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Luftwärmepumpen (Luftwärmepumpe)

Eine Wärmepumpe nimmt einem Reservoir, wie Luft, Erdreich oder Grundwasser bei tiefen Temperaturen die Wärme und kühlt hiermit die Wärmequelle. Wenn die absolute Quellentemperatur über absoluten Nullpunkt von Minus 273,15 Grad Celsius liegt, kann entsprechender Quelle die Wärme entzogen werden, aber nur entlang des Temperaturgradienten. Die Wärmepumpeneffizienz, ausgedrückt in Leistungszahl, ist aber, wenn die Quellentemperatur geringer wird.

Eine Wärmepumpe ist technisch aufgebaut wie ein Kühlschrank. Der Unterschied liegt darin, dass bei einer Wärmepumpe die warme Seite zum Heizen genutzt wird. Je geringer die erforderliche Temperaturdifferenz innerhalb des Wärmereservoir, beispielsweise Grundwasser von sieben Grad Celsius und der Vorlauftemperatur, desto effizienter ist der Einsatz. Die Vorlauftemperatur bezeichnet hier die Temperatur, mit welcher das Wasser in einen Heizkreis eingespeist wird. Die Leistungszahl einer Wärmepumpe sinkt mit steigendem Temperaturhub. Die überwiegenden Wärmepumpen sind für eine maximale Vorlauftemperatur von 60 Grad Celsius ausgelegt.

Wärmequellen für diese Wärmepumpen sind feuchtes Erdreich, feuchte Luft oder Wasser. Sobald sich die Verdampfungstemperatur 0 Grad Celsius unterschreitet, wird Eis auf den Wärmetauschflächen gebildet. Dabei bildet das Eis eine Isolierschicht welche den Wärmeübergang deutlich schlechter macht. Aus diesem Grund kann die Wärmepumpe, welche der Außenluft Wärme entzieht, lediglich bei Temperaturen knapp über dem Gefrierpunkt des Wassers effizient verwendet werden.

Eine Wärmepumpe, welche in einem 10 Meter tiefen Wasserspeicher Wärme entzieht, kann dagegen auch unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser betrieben werden, da Eis deutlich leichter als Wasser ist. Es schwimmt daher auf der Oberfläche. Bei der Wärmeübertragung muss Energie aufgebracht werden, was als Input bezeichnet wird. Das Verhältnis Output, also Energieertrag zu Input bezeichnet man als Leistungszahl. Nur eine Leistungszahl größer als vier wird als wirtschaftlich bezeichnet.

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