Hab gelesen, dass flüssiges Kältemittel Energie aus der Umwelt auf nimmt bei Wärmepumpe, in welcher Form liegt die Energie vor, was ist das für Energie?
"Um Wärme für die Heizung zu erzeugen nimmt das flüssige Kältemittel Energie aus der Umwelt auf".
6 Antworten
- Die Energieform heisst Innere Energie.
- Einige hier erklären es verkehrt herum und nicht aus Sicht des Kühlmittels.
- Das Kühlmittel nimmt in einer Wärmepumpe genau dann Wärme aus der Umgebung auf, wenn es selber kälter ist als diese Umgebung.
- Hierzu wird das Kühlmittel entspannt (bekommt also einen kleineren Druck). Dabei kühlt sich das das Kühlmittel ab. Dann wird es durch die Umgebung wieder aufgewärmt, bzw. es "nimmt" der Umgebung Wärme weg (z.B. im Kühlschrank)
- Danach wird das umgebungswarme Kältemittel durch einen Kompressor komprimiert, zusammengedrückt, sein Druck erhöht. Dadurch erwärmt es sich. Diese Wärme muss oder kann es dann irgendwo abgeben (beim Kühlschrank an die Umgebung, bei einer Heizwärmepumpe zum Heizen).
- Wenn es wieder normalwarm ist, wird es entspannt und "erzeugt" dabei Kälte in seiner Umgebung.
Die Wärmeenergie wird auf tiefem Temperaturniveau der Umwelt entzogen, durch den Kompressor (dabei ist zusätzliche Energie von außen nötig) auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und so zum Heizen verwendet. Im Außenbereich verdampft das Kältemittel und nimmt so Wärmeenergie auf, im Innenbereich kondensiert es wieder und gibt dadurch Wärmeenergie ab.
https://www.heizungsmacher.ch/wissen/wie-funktioniert-eine-waermepumpe/
Ergänzung: Der Kompressor erhöht den Druck des gasförmigen Kältemittels. Dadurch steigt die Temperatur. Gleichzeitig kondensiert das Kältemittel durch den höheren Druck schon bei höherer Temperatur und gibt dabei Wärmeenergie an den Innenbereich ab. Beim Zurückfließen in den Außenbereich wird der Druck wieder abgesenkt (Entspannung).
Es wird Wärmeenergie aufgenommen und in Verdampfungsenergie umgewandelt.
Auf der Gegenseite wird Verdampfungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt.
Denn
- gilt die Energieerhaltung, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Sie kann aber von einer Form in die andere umgewandelt werden.
- fließt Wärme immer vom Körper höherer Temperatur zum Körper niedrigerer Temperatur.
Man muss das schon geschickt kombinieren und Zusatzenergie investieren, damit Wärme scheinbar von Kalten zum Warmen fließt.
Durch niedrigeren Druck wird das Kältemittel "zum Verdampfen gezwungen". Dazu entzieht es der Umgebung Wärme.
Ja, im Außenbereich ist der Druck des Kältemittels gering. Es verdampft schon bei tiefer Temperatur und nimmt dadurch Wärme aus der kühlen Umgebung auf. Ist in meiner Antwort genauer beschrieben.
Es entzieht der Umgebung nur Wärme, wenn es selber kälter ist als die Umgebung; Wärme fliesst immer vom wärmeren zum kälteren Körper/System. Ein Kältemittel und eine Wärmepumpe muss dafür gemacht sein, auch bei -2 Grad noch weiter kühlen zu können. Deshalb gibt es auch verschiedenste Kühlschränke (normaler +4°C, oder Tiefkühler -20°C), und verschiedenste Kühlmittel.
Ohne jetzt zu tief in die Thermodynamik eindringen zu wollen sag ichs mal grob so:
Das Kältemittel wird verdampft (kühlt sich dabei stark ab), fließt dann draußen durch die Außenaufstellung, um durch die Umgebungsluft im Freien wieder aufgeheizt zu werden. Dann fließt es wieder ins Haus wird auf diesem weg per Kompressor komprimiert, wodurch es sich stark aufheizt und die Wärme im Inneren deines Hauses abgibt, dabei wieder kondensiert und das ganze wiederholt sich. Durch dieses Prinzip erhält man mehr Wärmeleistung im Haus, als man elektrische Leistung in die Wärmepunpe reinsteckt. Faszinierende Maschinen.
Und ja, die Energie liegt in Form von Wärme vor, sie ist in der Thermodynamik Teil der sog. inneren Energie.
Die innere Energie berücksichtigt dann auch die durch den Kompressor verrichtete Arbeit.
Wird das auch bei z.B. Minus 2 Grad durch die Umgebungsluft aufgeheizt im Außenbereich?
Ja, das funktioniert auch bei Minusgraden. Lediglich der Wirkungsgrad sinkt, je kälter es wird. Das liegt daran, dass der Wärmeaustausch bei kleiner werdenden Temperaturdifferenzen immer langsamer abläuft.
Also lässt sich das Gas in der Wärmepumpe bei Minusgraden nicht mehr so schnell aufheizen. Bis -20 oder -28°C funktionieren Wärmepumpen laut Internet noch.
Aber das ist eben bauartbedingt. Diese Maschinen sind zurecht für diesen alltäglichen Temperaturbereich gebaut, was auch sinnvoll ist. Wenn man wollte, könnte man auch noch bei -100°C eine Wärmekraftmaschine betreiben, diese müsste dann halt nur mit höheren Arbeitsdrücken und anderen Kältemitteln arbeiten. Fraglich ist nur, ob der Wirkungsgrad auch dann noch akzeptabel ist.
Entzieht das Kältemittel auch bei z.B. Minus 2 Grad aus der Umgebung Wärme-