![\"This](\"http:\/\/www.eere.energy.gov\/consumer\/images\/split_system_heat_pump_cooling.gif\")
Im K\u00fchlbetrieb verdampft eine Luft-W\u00e4rmepumpe ein K\u00e4ltemittel im Innenregister; w\u00e4hrend die Fl\u00fcssigkeit verdampft, entzieht sie der Luft im Haus W\u00e4rme. Nachdem das Gas komprimiert wurde, gelangt es in das Au\u00dfenregister und kondensiert, wobei es W\u00e4rme an die Au\u00dfenluft abgibt. Die durch den Kompressor und das Expansionsventil verursachten Druck\u00e4nderungen erm\u00f6glichen es dem Gas, bei einer hohen Temperatur im Au\u00dfenbereich zu kondensieren und bei einer niedrigeren Temperatur im Innenbereich zu verdampfen.<\/p><\/div>
Wie sie funktionieren<\/h2>
Das K\u00fchlsystem einer W\u00e4rmepumpe besteht aus einem Kompressor und zwei W\u00e4rmetauschern aus Kupferrohren (einer im Innen- und einer im Au\u00dfenbereich), die zur besseren W\u00e4rme\u00fcbertragung von Aluminiumlamellen umgeben sind. Im Heizbetrieb entzieht das fl\u00fcssige K\u00e4ltemittel in den \u00e4u\u00dferen Rohrschlangen der Luft W\u00e4rme und verdampft zu einem Gas. Die Innenregister geben die W\u00e4rme des K\u00e4ltemittels ab, wenn es wieder zu einer Fl\u00fcssigkeit kondensiert. Ein Umschaltventil in der N\u00e4he des Verdichters kann die Richtung des K\u00e4ltemittelstroms \u00e4ndern, um zu k\u00fchlen und die Au\u00dfenregister im Winter abzutauen.<\/p>
Wenn die Au\u00dfentemperaturen unter 40?\u31ac fallen, wird ein weniger effizientes Panel aus elektrischen Widerstandsspulen, \u00e4hnlich denen in Ihrem Toaster, f\u00fcr die Beheizung der Innenr\u00e4ume eingesetzt. Aus diesem Grund sind Luft-W\u00e4rmepumpen nicht immer sehr effizient f\u00fcr die Beheizung von Gebieten mit kalten Wintern. Einige Ger\u00e4te verf\u00fcgen jetzt \u00fcber gasbefeuerte Ersatz\u00f6fen anstelle von elektrischen Widerstandsspulen, wodurch sie effizienter arbeiten k\u00f6nnen.<\/p>
Die Effizienz und Leistung der heutigen Luftw\u00e4rmepumpen ist eineinhalb- bis zweimal h\u00f6her als die der vor 30 Jahren erh\u00e4ltlichen. Diese Verbesserung der Effizienz ist auf technische Fortschritte und Optionen wie diese zur\u00fcckzuf\u00fchren:<\/p>
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Im Heizbetrieb verdampft eine Luft-W\u00e4rmepumpe ein K\u00e4ltemittel im Au\u00dfenregister; w\u00e4hrend die Fl\u00fcssigkeit verdampft, entzieht sie der Au\u00dfenluft W\u00e4rme. Nachdem das Gas komprimiert wurde, str\u00f6mt es in das Innenregister und kondensiert, wobei es W\u00e4rme an das Innere des Hauses abgibt. Die durch den Kompressor und das Expansionsventil verursachten Druck\u00e4nderungen erm\u00f6glichen es dem Gas, bei einer niedrigen Temperatur drau\u00dfen zu verdampfen und bei einer h\u00f6heren Temperatur drinnen zu kondensieren.<\/p><\/div>
- Thermostatische Expansionsventile f\u00fcr eine genauere Steuerung des K\u00e4ltemittelflusses zum Innenregister
- Gebl\u00e4se mit variabler Drehzahl, die effizienter sind und einige der nachteiligen Auswirkungen von engen Kan\u00e4len, schmutzigen Filtern und verschmutzten W\u00e4rmetauschern ausgleichen k\u00f6nnen
- Verbesserte Spulenkonstruktion
- Verbesserter Elektromotor und zweistufiger Kompressor
- Kupferrohre, innen gerillt zur Vergr\u00f6\u00dferung der Oberfl\u00e4che. <\/li><\/ul>
Die meisten zentralen W\u00e4rmepumpen sind Split-Systeme, d. h. sie haben jeweils ein Register im Innen- und eines im Au\u00dfenbereich. Die Zu- und Abluftkan\u00e4le sind mit einem zentralen Ventilator verbunden, der sich im Innenraum befindet. <\/p>
