Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur (in der Regel ist das die Umgebung) aufnimmt und – zusammen mit der Antriebsenergie – als Nutzwärme auf ein zu beheizendes System mit höherer Temperatur (Raumheizung) überträgt. Der verwendete Prozess ist im Prinzip die Umkehrung eines Wärme-Kraft-Prozesses, bei dem Wärmeenergie mit hoher Temperatur aufgenommen und teilweise in mechanische Nutzarbeit umgewandelt und die Restenergie bei niedrigerer Temperatur als Abwärme abgeführt wird, meist an die Umgebung. Das Prinzip der Wärmepumpe verwendet man auch zum Kühlen (so beim Kühlschrank), während der Begriff „Wärmepumpe“ nur für das Heizaggregat verwendet wird. Beim Kühlprozess ist die Nutzenergie die aus dem zu kühlenden Raum aufgenommene Wärme, die zusammen mit der Antriebsenergie als Abwärme an die Umgebung abgeführt wird.

Technische Realisierung

Wärmepumpen werden in der Regel mit Medien betrieben, die bei niedrigem Druck unter Wärmezufuhr verdampfen und nach der Verdichtung auf einen höheren Druck unter Wärmeabgabe wieder kondensieren. Der Druck wird so gewählt, dass die Temperaturen des Phasenübergangs einen für die Wärmeübertragung ausreichenden Abstand zu den Temperaturen von Wärmequelle und Wärmesenke haben. Je nach verwendetem Stoff liegt dieser Druck in unterschiedlichen Bereichen. Abbildung 1 zeigt das Schaltbild mit den vier für den Prozess erforderlichen Komponenten: Verdampfer, Verdichter (Kompressor), Kondensator und Drossel, Abbildung 2 den Prozess im T-s-Diagramm. Theoretisch wäre es möglich, die Arbeitsfähigkeit des Kondensates beim Entspannen auf den niedrigeren Druck durch eine Kraftmaschine, beispielsweise eine Turbine, zu nutzen. Doch dabei würde die Flüssigkeit teilweise verdampfen und so große technische Schwierigkeiten bei einem nur geringen Energiegewinn verursachen, so dass man der Einfachheit halber hier eine Drossel verwendet (Entspannung mit konstanter Totalenthalpie).

Einzelheiten

Bei der Wärmepumpe werden physikalische Effekte des Übergangs einer Flüssigkeit in die gasförmige Phase und umgekehrt ausgenutzt. So zeigt Propan die Eigenschaft, abhängig vom Druck und seiner Temperatur einerseits entweder gasförmig oder flüssig zu sein und andererseits als Gas bei Kompression heiß zu werden und sich bei Entspannung abzukühlen: Propan bei normalem Luftdruck und kühler Außentemperatur (zum Beispiel 5 °C) ist gasförmig; komprimiert man es, wird es wärmer, bleibt aber gasförmig. Kühlt man es dann auf Zimmertemperatur ab, wird es flüssig (dabei sinkt der Druck wieder etwas). Wenn man das flüssige Propan entspannt, verdampft es (es wird wieder zu Gas) und wird dabei sehr kalt.

Diesen Effekt nutzt man bei der Wärmepumpe aus: Das Propangas wird im Verdichter durch einen Motor zusammengepresst und erhitzt sich dabei. Das heiße, komprimierte Gas kann dann im Wärmetauscher seine Wärme an das Wasser der Heizungsanlage abgeben. Dabei kühlt sich das komprimierte Gas ab und kondensiert zu flüssigem Propan (der Wärmetauscher einer Wärmepumpe wird deshalb Kondensator genannt). Beim anschließenden Durchgang durch die sogenannte Drossel (vereinfacht gesagt: eine extreme Engstelle im Rohr) wird das flüssige Propan entspannt, verdampft dabei und wird sehr kalt (deutlich kälter als 5 °C). Lässt man das kalte Gas dann durch einen zweiten Wärmetauscher (meist außerhalb des Hauses) strömen, der von außen – zum Beispiel durch Grundwasser oder die Außenluft – immer bei zum Beispiel 5 °C gehalten wird, erwärmt sich das sehr kalte Gas auf 5 °C und die Umgebung kühlt sich um 1 oder 2 °C ab. Auf diese Weise nimmt das Propan aus dem Grundwasser oder der Außenluft genauso viel Wärme auf, wie es vorher an das Heizungswasser abgegeben hat. Es wird dann wieder dem Verdichter zugeführt, und der Prozess beginnt von neuem.

