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Was ist eine Wärmepumpe?

 

 

 

 

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Die Wärmepumpe ist eine thermodynamische Heizung, die es ermöglicht Umweltwärme (= gespeicherte Solarenergie) nutzbar zu machen. Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe ist identisch dem eines Kühlschranks – nur umgekehrt. Sie entzieht den natürlichen Energiequellen der Umgebung (Erde, Wasser oder Luft) Wärme, „pumpt“ diese auf ein höheres Temperaturniveau und stellt dann gewonnene Energie dem Gebäude zur Warmwasseraufbereitung für Heizwärme oder Warmwasser zur Verfügung.

Folglich gibt es diese Technologie auch in drei unterschiedlichen Nutzungsvarianten – als Luft/Wasser-, Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Systeme. So steht für fast jedes Gebäude und örtlichen Gegebenheiten ein passendes System zur Verfügung.

Die Wärmepumpe greift über das gesamte Jahr auf ein enormes Energiepotenzial der Natur zurück.

Die Umweltenergie wird durch die Natur gratis geliefert, für die Gewinnung von ca. 4 kWh Wärmeenergie muss nur ca. 1 kWh elektrische Energie für den Betrieb der Anlagen zugeführt werden. Die elektrische Energie ist erforderlich, um bei niedriger Temperatur die vorliegende Umweltenergie für Heizung oder Warmwasser auf ein notwendiges Temperaturniveau zu "pumpen". Je geringer dabei der zu überwindende Temperaturunterschied ist, je größer ist die Effizienz der Anlage.

Das heißt: Ihre Verbrauchskosten sinken deutlich, Sie machen sich unabhängiger von steigenden Energiepreisen und leisten einen aktiven Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage können die Kosten für Heizwärme und Warmwasser dabei auf null gesenkt werden.

 

   
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpenanlage besteht aus der Wärmepumpe selbst, einem Speicher und einem Verteilsystem mit Wärmeabgabeflächen. Diese Flächen können über Fußboden-, Wand- oder Radiatorheizung hergestellt werden. Je geringer der Temperaturbedarf in der Anlage ist, umso effizienter bzw. effektiver arbeitet die Wärmepumpe.

In dem geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe übernimmt ein Kältemittel als Arbeitsmedium die Aufgabe, die Wärme zu transportieren und zu übertragen.

Der eigentliche Umweltwärmegewinn findet im Verdampfer der Wärmepumpe statt.

Hier macht man sich die Eigenschaft des flüssigen Kältemittels zunutze. Dieses kocht schon bei extrem niedrigen Temperaturen, verdampft und kann dabei Energie aufnehmen.

Das Volumen des gasförmig gewordenen Kältemittels wird in dem nachgeschalteten Verdichter mechanisch verringert. Hierbei steigt der Druck und somit auch die Temperatur des Kältemittels stark an. Das heiße Kältemittel strömt zu einem Wärmetauscher, in dem die Energie an den Speicher abgegeben wird.

Von dort kann die Wärme zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Durch Temperatur- und Druckabsenkung wird das Kältemittel wieder flüssig und kann durch das Expansionsventil erneut Umweltwärme aufnehmen und der Kreislauf beginnt von vorne.

   
 

 

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

 

Wie funktioniert eine Solaranlage?

Das Wort „solar“ lateinisch Sol (die Sonne, der römische Sonnengott) bedeutet für den Architekten: Dinge und Methoden, die sich auf die Sonne beziehen.

Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung zur Erde gelangt. Die größte Energiequelle der Erde liefert ca. 1.000 kWh Energie pro Quadratmeter im Jahr (Sonneneinstrahlung in Europa).

Um diese Energie nutzen zu können, wird die Sonnenstrahlung mit Hilfe von sogenannten Kollektoren aufgenommen und in Wärme umgewandelt, die dann wiederum an ein Trägermedium abgegeben wird. Diese wird über ein Rohrsystem zu einem Speicher geleitet, der für die Warmwasseraufbereitung sorgt. Durch einen sogenannten Solarregler wird der Energieaustauschprozess überwacht und der Kreislauf in Stand gehalten.

 

   
Wie funktioniert ein Lüftungssystem?

Bei Lüftungssystemen wie z.B. der kontrollierten Wohnraumlüftung funktioniert die Be- und Entlüftung des Gebäudes automatisch über ein Lüftungsgerät. Am besten funktioniert diese mit einem zentralen Wärmetauscher, denn mit einer passiven Wärmerückgewinnung.

Der Wärmetauscher entzieht der Innenluft die Wärme, bevor er diese nach Außen abgibt und leitet die Wärme dann mit angesaugter Frischluft wieder in die Räume, die sogenannte Wärmerückgewinnung.

   
Wie funktioniert eine PV-Anlage?

Das Wort Photovoltaik zusammengesetzt aus dem griechischen Wort φῶς für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Bequerel entdeckten Photoeffekt.

Unter dem Photoeffekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.

Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken.

Über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Element Silizium, dessen weltweites Vorkommen in der Erdkruste in fast unbegrenzter Menge vorliegt.

Zur Herstellung einer Solarzelle werden in das Halbleitermaterial weitere chemische Elemente „dotiert“  (=eingebracht), mit denen man entweder einen positiven oder negativen Ladungsträgerüberschuss im Halbleitermaterial erzielt.

Werden zwei unterschiedlich „dotierte“ Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang, an dem sich ein inneres elektrisches Feld aufbaut, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Wird der Kreis geschlossen, kann diese elektrische Spannung in Form von Gleichstrom genutzt werden. Siliziumzellen sind ca.10 cm x 10 cm groß, eine Antireflexschicht dient zum Schutz und zur Verminderung von Verlusten der Solarzelle.