Letzte Aktualisierung: 17.12.2022

Anzeige

PV-Anlage: Bis zu 37% sparen!

Wir sparen für Sie bis zu 37% - durch unseren Experten-Vergleich!
Jetzt Preise vergleichen!

Das Geheimnis der Heißgas-Wärmepumpe: Prinzip & Technik einfach erklärt

  • Eine Wärmepumpe mit Heißgas-Wärmeauskopplung besitzt 2 Wärmeauskopplungskreisläufe, und zwar für Niedertemperatur (~ 35 - 40 °C) und für „Hochtemperatur“ (~ 60 - 65 °C).
  • Die aus dem Niedertemperatur-Heizkreislauf auskoppelbare Heizwärme kann unmittelbar für Niedertemperatur-Heizflächen wie z. B. eine Fußbodenheizung genutzt werden. Die aus dem Hochtemperatur-Heizkreislauf ausgekoppelte Heizwärme kann z. B. für den Warmwasserbedarf genutzt werden.
  • Im Kältekreislauf der Wärmepumpe können dann ca. 10% bis 15% der Leistung auf einem sehr hohen Temperaturniveau genutzt werden. Ohne Heißgas-Wärmeauskopplung kann die gesamte Wärmepumpen-Heizleistung im Niedertemperatur-Kreislauf genutzt werden.
  • Wenn bei gleich bleibender Verflüssigungstemperatur die Heißgastemperatur steigt, fällt mehr Enthitzungsleistung an, da das Heißgas um einen größeren Betrag abgekühlt werden muß.
  • Die Wärmepumpen-Leistungszahl hängt dabei nach wie vor von der vom Wärmeverteilsystem benötigten Vorlauftemperatur ab. Der Anteil der Heißgasauskopplung nimmt mit größer werdendem Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Wärmesenke zu.
  • Heißgas wird nicht nur zum Heizen eingesetzt. Die Heißgasabtauung ist neben der Prozeßumkehr eines der zwei wesentlichen Verfahren, um einen bereiften Verdampfer vom Eisansatz zu befreien.

Wärmepumpen-Experten in Ihrer Nähe finden & kostenloses Angebot online anfordern!

Jetzt Ihre Fachbetriebe finden!
Anzeige

Wärmepumpe im Rundum-Sorglos-Paket!

Lass Dir jetzt von unseren Experten in wenigen Minuten Dein ideales Wärmepumpen-Angebot zusammenstellen!
Jetzt kostenloses Angebot anfordern!

Was ist der Vorteil einer Heissgas-Nutzung?

Bei der Kompression des Kältemittels in einer Wärmepumpe entstehen hohe Temperaturen mit kleinem Volumen, die dann an ein Medium mit großem Volumen übertragen wird. Daraus resultiert eine Erwärmung, die gerade für Niedertemperaturanwendung effizient nutzbar ist.

Die gleichzeitige Erhitzung von Brauchwasser bedarf in diesem System jedoch einer höheren Kompression und bedingt somit eine höheren Stromverbrauch und auch einen schnelleren Verschleiß der Wärmepumpe. Zudem sinkt die Gesamteffizienz der Wärmepumpe.

Aufgrund der ausgekoppelten Wärmemenge sowie der etwas geringeren durchschnittlichen Temperatur verringert sich zwar die Leistung und die Leistungszahl für den Heizbetrieb minimal. Dieser Effekt wird jedoch aufgewogen, indem die Laufzeit mit hohen Temperaturen für die Trinkwassererwärmung reduziert und damit die Gesamteffizienz der Wärmepumpe erhöht wird.

Die Entladung des Heißgases, das zwischen Verdichter und Verflüssiger fließt (Heißgasleitung), stellt in diesen Anwendungsfällen, in denen unterschiedlich hohe Temperaturen - mit einem Schwerpunkt auf der Bereitstellung von niedertemperierter Heizwärme - benötigt werden, daher eine gute Option dar, die Effizienz der Wärmepumpe bei einer kombinierten Heiz- und Brauchwasserbereitung zu erhöhen.

Die Heißgasauskopplung realisiert bei der Brauchwassererwärmung Temperaturen von häufig über 70 °C, sodass z. B. das Nachheizen mit einem direktelektrischen Heizstab entfällt. Damit werden zugleich auch die gängigen Normen im Bereich Trinkwarmwasser erfüllt. Auch Zirkulations- und Verteilverluste insbesondere in Mehrfamilienhäusern können so reduziert werden. So kann letzten Endes auch der Stromverbrauch für die Trinkwassererwärmung deutlich gesenkt werden.

