Zur Verringerung der Verluste in Wärmepumpen-Kreisprozessen ist es nötig, deren bestimmende interne Einflüsse d. h. die Effizienz der jeweiligen Wärmepumpen-Schaltung entsprechend dem verwendeten Kältemittel zu untersuchen.

Andererseits bestimmen aber auch äußere Faktoren wie Wärmequelle und Wärmesenke die Verdampfungs- bzw. Kondensationstemperaturen.

Die Technische Universität Dresden hat in experimentellen Untersuchungen mit zwei optimierten Wärmepumpen-Schaltungen zum Teil deutliche Leistungszahlsteigerungen erreicht. 

Die Kombi-Wärmepumpe

Dieses Konzept unterscheidet sich von herkömmlichen Wärmepumpen durch die temperaturgestufte Auskopplung der Wärme. Im Ergebnis erhöht sich die nutzbare Heizleistung bei unveränderter Antriebsleistung und damit die Leistungszahl des Prozesses.

Die Verluste bei der Wärmeübertragung auf das Nutzmedium und bei der Drosselentspannung des Kältemittels werden deutlich verringert, die insgesamt einzusetzende Antriebsenergie reduziert. Bei der Kombi-Wärmepumpe lassen sich für die Warmwasserbereitung Leistungszahlsteigerungen von rund 20 Prozent erzielen. Hier liegt der eigentliche Vorteil. Denn für die Warmwasserbereitung sind – u.a. aus Hygienegründen (Legionellen) – Temperaturen von über 50 °C erforderlich.

Die Zweikreis-Wärmepumpe

Die Zweikreis-Wärmepumpe eignet sich für Heizungsvorlauftemperaturen unter 40 °C. Ideal sind Fußbodenheizungen z. B. mit Auslegungstemperaturen von 35/30 °C. Gegenüber herkömmlichen Wärmepumpen sind z. B. für die Warmwasserbereitung im Winterbetrieb nur 40 Prozent der Antriebsleistung erforderlich; im Sommerbetrieb ca. 80 Prozent. Im reinen Heizbetrieb erhöhen sich die Leistungszahlen um ca. 10 Prozent im Vergleich zur Basis-Wärmepumpe.

Daneben ermöglicht die Zweikreis-Wärmepumpe die Bereitstellung hoher Temperaturen in einem zweiten Heizkreis. Dazu wird die Wärme besonders effizient vom Kondensat auf den vom Verdichter angesaugten Dampf (das Sauggas) übertragen.

Innere Wärmeübertragung

Die innere Wärmeübertragung vom Kondensat auf das Sauggas bewirkt eine Vergrößerung der nutzbaren Heizleistung. Sie bietet damit ein zusätzliches Potenzial zur Effizienzsteigerung für herkömmliche wie für optimierte Wärmepumpen-Schaltungen.

Quelle: BINE Informationsdienst - "Neue Wärmepumpen-Konzepte für energieeffiziente Gebäude", projektinfo 14/01