Einige W\u00e4rmepumpen sind Komplettsysteme. Bei diesen befinden sich normalerweise sowohl die W\u00e4rmetauscher als auch der Ventilator im Freien. Die erw\u00e4rmte oder gek\u00fchlte Luft wird \u00fcber ein Kanalsystem, das durch eine Wand oder das Dach ragt, in den Innenraum geleitet. <\/p>
Auswahl einer W\u00e4rmepumpe<\/h2>
Jede W\u00e4rmepumpe f\u00fcr den Hausgebrauch, die in diesem Land verkauft wird, ist mit einem EnergyGuide-Label versehen, das die Heiz- und K\u00fchlleistung der W\u00e4rmepumpe angibt und sie mit anderen verf\u00fcgbaren Marken und Modellen vergleicht.<\/p>
Die Heizeffizienz von elektrischen Luftw\u00e4rmepumpen wird durch den Heizleistungsfaktor (HSPF) angegeben, der das Verh\u00e4ltnis zwischen der saisonalen Heizleistung in Btu und dem saisonalen Stromverbrauch in Watt darstellt. Die K\u00fchleffizienz wird durch die jahreszeitliche Energieeffizienzzahl (SEER) angegeben, die das Verh\u00e4ltnis der jahreszeitlichen W\u00e4rmeabgabe in Btu pro Stunde zur jahreszeitlichen Leistungsaufnahme in Watt darstellt.<\/p>
Der Heating Seasonal Performance Factor (HSPF) bewertet sowohl die Effizienz des Kompressors als auch die der elektrischen Widerstandselemente. Die effizientesten W\u00e4rmepumpen haben einen HSPF-Wert zwischen 8 und 10.<\/p>
Der jahreszeitbedingte Wirkungsgrad (Seasonal Energy Efficiency Ratio, SEER) bewertet die K\u00fchleffizienz einer W\u00e4rmepumpe. Im Allgemeinen gilt: Je h\u00f6her der SEER-Wert, desto h\u00f6her die Kosten. Durch die Energieeinsparungen kann sich die h\u00f6here Anfangsinvestition w\u00e4hrend der Lebensdauer der W\u00e4rmepumpe jedoch mehrmals amortisieren. Wenn Sie eine zentrale W\u00e4rmepumpe aus den 1970er Jahren (SEER = 6) durch ein neues Ger\u00e4t (SEER = 12) ersetzen, verbrauchen Sie nur halb so viel Energie, um die gleiche K\u00fchlleistung zu erbringen, was die Kosten f\u00fcr die Klimaanlage halbiert. Die effizientesten W\u00e4rmepumpen haben einen SEER-Wert zwischen 14 und 18.<\/p>
Achten Sie bei der Wahl einer elektrischen Luftw\u00e4rmepumpe auf das ENERGY STAR\u00ae-Zeichen, das an Ger\u00e4te mit einem SEER-Wert von mindestens 12 und einem HSPF-Wert von mindestens 7 vergeben wird. Wenn Sie eine elektrische Luft-W\u00e4rmepumpe kaufen und sich nicht sicher sind, ob sie die ENERGY STAR-Kriterien erf\u00fcllt, achten Sie auf dem leuchtend gelben EnergyGuide-Etikett auf eine Effizienz von 12 SEER\/7HSPF oder mehr. Pr\u00fcfen Sie bei Ger\u00e4ten mit vergleichbaren HSPF-Werten die station\u00e4re Leistung bei -8,3 Grad C, der niedrigen Temperatureinstellung. Das Ger\u00e4t mit dem h\u00f6heren Wert ist effizienter. <\/p>
Erw\u00e4gen Sie den Kauf einer W\u00e4rmepumpe mit einem HSPF-Wert von mindestens 7,7. Im September 2006 wird das US-Energieministerium eine neue Norm in Kraft setzen, die vorschreibt, dass zentrale W\u00e4rmepumpen mindestens einen HSPF-Wert von 7,7 haben m\u00fcssen. In w\u00e4rmeren Klimazonen ist der SEER-Wert wichtiger als der HSPF-Wert; in k\u00e4lteren Klimazonen sollte man sich darauf konzentrieren, den h\u00f6chstm\u00f6glichen HSPF-Wert zu erreichen.<\/p>
Dies sind einige weitere Faktoren, die bei der Auswahl und Installation von Luftw\u00e4rmepumpen zu ber\u00fccksichtigen sind: <\/p>
- W\u00e4hlen Sie eine W\u00e4rmepumpe mit einer Bedarfsabtauungsregelung. Dadurch werden die Abtauzyklen minimiert, was den zus\u00e4tzlichen Energieverbrauch und den Energieverbrauch der W\u00e4rmepumpe reduziert.