Die benötigte Energie zum Antrieb der Wärmepumpe verringert sich, das heißt der Betrieb wird umso sparsamer, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Erdtemperatur und Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist. Diese Bedingung erfüllen Niedertemperaturheizungen am besten, deshalb wird die Wärme im Wohnraum häufig durch eine Fußbodenheizung abgegeben.^[1]

Je nach Auslegung des Systems kann der Heizenergieaufwand um zirka 30 bis 50 % reduziert werden.^[2] Durch Kopplung mit Solarstrom, Haushaltsstrom oder Erdgas zum Antrieb der Wärmepumpe kann die Kohlendioxidemission im Vergleich zum Heizöl erheblich gesenkt werden.^[1]

Der Auswahl der richtigen Wärmequelle kommt eine besondere Bedeutung zu, denn von ihr hängt die Effizienz einer Wärmepumpe ab. Da die Wärmepumpe oft eine Standzeit von mehr als 50 Jahren hat, ist ihr Bau eine Investition für Generationen.

„Ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl. Sie beschreibt das Verhältnis der Nutzenergie in Form von Wärme zur aufgewendeten Verdichterenergie in Form von Strom.“^[1] Bei guten Anlagen ist dieser Wert größer als 5,0 (Direktverdampfungsanlagen). Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass bei der Berechnung der Jahresarbeitszahl weder Nebenverbräuche noch Speicherverluste berücksichtigt werden.^[3]

Wirtschaftlichkeit: Bei der Beheizung von kleineren Wohngebäuden werden Wärmepumpen elektrisch angetrieben. Wenn sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten mit einer Gasheizung verglichen werden, bietet die Jahresarbeitszahl einen Indikator für einen Betriebskostenvergleich zwischen Wärmepumpe und Gasheizung. Falls der Strompreis für die Wärmepumpe (in €/kWh) höher als der Gaspreis (in €/kWh) multipliziert mit der Jahresarbeitszahl ist, so ist zu erwarten, dass schon die Stromkosten für die Wärmepumpe höher als die Kosten für das Verbrennen von Gas sind. Sinngemäß gilt dies auch für den Vergleich einer Wärmepumpe mit einer Ölheizung.

Bei noch in Betrieb befindlichen älteren Kohlekraftwerken kann aus drei Teilen Wärmeenergie nur ein Teil Strom gewonnen werden.^[1] Für strombetriebene Wärmepumpen ist es daher vorteilhaft, die Nutzung von Stromenergie aus erneuerbaren Energien zu verbessern.

Bei der direkten elektrischen Beheizung, zum Beispiel mit Heizstäben, entspricht die erzeugte Wärmeenergie genau der eingesetzten elektrischen Energie. Die elektrische Energie ist aber wesentlich hochwertiger als Wärmeenergie bei niedriger Temperatur, denn durch Einsatz einer Wärmekraftmaschine kann immer nur ein Teil der Wärmeleistung wieder in elektrische Leistung umgeformt werden.

Der Abluft, der Außenluft, dem Erdboden, dem Abwasser oder dem Grundwasser kann Wärme durch Einsatz einer Wärmepumpe entzogen werden. Ein Vielfaches der für die Wärmepumpe eingesetzten elektrischen Leistung kann der Wärmequelle (Luft, Erdboden) entzogen werden und auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt werden. In der Leistungsbilanz wird der Wärmepumpe elektrische Leistung für den Verdichterantrieb und die der Umwelt entzogene Wärme zugeführt. Am Austritt der Wärmepumpe steht ein Teil der zugeführten Leistung als Wärme auf höherem Niveau zur Verfügung. In der Gesamtleistungsbilanz sind noch die Verluste des Prozesses zu berücksichtigen.

