Reversible Wärmepumpen können heizen und kühlen
Die reversible Wärmepumpe heizt ein Haus im Winter nicht nur warm, sondern senkt die Innenraumtemperatur im Sommer auch um mehrere Grad ab – zwei Funktionen in einem System. Informieren Sie sich, wie reversible Wärmepumpen arbeiten, welche technischen Komponenten entscheidend sind und welche Modelle von Bosch Ihnen ganzjährig höchsten Komfort bieten.
Was bedeutet reversibel bei Wärmepumpen?
Der Begriff „reversibel“ leitet sich vom lateinischen Wort „revertere“ ab, was „umkehren“ bedeutet. In der Technik beschreibt er Prozesse, die sowohl in die eine als auch die andere Richtung verlaufen können. Eine reversible Wärmepumpe verfügt über eine Umkehrfunktion, mit der sie sowohl heizt als auch kühlt. Dies geschieht durch einen umkehrbaren Kältekreislauf, der den Betriebsmodus durch Änderung der Wärmeübertragungsrichtung wechselt. Im Heizbetrieb entzieht die Anlage Wärme aus der Umwelt (Luft, Wasser oder Erdreich) und gibt sie an das Heizsystem ab. Im Kühlbetrieb kehrt sich dieser Vorgang um: Die Wärmepumpe leitet Wärme aus dem Innenraum nach außen ab.
Welchen Vorteil bieten reversible Wärmepumpen?
Die Reversibilität einer Wärmepumpe ermöglicht eine ganzjährige Nutzung des Systems. Im Winter erzeugt sie Heizwärme, im Sommer sorgt sie für die angenehme Temperierung der Räum. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heiz- oder Kühlsystemen, die jeweils nur eine Funktion erfüllen, bietet die reversible Wärmepumpe dank des Umkehrmodus eine doppelte Nutzungsmöglichkeit und gewährleistet so das ganze Jahr über ein angenehmes Raumklima. Eine Wärmepumpe ist somit die einzige Heizlösung, die die Raumtemperatur nicht nur erwärmt, sondern auch absenkt.
Funktionsweise einer reversiblen Wärmepumpe
Eine reversible Wärmepumpe nutzt das Prinzip der Thermodynamik, um Wärmeenergie von einem Ort zum anderen zu transportieren. Der technische Prozess im Inneren eines Wärmepumpensystems läuft immer gleich ab: Ein Kältemittel in der Wärmepumpe nimmt die Wärmeenergie aus der Luft, dem Erdboden oder dem Grundwasser auf. Das Kältemittel verdampft und ein strombetriebener Kompressor komprimiert es. Dadurch steigt der Druck und die Temperatur, und die Wärme wird auf das Heizsystem übertragen. Das Kältemittel kühlt sich dabei ab. Über ein Entspannungsventil nimmt es seinen Ausgangszustand wieder ein, sodass der Vorgang von vorne beginnt
Herkömmliche Wärmepumpen arbeiten in einer festen Richtung: Sie nehmen Wärme auf und geben sie an das Heizsystem weiter. Eine reversible Wärmepumpe kehrt die Fließrichtung des Kältemittels um durch ein Vierwegeventil und ein zusätzliches Entspannungsventil. Das Kältemittel nimmt Wärme aus dem Gebäude auf und transportiert sie über den Kältemittelkreislauf nach außen. Durch das Umkehren der Kältemittel-Flussrichtung fungiert die Pumpe entweder als Heizung oder als eine Art Wärmepumpen-Klimaanlage im Haus.
Technische Komponenten des umkehrbaren Kältekreises
Die reversible Wärmepumpe nutzt das thermodynamische Prinzip des Kältekreislaufs. Dieser Prozess bleibt in beiden Betriebsarten gleich. Jedoch kommen ergänzend spezielle technische Komponenten zum Einsatz, um die Umkehrbarkeit zu ermöglichen.
Grundlegende Komponenten einer Wärmepumpe
- Wärmetauscher: Im Heizbetrieb entzieht der Verdampfer, der Außenwärmetauscher, Wärme aus der Umwelt und gibt sie über den Kondensator, den Innenwärmetauscher, an das Heizsystem ab. Im Kühlmodus tauschen diese Komponenten ihre Funktion.
- Kompressor: Der Verdichter sorgt für den Druckanstieg des Kältemittels und damit für den Transport der Wärme.
- Expansionsventil: Das Ventil reduziert den Druck des Kältemittels, sodass es sich ausdehnt und abkühlt.
Zusätzliche Komponenten für die Reversibilität
- Vierwegeventil: Das Umschaltventil ist das zentrale Bauteil, das die Flussrichtung des Kältemittels umkehrt und so zwischen Heiz- und Kühlmodus wechselt. Es sitzt direkt hinter dem Verdichter. Der Innenwärmetauscher wird zum Verdampfer und kühlt den Raum. Der Außenwärmetauscher wird zum Verflüssiger und führt Wärme nach draußen ab.
- Zweites Expansionsventil: Das zweite Expansionsventil sitzt parallel zum ersten, jeweils vor dem Wärmetauscher. Ein einzelnes Ventil wäre für beide Betriebsrichtungen nicht optimal, da die Druck- und Temperaturverhältnisse an den Verdampfern unterschiedlich sein können. Zwei separate Ventile sorgen für eine bessere Anpassung und höhere Effizienz.
Welche Wärmepumpenarten arbeiten reversibel?
Wärmepumpen gelten immer dann als reversibel, wenn sie sowohl heizen als auch kühlen können. Bei fast allen Wärmepumpen trifft das zu. Die gängigsten Typen umfassen:
Diese Systeme extrahieren Wärme aus der Außenluft und übertragen sie auf das Heizsystem im Haus. Mithilfe der reversiblen Funktion tragen Luft-Wasser-Wärmepumpen im Sommer zur Klimatisierung bei, indem sie Wärme aus dem Inneren des Gebäudes an die Außenluft abgeben.
Erdwärmepumpen, auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt, nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs oder des Grundwassers. Im Winter entnehmen sie Wärme aus dem Boden, im Sommer kehren sie bei Bedarf den Prozess um, um Gebäude zu kühlen.
Diese Wärmepumpentechnologie basiert darauf, dass Wärme aus Wasserquellen, wie Seen oder Grundwasser, gespeist wird. Sind diese Wärmepumpen mit einer reversiblen Funktion ausgestattet, kühlen sie zuverlässig Gebäude. Hierbei überträgt die Heizung die Wärme aus dem Gebäude ins Wasser.
Übrigens verfügen auch Split-Klimageräte, die wie Luft-Luft-Wärmepumpen arbeiten, über eine praktische Umkehrfunktion. Ursprünglich für die Kühlung im Sommer entwickelt, beheizen sie auch Wohngebäude effizient. Im Vergleich zu einer Wärmepumpenheizung sind sie allerdings nicht so leistungsstark. Anders als Luft-Wasser-Wärmepumpen übertragen Split-Klimaanlagen die aufgenommene Wärme direkt an die Raumluft. Das passiert ohne ein wassergeführtes System, wodurch der Wärme- oder Kühleffekt schnell einsetzt.
Der COP (Coefficient of Performance) gibt die Effizienz einer Wärmepumpe an. Bei reversiblen Wärmepumpen variiert der COP je nach Betriebsmodus. Im Heizbetrieb liegt er meist höher als im Kühlbetrieb. Die Effizienz hängt von Faktoren wie der Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Senke sowie der Art des Heiz- beziehungsweise Kühlsystems ab. Die Wärmepumpen von Bosch bieten sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen eine hohe Energieeffizienz.
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