- Wenn Sie einen Elektroofen mit einer W\u00e4rmepumpe erg\u00e4nzen, sollte das W\u00e4rmepumpenregister in der Regel auf der kalten (stromaufw\u00e4rts gelegenen) Seite des Ofens platziert werden, um die h\u00f6chste Effizienz zu erzielen.
- Ventilatoren und Kompressoren machen L\u00e4rm. Stellen Sie das Au\u00dfenger\u00e4t nicht in der N\u00e4he von Fenstern und angrenzenden Geb\u00e4uden auf, und w\u00e4hlen Sie eine W\u00e4rmepumpe mit einem Au\u00dfenger\u00e4uschpegel von 7,6 bels oder weniger. Sie k\u00f6nnen diese Ger\u00e4usche auch reduzieren, indem Sie das Ger\u00e4t auf einen schalld\u00e4mpfenden Sockel stellen.
- Der Standort des Au\u00dfenger\u00e4ts kann dessen Effizienz beeintr\u00e4chtigen. Au\u00dfenger\u00e4te sollten vor starkem Wind gesch\u00fctzt werden, da dieser Probleme beim Abtauen verursachen kann. Sie k\u00f6nnen ein Geb\u00fcsch oder einen Zaun strategisch vor den Spulen platzieren, um das Ger\u00e4t vor starkem Wind zu sch\u00fctzen. <\/li><\/ul>
Siehe den Abschnitt \u00fcber Auswahl und Austausch von Heiz- und K\u00fchlsystemen<\/font> f\u00fcr Informationen zur Auswahl eines Auftragnehmers, und siehe den Abschnitt \u00fcber Dimensionierung Ihres Heizungs- und Klimatisierungssystems<\/font> f\u00fcr die richtige Gr\u00f6\u00dfenbestimmung. <\/p>
Leistungsaspekte bei W\u00e4rmepumpen<\/h2>
Einem von ENERGY STAR finanzierten Forschungsbericht zufolge weisen mehr als 50% aller W\u00e4rmepumpen erhebliche Probleme mit einem geringen Luftstrom, undichten Leitungen und einer falschen K\u00e4ltemittelf\u00fcllung auf. <\/p>
F\u00fcr jede Tonne der Klimatisierungskapazit\u00e4t der W\u00e4rmepumpe sollte ein Luftstrom von ca. 400?C500 Kubikfu\u00df pro Minute (cfm) vorhanden sein. Effizienz und Leistung verschlechtern sich, wenn der Luftstrom viel weniger als 350 cfm pro Tonne betr\u00e4gt. Techniker k\u00f6nnen den Luftstrom durch Reinigen des Verdampferregisters oder Erh\u00f6hen der Gebl\u00e4sedrehzahl erh\u00f6hen, oft sind jedoch auch \u00c4nderungen an den Rohrleitungen erforderlich. Siehe die Abschnitte \u00fcber Minimierung von Energieverlusten in Kan\u00e4len<\/font> und weiter Isolierung von Kan\u00e4len.<\/font><\/p>
K\u00e4ltesysteme sollten bei der Installation und bei jedem Serviceeinsatz auf Dichtheit gepr\u00fcft werden. Raumw\u00e4rmepumpen und Kompaktw\u00e4rmepumpen werden im Werk mit K\u00e4ltemittel bef\u00fcllt. Sie werden nur selten falsch bef\u00fcllt. Split-W\u00e4rmepumpen hingegen werden vor Ort bef\u00fcllt, was manchmal dazu f\u00fchren kann, dass entweder zu viel oder zu wenig K\u00e4ltemittel vorhanden ist. Split-W\u00e4rmepumpen mit der richtigen K\u00e4ltemittelf\u00fcllung und dem richtigen Luftstrom liegen in der Regel sehr nahe an den vom Hersteller angegebenen Werten f\u00fcr SEER und HSPF. Zu viel oder zu wenig K\u00e4ltemittel verringert jedoch die Leistung und Effizienz der W\u00e4rmepumpe.<\/p>