Das Verhältnis von der in den Heizkreis abgegebenen Wärmeleistung zur zugeführten elektrischen Verdichterleistung wird als Leistungszahl bezeichnet. Die Leistungszahl hat einen oberen Wert, der nicht überschritten und aus dem Carnot-Kreisprozess abgeleitet werden kann. Die Leistungszahl wird auf einem Prüfstand gemäß der Norm EN 14511 (früher EN 255) ermittelt und gilt nur unter den jeweiligen Prüfbedingungen. Gemäß EN 14511 wird die Leistungszahl auch COP genannt (Coefficient Of Performance). Der COP ist Gütekriterium für Wärmepumpen, erlaubt jedoch keine energetische Bewertung der Gesamtanlage.

Um eine möglichst hohe Leistungszahl und somit eine hohe Energieeffizienz zu erlangen, sollte die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Nutztemperatur möglichst gering sein. Die Wärmeübertrager sollten für möglichst geringe Temperaturdifferenzen zwischen der Primär- und Sekundärseite ausgelegt sein.

Die Bezeichnung Wärmepumpe beruht darauf, dass Wärme aus der Umgebung auf ein höheres nutzbares Temperaturniveau angehoben (gepumpt) wird. Die Wärmepumpe hat einen Verdichter, der elektrisch oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verdichter komprimiert ein Kältemittel auf einen höheren Druck, wobei es sich erwärmt. Die beim nachfolgenden Abkühlen und Verflüssigen des Kältemittels freigesetzte Energie wird in einem Wärmeübertrager auf das Wärmeträgermedium des Heizkreises, meistens Wasser oder Sole, übertragen. Das Kältemittel wird anschließend an einem Expansionsventil entspannt und es kühlt sich ab. Das kalte Kältemittel wird dem Verdampfer (Erdwärmesonden, Luftverdampfer) zugeführt und geht durch Aufnahme von Umgebungswärme (Anergie) in den gasförmigen Zustand über.

Ein Nachteil der Wärmepumpe ist der deutlich höhere apparative Aufwand. Besonders kostenintensiv sind wirkungsvolle Verdampfer (Erdwärmesonden, erdverlegte Flächenverdampfer). Die Investitionen gegenüber einem konventionellen Gas- oder Heizölbrenner sind deutlich höher. Dafür ist der regelmäßige Aufwand für Wartung und Instandhaltung deutlich geringer, zum Beispiel fallen keine Reinigungs- und Schornsteinfegerkosten an.

Der Wärmepumpenprozess, nach Rudolf Plank Plank-Prozess genannt, wird auch als Kraftwärmemaschine bezeichnet. Der Grenzfall einer reversibel arbeitenden Kraftwärmemaschine ist der linksläufige Carnotprozess.

Kältemittel (Arbeitsgase)

Von 1930 bis zum Anfang der 1990er Jahre waren die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) die bevorzugten Kältemittel. Sie kondensieren bei Raumtemperatur unter leicht handhabbarem Druck. Sie sind nicht giftig, nicht brennbar und reagieren nicht mit den üblichen Werkstoffen. Wenn FCKW freigesetzt werden, schädigen sie jedoch die Ozonschicht der Atmosphäre und tragen zum Ozonloch bei. In Deutschland wurde daher der Einsatz von Fluorchlorkohlenwasserstoffen im Jahr 1995 verboten. Die als Ersatz verwendeten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) schädigen nicht die Ozonschicht, tragen jedoch zum Treibhauseffekt bei und sind im Kyoto-Protokoll als umweltgefährdend erfasst. Als natürliche Kältemittel gelten reine Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Propylen, wobei deren Brennbarkeit besondere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht. Anorganische, nicht brennbare Alternativen wie Ammoniak, Kohlendioxid oder Wasser wurden ebenfalls für Wärmepumpen eingesetzt. Aufgrund spezifischer Nachteile haben sich diese Kältemittel nicht im größeren technischen Maßstab durchsetzen können. Ammoniak (NH₃) und Kohlendioxid (CO₂) werden generell in industriellen Kühlanlagen wie Kühlhäusern und Brauereien eingesetzt.^[2] CO₂ ist anstelle von Fluorkohlenwasserstoffen für die Klimatisierung von Fahrzeugen angedacht und wird bereits von ersten Herstellern eingesetzt (Stand 2017).

Leistungszahl und Gütegrad

Die Leistungszahl ε, in der Literatur auch als Heizzahl bezeichnet^[4] einer Wärmepumpe, englisch Coefficient Of Performance ${\displaystyle (COP)}$, ist der Quotient aus der Wärme, die in den Heizkreis abgegeben wird, und der eingesetzten Energie:

${\displaystyle \mathrm {COP} ={\frac {Q_{c}}{W}}}$

Bei typischen Leistungszahlen von 4 bis 5 steht das Vier- bis Fünffache der eingesetzten Leistung als nutzbare Wärmeleistung zur Verfügung, der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme.

Die Leistungszahl hängt stark vom unteren und oberen Temperaturniveau ab. Die theoretisch maximal erreichbare Leistungszahl ${\displaystyle \mathrm {COP} _{\mathrm {max} }}$ einer Wärmepumpe ist entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik begrenzt durch den Kehrwert des Carnot-Wirkungsgrads ${\displaystyle \eta _{C}}$

${\displaystyle \mathrm {COP} _{\mathrm {max} }={\frac {1}{\eta _{C}}}={\frac {T_{\text{warm}}}{T_{\text{warm}}-T_{\text{kalt}}}}}$

Für die Temperaturen sind die absoluten Werte einzusetzen.

Der Gütegrad ${\displaystyle \eta _{\mathrm {WP} }}$ einer Wärmepumpe ist die tatsächliche Leistungszahl bezogen auf die ideale Leistungszahl bei den verwendeten Temperaturniveaus. Er berechnet sich zu:

${\displaystyle \eta _{\mathrm {WP} }={\frac {\mathrm {COP} }{\mathrm {COP} _{\mathrm {max} }}}\qquad {\text{bzw.}}\qquad \mathrm {COP} =\mathrm {COP} _{\mathrm {max} }\cdot \eta _{\mathrm {WP} }}$

Praktisch werden Wärmepumpengütegrade ${\displaystyle \eta _{\mathrm {WP} }}$ im Bereich 0,45 bis 0,55 erreicht.

Einteilung

nach dem Verfahren

• Kompression elektrisch / Verbrennungsmotor
• Absorption (zum Beispiel Ammoniakabsorptionskältemaschine, Absorption von Wasser in konzentrierter Säure wie Schwefelsäure)
• Adsorption (zum Beispiel Adsorption und Desorption eines Stoffes an einer Oberfläche wie Aktivkohle oder einem Zeolith, dabei wird die Adsorptionswärme frei oder auch die Desorptionswärme aufgenommen)
• Peltier-Effekt
• Magnetokalorischer Effekt

nach der Wärmequelle

• Außenluft
• Abluft
• Grundwasser (mit Schluckbrunnen)
• Oberflächenwasser
• Erdwärme
  • Erdwärmesonde
  • CO2-Sonde
  • Direktverdampfer-Sonde mit Kältemittel gefüllt
  • Spiralkollektor
  • flächig verlegter Wärmeübertrager mit Soleflüssigkeit befüllt
  • flächig verlegter Wärmeübertrager mit Kältemittel befüllt
  • thermisch aktivierte Fundamente
• Abwärme von industriellen Anlagen
• Abwasserwärmerückgewinnung (AWRG)

nach der Wärmenutzung

• Kühlen
• Gefrieren
• Warmwasser
• Heizung
  • mit Fußbodenheizung
  • mit Heizkörpern/Radiatoren
  • mit Klima-Konvektoren

nach der Arbeitsweise

Es gibt verschiedene physikalische Effekte, die in einer Wärmepumpe Verwendung finden können. Die wichtigsten sind:

• Die Verdampfungswärme bei Wechsel des Aggregatzustandes (flüssig/gasförmig);
• die Reaktionswärme bei Mischung zweier verschiedener Stoffe;
• die Temperaturabsenkung bei der Expansion eines (nicht idealen) Gases (Joule-Thomson-Effekt);
• der thermoelektrische Effekt;
• das Thermotunneling-Verfahren;
• sowie der magnetokalorische Effekt.

in der Gebäudetechnik

Wärmepumpen werden vielfach auch zur Erwärmung von Wasser für die Gebäudeheizung (Wärmepumpenheizung) und Bereitstellung von Warmwasser eingesetzt. Eingesetzt werden können Wärmepumpen sowohl alleine, in Kombination mit anderen Heizungsarten, sowie in Fern- und Nahwärmesytemen. Zu letzterem zählt z. B. die Kalte Nahwärme. Üblich sind die folgenden Kombinationen (Abkürzungen in Klammern):

