Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe ist klar: Ein temperaturempfindliches Medium (Kältemittel) überträgt geothermische Wärme von einer nachhaltigen Energiequelle (Erde, Wasser, Luft) auf den häuslichen Heizkreislauf. Dieses Prinzip der Wärme-Arbeitsumwandlung ist Physikprofessor*Innen und Wärmepumpenspezialist*Innen auch als "Carnot-Prozess" bekannt. Dass die Hightech Geräte von Heliotherm auch Carnot-Maschinen sind, man den Kältekreisprozess sogar umkehren kann und wie das heute im Sommer Heizkosten spart, erklärt das Team vom Technical Support im Blog.

Das Carnot-Modell

Ursprünglich begann der Carnot-Kreisprozess im Jahres 1824 als reines Gedankenexperiment im Kopf des genialen französische Physikers und Ingenieurs Nicolas Léonard Sadi Carnot. Er skizzierte die Idee einer “reversiblen Wärme-Kraft Maschine” und legte damit ganz nebenbei auch den Grundstein der modernen Thermodynamik. Die Carnot-Maschine beschreibt nämlich einen thermisch isolierten Kolben, der durch ein temperaturempfindliches Medium (z.B. Dampf oder ein Kältemittel) im Hubraum bewegt wird.

Mit Carnot’s Hilfe konnten temperaturbezogene Phänomene (zB.: Volumens- oder Aggregatsänderung) also endlich auch in die Theoriesprache der Mechanik übersetzt werden - und umgekehrt. Dieses Gedankenmodell ermöglichte es nicht nur die Funktion der gerade aufkommenden Dampfmaschine theoretisch zu beschreiben, Nicolas Carnot erfand mit seinem umkehrbaren Wärme-Kraft-Maschine-Gedankenmodell auch den "Wärmetauscher": Wenn der Ausdehnungs- und Verdichtungsprozess eines Mediums nämlich in mechanische Arbeit übersetzt werden kann, dann kann umgekehrt ein Motor (Kompressor) auch Wärme “bewegen”. Und nach genau diesem Prinzip funktioniert auch der Kältekreis einer Wärmepumpe.

Die Warm-Kalt-Maschine

Das Herzstück der Wärmepumpe ist der Kompressor. Mit seiner Hilfe wird das temperaturempfindliche Arbeitsmedium im Kältekreislauf mechanisch komprimiert (Kompressor) und die vorher gesammelte Wärmeenergie aus Erde, Wasser oder Luft auf ein höheres Temperaturniveau “hochgepumpt”.  Der Wärmetauscher entzieht dem “Transportmittel” dann die komprimierte Wärme und überträgt sie direkt in den häuslichen Heizkreislauf. Bei jedem Zyklus durchläuft das Arbeitsmittel auch zwei Phasenübergänge von flüssig zu gasfförmig (im Verdampfer) und zurück (im Kondensator). Weil sich Gase energieeffizienter komprimieren lassen, kommen in Wärmepumpen ausschließlich Arbeitsmittel zum Einsatz, die auch bei sehr niedrigen Temperaturen verdampfen. So können die Heizsysteme von Heliotherm dann selbst im tiefsten Winter effizient und sparsam arbeiten.

Der effiziente Umkehrschluss

Der wirklich spannende Aspekt von Carnot’s Gedankenmodell wird bei Heliotherm aber erst im Sommer spürbar: Weil der Arbeitsprozess im Sinne der Energieerhaltung nämlich umkehrbar ist, können ausgewählte Wärmepumpen im Sommer auch kühlen. Dann funktioniert das Haus als Energiequelle, das Arbeitsmittel entzieht dem Wohnraum die Wärme und gibt sie an Luft, Erde oder Grundwasser ab. Und weil auch eine Photovoltaikanlage ganz ähnlich arbeitet, funktionieren Sonnen- und Umweltenergien am besten zusammen. Dann liefert die PV-Anlage Strom für den Kompressor und die Wärmepumpe kümmert sich rund um die Uhr vollautomatisch um Wohlfühltemperatur und Warmwasserbereitung. Spart das ganze Jahr Heiz- und Kühlkosten, versorgt auf Wunsch mit Warmwasser und wird auch noch rundum gefördert. Der nächste Heliotherm-Partnerbetrieb berät vor Ort, hilft bei den entsprechenden Anträgen und der europäische Technologiemarktführer produziert die "Carnot-Maschine" dann passgenau nach Maß.