Um eine zufriedenstellende Leistung und Effizienz zu erzielen, sollte die F\u00fcllmenge einer Split-W\u00e4rmepumpe nur wenige Gramm von der vom Hersteller angegebenen Menge abweichen. Der Techniker muss vor der \u00dcberpr\u00fcfung der K\u00e4ltemittelf\u00fcllung den Luftstrom messen, da die Messungen des K\u00e4ltemittels nur dann genau sind, wenn der Luftstrom korrekt ist. Wenn die F\u00fcllung korrekt ist, stimmen die vom Hersteller angegebenen Temperaturen und Dr\u00fccke des K\u00e4ltemittels mit den von Ihrem Servicetechniker gemessenen Temperaturen und Dr\u00fccken \u00fcberein. \u00dcberpr\u00fcfen Sie diese Messungen mit dem Techniker. Wenn die vom Hersteller angegebenen Temperaturen und Dr\u00fccke nicht mit den gemessenen Werten \u00fcbereinstimmen, muss gem\u00e4\u00df den EPA-Normen K\u00e4ltemittel hinzugef\u00fcgt oder entnommen werden.<\/p>
Fortgeschrittene Technologien: Reverse-Cycle-K\u00e4ltemaschinen<\/h2>
Eine der bemerkenswertesten Innovationen im Bereich der Luft-W\u00e4rmepumpen ist der sogenannte Reverse Cycle Chiller (RCC). Sie bietet die Vorteile, dass der Hausbesitzer aus einer Vielzahl von Heiz- und K\u00fchlverteilungssystemen w\u00e4hlen kann, von Fu\u00dfbodenheizungen bis hin zu Umluftsystemen mit mehreren Zonen. Au\u00dferdem bietet sie das Potenzial f\u00fcr niedrigere Stromrechnungen im Winter und w\u00e4rmere Luft aus den Zuluft\u00f6ffnungen f\u00fcr mehr Komfort. <\/p>
Ein RCC ist besonders wirtschaftlich f\u00fcr reine Elektroh\u00e4user oder in Gebieten, in denen Erdgas nicht verf\u00fcgbar ist. Abh\u00e4ngig von anderen Brennstofftarifen kann sie sogar die g\u00fcnstigste Heizungsoption im Vergleich zu allen anderen Heizstoffen sein.<\/p>
Das System besteht aus einer standardm\u00e4\u00dfigen, einstufigen Luft-W\u00e4rmepumpe mit 12 SEER, die f\u00fcr die Heizlast und nicht f\u00fcr die \u00fcbliche kleinere K\u00fchllast im Sommer ausgelegt ist. Die W\u00e4rmepumpe ist an einen gro\u00dfen, stark isolierten Wassertank angeschlossen, den die W\u00e4rmepumpe je nach Jahreszeit erw\u00e4rmt oder k\u00fchlt. Die meisten Systeme verwenden einen Gebl\u00e4sekonvektor mit Kan\u00e4len, der das gespeicherte Wasser nutzt, um die Luft zu erw\u00e4rmen oder zu k\u00fchlen und sie im Haus zu verteilen. W\u00e4hrend der Heizperiode kann das Warmwasser \u00fcber ein Fu\u00dfbodenheizungssystem verteilt werden.<\/p>
Das RCC-System beseitigt einen der gr\u00f6\u00dften Kritikpunkte an Luft-W\u00e4rmepumpen, n\u00e4mlich das periodische Ausblasen von kalter Luft w\u00e4hrend des Abtauzyklus und w\u00e4hrend des anf\u00e4nglichen Starts des Heizzyklus, wenn sich die Verteilerkan\u00e4le erw\u00e4rmen. Das RCC-System l\u00f6st diese Probleme, indem es die gespeicherte W\u00e4rme im Wassertank nutzt, um die K\u00fchlschlangen abzutauen, und nicht die Raumluft. <\/p>
Mit dem RCC-System kann die W\u00e4rmepumpe auch bei niedrigen Temperaturen mit h\u00f6chster Effizienz arbeiten. Dies sorgt f\u00fcr mehr Komfort und Wirtschaftlichkeit, ohne dass elektrische Widerstandsheizregister erforderlich sind. In einer Anlage in Michigan zum Beispiel versorgte das RCC-System die Klimaanlage und ein Fu\u00dfbodenheizungssystem mit 115?\u31a0 Wasser, obwohl die Au\u00dfentemperatur minus 15?\u31ae betrug.<\/p>