• Wasser/Wasser-Wärmepumpe (WWWP) mit Entzug der Wärme aus dem Grundwasser über Förder- und Schluckbrunnen, aus Oberflächenwässern oder Abwässern,
• Sole/Wasser-Wärmepumpe (SWWP), als Wärmequellen dienen:
  • Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren (Spiralkollektoren, Grabenkollektoren, Erdwärmekörbe etc.)
  • die Sonnenenergie über Sonnenkollektoren und Pufferspeicher
  • der Umgebung über Massivabsorber, Energiezaun, o.ä
• Luft/Wasser-Wärmepumpe (LWWP) mit Entzug der Wärme aus Abluft oder Aussenluft, seltener auch mit Vorerwärmung durch Erdwärmetauscher, Fassadenkollektoren oder ähnlichem; preiswert und häufig verwendet
• Luft/Luft-Wärmepumpen (LLWP) werden nur in großen Gebäuden zur Erwärmung oder Kühlung der Zuluft von Lüftungsanlagen (Klimaanlagen) verwendet.

Bauformen

Die Kompressions-Wärmepumpe

nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. In ihr zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf, das, angetrieben durch einen Kompressor, die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt.

Die Absorptions-Wärmepumpe

nutzt den physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase. Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst oder ausgetrieben.

Die Adsorptions-Wärmepumpe

arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem „Adsorbens“, an dem das Kältemittel ad- oder desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen. Da das Adsorbens nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, kann der Prozess nur diskontinuierlich ablaufen, indem zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt wird.

Elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe

Die elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe stellt den Hauptanwendungsfall von Wärmepumpen dar. Das Kältemittel wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es wird von einem Verdichter angesaugt, verdichtet und dem Verflüssiger zugeführt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager in dem die Verflüssigungswärme an ein Fluid – zum Beispiel an einen Warmwasserkreis oder an die Raumluft – abgegeben wird. Das verflüssigte Kältemittel wird dann zu einer Entspannungseinrichtung geführt (Kapillarrohr, thermisches oder elektronisches Expansionsventil). Durch die adiabate Entspannung wird das Kältemittel abgekühlt. Der Saugdruck wird durch die Entspannungseinrichtung in Kombination mit der Förderleistung des Verdichters in der Wärmepumpe so eingestellt, dass die Sattdampftemperatur des Kältemittels unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. In dem Verdampfer wird somit Wärme von der Umgebung an das Kältemittel übertragen und führt zum Verdampfen des Kältemittels. Als Wärmequelle kann die Umgebungsluft oder ein Solekreis genutzt werden, der die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Das verdampfte Kältemittel wird dann von dem Verdichter angesaugt. Aus dem oben beschriebenen Beispiel ist ersichtlich, dass durch Einsatz der elektrisch betriebenen Wärmepumpe bei dem vorausgesetzten Temperaturniveau kein wesentlich höherer thermischer Wirkungsgrad gegenüber der konventionellen Direktbeheizung möglich ist. Das Verhältnis verbessert sich zugunsten der elektrisch angetriebenen Wärmepumpe, wenn Abwärme auf hohem Temperaturniveau als untere Wärmequelle genutzt werden kann oder die Geothermie auf hohem Temperaturniveau unter Verwendung eines geeigneten Erdwärmekollektors genutzt werden kann.

Geschichte

Dieser Abschnitt bedarf einer Überarbeitung: Hier sollte besser Fließtext stehen, außerdem fehlen Belege.
Bitte hilf mit, ihn zu verbessern, und entferne anschließend diese Markierung.

