Wärmepumpe

Durch die physikalischen Eigenschaften des Kältemittels ist es möglich, der Umwelt selbst dann noch Energie zu entziehen, wenn wir sie schon als zu kalt wahrnehmen. Kälte im eigentlichen Sinn ist nämlich nichts anders, als Energie auf einem niedrigen Temperaturniveau. Wärme demnach Energie auf einem hohen, oder höheren Niveau. Für diese Niveausteigerung ist der, in der Wärmepumpe verbaute Kompressor zuständig. Er verdichtet das „kalte“, gasförmige Kältemittel wie eine Luftpumpe, und sorgt durch die mechanische Reibung für einen Druck- und Temperaturanstieg.

Das heiße, unter Druck stehende Gas, gibt anschließend seine Energie, über einen Wärmetauscher an das Heizungswasser ab. Durch den Energieaustausch kühlt das Kältemittel ab und beginnt sich zu verflüssigen – es kondensiert. Wie Wasserdampf in einem Topf, der sich am kalten Deckel niederschlägt und seinen Zustand von gasförmig nach flüssig wechselt. Ändert ein Gas seinen Aggregatzustand von gasförmig nach flüssig, gibt es Energie ab. Bei der Aufnahme von Energie wird es beim Erreichen des Siedepunktes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen.

Genau das nutzt die Wärmepumpe für ihre „Wärmeaufnahme“ aus der Umwelt. Sie schafft durch Druckabsenkung des Kältemittels einen Zustand, bei dem das Kältemittel nicht erst bei 100 °C verdampft, sondern schon bei Umgebungstemperatur, also -5 °C oder -10 °C. Nicht anders als Wasser, das aufgrund des geringeren Druckes auf einem Berg schon bei 80 °C zu kochen beginnt. Durch die Energiezufuhr der Umwelt verdampft das flüssige Kältemittel und wird letzten Endes wieder vom Kompressor angesaugt, um die soeben aufgenommene Energie auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen.