erwarten, bläst es kalte Luft in Ihren Garten und gibt Wärme an Ihr Zuhause ab.Es transportiert also immer noch Wärme und macht Ihr Zuhause durch die Beheizung komfortabler.Sicher, es kühlt die Luft draußen, aber dieser Effekt wird minimal, wenn Sie sich nicht in der Nähe von Windows befinden.
Sie verfügen jetzt über eine Wärmepumpe zum Heizen Ihres Hauses.Es ist vielleicht nicht das BesteWärmepumpe, aber es wird funktionieren.Darüber hinaus können Sie es im Sommer auch umdrehen und als Klimaanlage verwenden.
Natürlich sollten Sie das nicht wirklich tun.Wenn Sie es versuchen, wird es zweifellos scheitern, wenn es zum ersten Mal regnet und Wasser in den Controller eindringt.Stattdessen können Sie sich eine kommerzielle „Luftwärmepumpe“ kaufen, die das gleiche Prinzip zum Heizen Ihres Hauses nutzt.
Das Problem ist natürlich, dass Wodka teuer ist und einem schnell der Vorrat ausgeht, um den Wein abzukühlen.Selbst wenn Sie Wodka durch einen günstigeren Reinigungsalkohol ersetzen, werden Sie sich bald über die Kosten beschweren.
Einige dieser Geräte verfügen über sogenannte Umkehrventile, die es dem gleichen Gerät ermöglichen, eine Doppelfunktion zu erfüllen: Sie können Wärme von außen nach innen oder von innen nach außen pumpen und so sowohl für Wärme als auch für Klimatisierung sorgen, wie unten beschrieben.
Warum sind Wärmepumpen effizienter als Elektroheizungen?
Wärmepumpen sind effizienter als Elektroheizungen, da sie zur Wärmeerzeugung keinen Strom benötigen.Der Stromverbrauch von aWärmepumpeEs erzeugt zwar etwas Wärme, aber was noch wichtiger ist, es pumpt Wärme von außen in Ihr Zuhause.Das Verhältnis der an das Haus abgegebenen Wärme zur an den elektrischen Kompressor gesendeten Energie wird als Leistungskoeffizient oder COP bezeichnet.
Eine einfache elektrische Raumheizung, die die gesamte vom elektrischen Heizelement erzeugte Wärme liefert, hat einen COP von 1. Der COP einer Wärmepumpe kann dagegen um eine Größenordnung höher sein.
Allerdings ist der COP einer Wärmepumpe kein fester Wert.Sie ist umgekehrt proportional zur Temperaturdifferenz zwischen den beiden Reservoirs, in die Wärme gepumpt wird.Wenn Sie jedoch Wärme von einem nicht zu kalten Speicher in ein nicht zu heißes Gebäude pumpen, ist der COP-Wert hoch, was bedeutet, dass Ihre Wärmepumpe sehr effizient Strom verbraucht.Versucht man aber, Wärme aus einem extrem kalten Speicher in ein bereits warmes Gebäude zu pumpen, sinkt der COP-Wert, wodurch die Effizienz leidet.
Das Ergebnis ist, was Sie intuitiv erwarten: Am besten nutzen Sie das Wärmste, was Sie finden können, als Wärmespeicher im Freien.
Luftwärmepumpen, die die Außenluft als Wärmespeicher nutzen, sind in dieser Hinsicht die schlechteste Option, da die Außenluft in der winterlichen Heizperiode sehr kalt ist.Noch besser sind Erdwärmepumpen (auch Erdwärmepumpen genannt), denn auch im Winter ist der Boden in mittleren Tiefen noch recht warm.
Was ist die beste Wärmequelle für Wärmepumpen?
Das Problem mit der ErdquelleWärmepumpenist, dass Sie einen Weg brauchen, an dieses vergrabene Wärmereservoir zu gelangen.Wenn Sie rund um Ihr Haus genügend Platz haben, können Sie Gräben ausheben und eine Reihe von Rohren in einer angemessenen Tiefe, beispielsweise ein paar Meter tief, vergraben.Anschließend können Sie eine Flüssigkeit (normalerweise eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel) durch diese Rohre zirkulieren lassen, um die Wärme aus dem Boden aufzunehmen.Alternativ können Sie tiefe Löcher in den Boden bohren und in diese Löcher senkrecht Rohre verlegen.Allerdings wird das alles teuer.
Eine andere Strategie, die nur wenigen Glücklichen zur Verfügung steht, besteht darin, einem nahegelegenen Gewässer Wärme zu entziehen, indem man ein Rohr in einer bestimmten Tiefe ins Wasser taucht.Diese werden Wasserwärmepumpen genannt.Einige Wärmepumpen nutzen die ungewöhnlichere Strategie, Wärme aus der das Gebäude verlassenden Luft oder aus solarer Warmwasserbereitung zu gewinnen.
In sehr kalten Klimazonen ist es sinnvoll, wenn möglich eine Erdwärmepumpe zu installieren.Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum die meisten Wärmepumpen in Schweden (wo es eine der meisten Wärmepumpen pro Kopf gibt) von diesem Typ sind.Aber selbst in Schweden gibt es einen hohen Anteil an Luftwärmepumpen, was die verbreitete Behauptung (zumindest in den Vereinigten Staaten) widerlegt, dass Wärmepumpen nur zum Heizen von Häusern in milden Klimazonen geeignet seien.
Wenn Sie sich also die höheren Vorlaufkosten leisten können, wo auch immer Sie sich befinden, sollten Sie bei der nächsten Entscheidung, wie Sie Ihr Zuhause heizen möchten, den Einsatz einer Wärmepumpe anstelle eines herkömmlichen Ofens oder Heizkessels in Betracht ziehen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. Okt. 2023