• 1824 veröffentlichte der Franzose Carnot Grundsätze zur Wärmepumpe.
• 1834 baute der Amerikaner Jacob Perkins die erste Kompressionskältemaschine mit dem Arbeitsmittel Diethylether. Allerdings neigte dieses Arbeitsmittel dazu, in Verbindung mit Luft zu explodieren. Dieser Umstand erschwerte den damals geplanten Einsatz dieser Geräte auf Schiffen.^[7]
• 1852 konnte Lord Kelvin nachweisen, dass Kältemaschinen auch zum Heizen verwendet werden können. Außerdem konnte er zeigen, dass zum Heizen mittels Wärmepumpe weniger Primärenergie benötigt wird als zum direkten Heizen, weil die von der Wärmepumpe aufgenommene Wärmeenergie aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erde) stammte und daher einen Energiegewinn brachte.
• 1857 errichtete und betrieb die Saline Ebensee, Oberösterreich, eine wirtschaftliche Soleverdampfung nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks. Dabei diente die Wärmepumpe – nach einem Entwurf von Peter von Rittinger – zur Salzgewinnung.^[8]
• 1860–1870 wurden Kompressionskältemaschinen und Absorptionskältemaschinen intensiv erforscht. Zunächst dienten die gebauten Kältemaschinen der Eisherstellung. Erst später wurde mit den Kältemaschinen auch direkt gekühlt. Verwendung fanden die Kältemaschinen vor allem in Bier-Brauereien und anderen Lebensmittel-Industrien.
• 1871: Der Amerikaner John Gorrie erhält ein US-Patent^[9] auf seine Eismaschine, die er auf der Grundlage des Kühlgerätes von Jacob Perkins entwickelt hatte. Anlass für seine Entwicklungen war die gewünschte Kühlung von Krankenzimmern während einer damaligen Gelbfieberepidemie.
• 1912: Der schweizerische Ingenieur Heinrich Zoelly erhält ein Patent auf eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe mit einem umgekehrt zu einer Kompressionskältemaschine funktionierenden Kreisprozess, der die Wärme dem Boden entnimmt.^[10]
• Nach dem Ersten Weltkrieg begann der Siegeszug des Kühlschrankes in Privathaushalten vorwiegend in den vom Krieg verschonten USA.
• 1919: Durch die Erfahrungen der Versorgungsknappheit mit Brennstoffen nach dem Ersten Weltkrieg kam in Ländern wie der Schweiz die Diskussion zum Einsatz von Wärmepumpen auf. Zur ersten Umsetzung vergehen fast 20 Jahre.
• Beginnend in den 1920er Jahren werden in den USA Klimaanlagen dezidiert auch mit Heizfunktionen konzipiert und beworben. Die Leistungszahl dieser Anlagen im Wärmepumpenbetrieb ist bescheiden.
• 1929 – Weltwirtschaftskrise. Es wurde versucht, wirtschaftlich sehr rentable Anlagen zu errichten.
• 1938: Die ersten größeren Wärmepumpenanlagen zur Beheizung des Zürcher Rathaus mit der Wärme der Limmat werden in Betrieb genommen. 1942/1943 folgen Gebäude der Kantonalen Verwaltung in der Stadt Zürich^[11]
• 1945: Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den USA in Betrieb.
• 1968: Das erste erdgekoppelte Wärmepumpen-System mit Niedertemperatur-Fußboden-Flächenheizung unter Verwendung von bifilar verlegten Heizrohren aus thermoplastischem Kunststoff wurde in Deutschland durch seinen Entwickler Klemens Oskar Waterkotte in Betrieb genommen.^[12]
• 1978: Das Gesetz zur Förderung der Modernisierung von Wohnungen und zur Einsparung von Heizenergie begünstigt den Einbau von Wärmepumpen.
• 1981: Eine Wärmepumpe mit Zweitakt-Erdgasmotor mit 2400 kW Nutzwärme kommt in Deutschland zum Einsatz. Der Erdgasmotor besitzt eine Leistung von 1300 kW. Die Leistungszahl beträgt 3,8. Circa 350 verbrennungsmotorgetriebene Wärmepumpen sind bereits im Einsatz.^[13]
• 2015 wurde erstmals ein Kühlschrank vorgestellt, der den magnetokalorischen Effekt nutzt. Neben einem praktisch lautlosen Betrieb ermöglicht dieser Kühlschrank Energieeinsparungen von rund 35 % gegenüber herkömmlichen Kühlschränken mit Kompressor-Wärmepumpen.^[14]