Durch die Heißgasauskopplung bedingte "ruhigere" Betriebsweise der Wärmepumpe vermindert sich zudem der Verschleiß des Verdichters, sodass die Lebensdauer der Wärmepumpe ansteigt. Die Heißgas-Wärmepumpe macht sich dabei eine typische physikalische Eigenschaft des Kältemittels zunutze.

Wie funktioniert die Heißgas-Auskopplung?

Nach der Kompression fließt das flüssige, unter hohem Druck stehende Kältemittel in die Drossel. Das Drosselventil (auch Expansionsventil) sorgt dafür, dass sich der Druck des Kältemittels abbaut und die passende Menge des Kältemittels zum Verdampfer strömt, sodass der für den jeweiligen Anwendungsfall gewünschte Heizzweck erfüllt werden kann. Ohne die Wärmepumpen-Drossel bliebe der Druck des Kältemittels zu hoch.

Experten-Wissen: Bei der Saugdrosselregelung unterscheidet man die einfache Saugdrosselregelung von der mit Heissgas-Bypass. Bei der Saugdrosselregelung mit Heißgas-Bypass wird die Verdichterkühlung durch Ersatzgas bewirkt, das nicht über den Verdampferkreislauf fließt. Es ist dadurch möglich, die Verdampferleistung im gesamten Bereich von 100 bis 0 % stetig zu regeln. Auch durch Teilen und Umlenken des Heissgasstroms lässt sich ein Kältekreislauf regeln. Dies geschieht entweder durch eine direkte Nebenschlussleitung, einen Heissgas-Bypass zwischen der Druck- und Saugseite am Verdichter oder durch einen indirekten Heissgas-Bypass zum Verdampfer.

Beim Druckabbau in der Drossel verdampft ein Teil des Kältemittels. Für das Verdampfen ist Wärme erforderlich, die der Kältemittelstrom dem eigenen Energieinhalt entnimmt, woraus die Abkühlung des Kältemittels resultiert. Beim Heißgasprozess schließt sich nun eine weitere Überhitzung des Dampfs durch einen internen Wärmeübertrager an, sodass später eine höhere Heißgastemperatur resultiert.

Der überhitzte Dampf strömt dann in den Kompressor, der den Druck erhöht, sodass die Temperatur des Kältemitteldampfs stark ansteigt. Diese hohe Temperatur lässt sich nun z. B. für das Erhitzen des Warmwassers auskoppeln. Nach der Auskopplung des Heißgases kondensiert das Kältemittel dann vollständig. Danach erfolgt eine weitere Unterkühlung des flüssigen Kältemittels mit dem Heizungsrücklauf, sodass mehr Umweltenergie aufgenommen werden kann.

Durch die Heißgasauskopplung wird die Kondensationstemperatur im Kältekreis nicht verändert, sodass sich das Temperaturniveau der Heizwärmeerzeugung nicht wesentlich verändert.

Welche Hersteller bieten Heißgas-Ladetechnik an?

Die Heißgasentwärmung, auch als Lösung zur Brauchwassererwärmung, hat sich zwischenzeitlich etabliert. Bekannte Anbieter von Wärmepumpen mit Heißgas-Nutzung sind Bartl Wärmepumpen, iDM Energisysteme, Johnson Controls oder auch Stiebel Eltron.

Bartl Wärmepumpen

BARTL setzt seit vielen Jahren für die Brauchwasserbereitung eine Heißgasentwärmung ein. Bei BARTL werden nach eigenen Angaben über 90 % aller ausgelieferten Wärmepumpen mit Technik zur Heißgasentwärmung ausgestattet.

iDM Energiesysteme

Wärmepumpen wie die von IDM besitzen zur Nutzung des Heißgases einen weiteren Wärmeübertrager, der die höhere Temperatur in den oberen Bereich des Pufferspeichers einspeist. Somit wird noch nicht das Brauchwasser selbst erwärmt, sondern nur Heizungswasser im Pufferspeicher. Erst bei Bedarf erhitzt die dort gespeicherte Wärme über einen Plattenwärmetauscher das frische Trinkwasser.

Johnson Controls (York)

Johnson Controls bietet mit der Marke York ein breites Portfolio an Wärmepumpen an. Hierzu gehören auch Wärmepumpen bzw. reversible Kaltwassersätze mit elektronischem Heißgaseinspritzsystem.