Ein weiterer bedeutender Energiesparvorteil besteht darin, dass das RCC mit einem K\u00e4lte-W\u00e4rmer\u00fcckgewinner (RHR) ausgestattet werden kann. Dieser \u00e4hnelt dem \u00fcblichen W\u00e4rmetauscher, den man bei hochwertigen W\u00e4rmepumpen und Klimaanlagen findet (siehe unten). Der Hauptunterschied besteht darin, dass der RHR nicht nur w\u00e4hrend der K\u00fchlsaison Warmwasser erzeugt, sondern auch w\u00e4hrend der Heizsaison, indem er die \u00fcbersch\u00fcssige Kapazit\u00e4t des Au\u00dfenger\u00e4ts w\u00e4hrend des milderen Winterwetters nutzt, um im Wesentlichen kostenloses Warmwasser zu erzeugen. Im Sommer wird kostenloses Warmwasser erzeugt, indem die Abw\u00e4rme des Hauses zur\u00fcckgewonnen wird, solange das System auch das Geb\u00e4ude k\u00fchlt.<\/p>
Das kombinierte RCC- und RHR-System kostet etwa 25% mehr als eine Standardw\u00e4rmepumpe \u00e4hnlicher Gr\u00f6\u00dfe. Die einfache Amortisation der zus\u00e4tzlichen Kosten in Gebieten, in denen Erdgas nicht verf\u00fcgbar ist, liegt bei etwa 2?C3 Jahren.<\/p>
Fortschrittliche Technologien: K\u00e4lte-W\u00e4rmepumpe<\/h2>
Ein Unternehmen hat die Cold Climate Heat Pump entwickelt, die mit einem zweistufigen Zweizylinder-Kompressor f\u00fcr einen effizienten Betrieb ausgestattet ist, mit einem Booster-Kompressor, der einen effizienten Betrieb des Systems bis zu 15?\u31bb erm\u00f6glicht, und mit einem Plattenw\u00e4rmetauscher, dem so genannten Economizer\", der die Leistung der W\u00e4rmepumpe nach Angaben des Unternehmens bis weit unter 0?\u31ac erh\u00f6ht.<\/p>
Das System wurde von mehreren Versorgungsunternehmen im Nordwesten positiv getestet, die bekannt gaben, dass die W\u00e4rmepumpe in Vorversuchen eine 60% h\u00f6here Effizienz als Standard-Luftw\u00e4rmepumpen aufwies. <\/p>
Das Produkt wurde den Verbrauchern nie in gro\u00dfem Umfang zur Verf\u00fcgung gestellt, aber es scheint, dass die Produktion wieder aufgenommen werden kann und die W\u00e4rmepumpen bald f\u00fcr die Verbraucher erh\u00e4ltlich sein werden.<\/p>
Fortschrittliche Technologien: All-Climate W\u00e4rmepumpe<\/h2>
Eine weitere vielversprechende Technologie ist die All Climate Heat Pump, die nach Angaben des Herstellers in den k\u00e4ltesten Wintertagen ohne Zusatzheizung betrieben werden kann und f\u00fcr angenehme Innentemperaturen sorgt, selbst wenn die Au\u00dfentemperaturen unter Null fallen. Die W\u00e4rmepumpe k\u00f6nnte die Heiz- und K\u00fchlkosten um 25%?C60% senken. Das Wenatchee Valley College in Washington hat die W\u00e4rmepumpe auf dem Campus installiert und testet sie seit Oktober 2006.<\/p>
W\u00e4hrend bei den meisten W\u00e4rmepumpen der Schwerpunkt auf der K\u00fchlung liegt, wurde die All Climate Heat Pump so konzipiert, dass der Schwerpunkt auf der Heizung liegt. Die Anschaffungskosten f\u00fcr die All Climate Heat Pump sind hoch, aber wenn sie weiterhin so gut funktioniert wie vorhergesagt, machen die Energieeinsparungen \u00fcber die gesamte Lebensdauer des Systems die Anschaffungskosten mehr als wett. Die All Climate Heat Pump ist derzeit f\u00fcr Verbraucher erh\u00e4ltlich.<\/p><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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