Siehe auch

• Wärmepumpen-System-Modul

Literatur

• Hermann Recknagel, Ernst-Rudolf Schramek, Eberhard Sprenger: Taschenbuch für Heizung Klimatechnik. 76. Auflage. Oldenbourg, München 2014, ISBN 978-3-8356-3325-4.
• Maake-Eckert: Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik. C. F. Müller, Karlsruhe 2000, ISBN 978-3-7880-7310-7.
• Marek Miara et al.: Wärmepumpen – Heizen – Kühlen – Umweltenergie nutzen. BINE-Fachbuch, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8167-9046-4 (Grundlagen mit Schwerpunkt Anlagentechnik, Monitoringerfahrungen, aktuelle Technologie).
• Klaus Daniels: Gebäudetechnik, Ein Leitfaden für Architekten und Ingenieure. VDF, Zürich 2000, ISBN 3-7281-2727-2.
• Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen – Wohnwert steigern – Umwelt schonen. Broschüre von der Deutschen Energie-Agentur, Berlin 02/2007, S. 33–36 (online PDF 46 Seiten 2,6 MB).
• Thorsten Schröder, Bernhard Lüke: Wärmequellen für Wärmepumpen. Dortmunder Buch, Dortmund 2013, ISBN 978-3-9812130-7-2.
• Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher: Regenerative Energien in Österreich. Grundlagen, Systemtechnik, Umweltaspekte, Kostenanalysen, Potenziale, Nutzung. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0839-4.
• Jürgen Bonin: Handbuch Wärmepumpen. Planung und Projektierung. Herausgegeben von DIN, Beuth, Berlin / Wien / Zürich 2012, ISBN 978-3-410-22130-2.

Weblinks

• Wärmepumpen-Marktplatz NRW (Energieagentur NRW)
• Agentur für Erneuerbare Energie: Intelligente Verknüpfung von Strom- und Wärmemarkt. Die Wärmepumpe als Schlüsseltechnologie für Lastmanagement im Haushalt. Renews Spezial, Nov. 2012 (PDF; 2,4 MB)
• Wärmepumpe: Eine kritische BUND-Analyse
• Förderung Wärmepumpen – Informationsportal zur Fördermöglichkeiten von Wärmepumpen in Deutschland
• Wärmepumpen: Die Heiztechnik-Alternative (FIZ Karlsruhe / BINE Informationsdienst)
• Wärmepumpen-Informationen (Fraunhofer ISE)
• Fachwissen: Elektrisch betriebene Wärmepumpen
• Ihr-Wärmepumpen-Buch (80 Seiten; PDF; 7,3 MB)

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen – Wohnwert steigern – Umwelt schonen, Broschüre von der Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) (www.dena.de) 02/2007, S. 33–36.
2. 1 2 Landolt Börnstein, New Series VIII/3C, Stichwort: Heat pumps, S. 608–626.
3. ↑ Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen.
4. ↑ Energieeinsparung in Gebäuden: Stand der Technik ; Entwicklungstendenzen,bei Google Books, Seite 161, abgerufen am 16. August 2016.
5. ↑ Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung
6. ↑ WPZ-Buchs
7. ↑ Geschichte von Wärmepumpen. In: ihre-waermepumpe.de. Abgerufen am 28. Oktober 2016. 
8. ↑ Walter Rieder: 400 Jahre Salinenort Ebensee: Von 1898 bis zur Gegenwart, Band 2. 2007, ISBN 3-901572-12-0, S. 63.
9. ↑ John Gorrie: Improved process for the artificial production of ice. 6. Mai 1851 (google.com [abgerufen am 28. Oktober 2016]). 
10. ↑ Elias Wirth: Aus der Entwicklungsgeschichte der Wärmepumpe. In: Schweizerische Bauzeitung. Jahrgang 73, Nr. 42 (online [abgerufen am 17. Mai 2015]). 
11. ↑ Geschichte der Wärmepumpe Schweizer Beiträge und internationale Meilensteine Bundesamt für Energie, Bern 2008.
12. ↑ Waterkotte, K. (1968): Erdreich-Wasser-Wärmepumpen-System für ein Einfamilienhaus. ETA elektrowärme int. 30/A, S. 39–43, Essen.
13. ↑ Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, Verlag Moderne Industrie, Jahresband 1982, S. 527 (Stichwort: Wärmepumpen.).
14. ↑ Magnet ersetzt den Kompressor bei Kühlschränken. In: ingenieur.de, 7. Januar 2015. Abgerufen am 11. September 2016.