Stiebel Eltron

Stiebel Eltron bietet u.a. die kaskardierbare Sole/Wasser-Wärmepumpe WPE-I 44 H 400 Premium mit Heißgasauskopplung an. Die Heißgasauskopplung kann einfach angeschlossen werden und ermöglicht Temperaturen von über 70 °C im oberen Speicherbereich. Heizungsseitig können auch höhere Temperaturen von bis zu 65 °C realisiert werden, sodass sich die WPE-I 44 H 400 Premium auch als Altbau-Wärmepumpe eignet.

Technik der Heißgasabtauung im Vergleich

Heißgas wird nicht nur zum Heizen eingesetzt. Die Heißgasabtauung ist neben der Prozeßumkehr eines der zwei wesentlichen Verfahren, um einen bereiften Verdampfer vom Eisansatz zu befreien. Bei der Heißgasabtauung herkömmlicher Wärmepumpen wird das heiße Kältemittel nach der Verdichtung statt in den Kondensator über ein Dreiwegeventil in den Verdampfer geleitet, um diesen abzutauen.

Im Vergleich zur elektrischen Abtauung von außen haben die Heißgas- und Prozeßumkehr-Abtauung den Vorteil, den Verdampfer sehr gleichmäßig verteilt zu erwärmen, wobei dem stärksten Reifansatz ohne große Verluste die meiste Wärme zugeführt wird.

Sowohl bei der Heißgasabtauung als auch der Prozessumkehr kann sich nach der Abtauphase noch flüssiges Kältemittel im Verdampfer befinden, das mit zusätzlichem Energieaufwand eliminiert werden muss, um Tropfenschläge am Verdichter der Wärmepumpe zu vermeiden.

Zudem hat sich der Gaskühler bzw. Kondensator während der Abtauung abgekühlt und muss zunächst wieder aufgeheizt werden, wodurch die Heizleistung nach Beendigung der Abtauung nur langsam wieder steigt.

Grundsätzlich ist aber festzustellen, dass der Abtauenergieaufwand im Verhältnis zum Gesamtenergiebedarf relativ gering ist. Dadurch unterscheiden sich die verschiedenen Abtauverfahren im Wesentlichen nur geringfügig.

Gut beraten: Wärmepumpen-Anbieter in Ihrer Nähe finden & kostenlos anfragen!

Jetzt Ihre Fachbetriebe finden!
Anzeige

PV-Anlage & Wärmepumpe kombinieren!

Unsere Experten erstellen Dir in wenigen Minuten ein Komplett-Angebot nach Deinen Wünschen. Digital & kostenlos.
Jetzt kostenloses Angebot anfordern!

Häufige Fragen (FAQ)

Was versteht man unter einer Heißgasauskopplung?

Eine Wärmepumpe mit Heißgas-Wärmeauskopplung besitzt 2 Wärmeauskopplungskreisläufe für Niedertemperaturen und Hochtemperaturen. Die aus dem Hochtemperatur-Heizkreislauf ausgekoppelte Heißgaswärme kann für den Warmwasserbedarf genutzt werden.

Wie heiß wird Heißgas?

Die Heißgastemperaturen können im Winter deutlich über 100°C, teilweise bis auf 120°C je nach Wärmepumpe ansteigen. Ob und wann eine Fehlfunktion vorliegt, ist nur geräte- und anwendungsindividuell zu beurteilen.

Was ist eine Heißgasabtauung?

Bei der Heißgasabtauung wird das heiße Kältemittel nach der Verdichtung statt in den Kondensator über ein Ventil in den Verdampfer geleitet, um diesen abzutauen.

Weitere Informationen zur Technik von Wärmepumpen

Kostenlose Angebote anfordern:

Das könnte Sie auch interessieren:

  • Heizung planen

    Mit unserem Heizungsplaner ermitteln Sie einfach online ein Heizungskonzept, das Ihre Heizwärmeanforderungen am Besten erfüllt. Dabei richtet sich die…

    Heizung planen
  • Solarrechner

    Mit unserem Online-Solarrechner können Sie sofort prüfen, ob sich Ihr Dach für eine Photovoltaik-Anlage technisch eignet und finanziell lohnt. Mit nur wenigen…

    Solarrechner
  • Dämmung berechnen

    Mit unserer Online-App "Dämmkostenrechner" ermitteln Sie in wenigen Schritten einfach & unkompliziert, welche Dämmung in welcher Dicke wie viel kostet, was sie…

    Dämmung berechnen

Ihre Suchanfrage wird bearbeitet