Wärmepumpe

Prozess-Schema einer WP

Die Wärmepumpe (WP) ist eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau unter Energiezufuhr auf ein höheres Temperaturniveau transportiert. Physikalisch korrekt ausgedrückt fördert die WP Entropie aus einem System mit tiefer Temperatur in ein System mit hoher Temperatur. Weil der zugeordnete Energiestrom bei tiefer Temperatur kleiner ist als bei hoher, muss die WP dem Entropiestrom eine Prozessleistung zuführen. Eine WP darf als rüchwärts laufende Wärmekraftmaschine angesehen werden.

Eine WP kann ein System kühlen oder heizen: bei der Kühlung wird Entropie an die Umwelt weggepumpt; beim Heizen wird Entropie von der Umwelt ins System hinein gefördert:

• Kühl- oder Gefrierschrank: Entropie wird im Innern des Kühlgerätes mittles Kühlschlangen aufgenommen über einen Wärmetauscher an die Umgebung weggepumpt;
• Klimaanlage: Entropie wird aus dem Gebäude an die Umgebung abgepumpt;
• Kunsteisherstellung: Entropie wird dem Wasser entzogen, bis es gefriert;
• Wärmepumpe bei Gebäuden: Entropie wird aus der Umgebungsluft, einem Gewässer, dem Grundwasser oder dem Boden entzogen und ins Gebäude hinein gepumpt.

Unterschiedliche Effekte kommen bei Wärmepumpe zur Anwendung:

• Entropieaufnahme oder -abgabe durch Volumenänderung des Arbeitsmediums (latente Entropie)
• Entropieaufnahme oder -abgabe durch Verdampfen oder Kondensieren des Arbeitsmediums (Verdampfungentropie)
• Entropieaufnahme oder -abgabe durch Mischen oder Entmischen zweier verschiedener Stoffe;
• Temperaturänderung durch isentrope Expansion oder Kompression;
• thermoelektrische Kopplung;