Was bedeuten Direktverdampfung und Direktkondensation?

Es gibt  neben den unterschiedlichen Erschließungsquellen (Erde, Wasser, Luft) auch unterschiedliche Prinzipien, nach denen eine Wärmepumpe aufgebaut ist. Eines nennt sich Direktverdampfung und -kondensation. Wie es funktioniert, erfahren Sie hier.

 

Direktverdampfung mit der Wärmepumpe

Bei der Direktverdampfung läuft das Kältemittel der Wärmepumpe direkt innerhalb des in der Erde verlegten Rohrsystem zum Wärmetauscher im Wasserspeicher. Das flüssige Kältemittel strömt in den Rohren direkt in die Erde, verdampft dort und wird im Kompressor der Wärmepumpe verdichtet. Danach erwärmt das heiße, gasförmige Kältemittel das Heizwasser für das Heizungssystem. Es entfallen beide Wärmetauscher und die Umwälzpumpe. Vorteile: weniger Bauteile, mehr Effizienz.

 

Direktkondensation im Wasserspeicher

Das Prinzip der Direktkondensation  kommt im Wasserspeicher zur Geltung. Speicher und Wärmepumpe benötigen Strom, um die Wärme zur Warmwasserbereitung und zum Heizen zu nutzen. Ziel ist es, mit minimalen Reibungsverlusten und im optimalen Verhältnis zu den Stromkosten Wärme abzugeben. Das heiße Kältemittel wird hierbei direkt in den Speicher transportiert – es kondensiert direkt im Wasserspeicher. Durch die direkte Wärmeübertragung (Kältemittel an Heizwasser) sowie die minimale Anzahl an Bauteilen nennt sich dieses Prinzip Direktkondensation.

Bei der Direktkondensation gibt die Wärmepumpe seine höchste Energie im oberen Bereich des Wasserspeichers ab. Er wird als sogenannter Heißdampf bezeichnet und erhitzt das Trinkwassers des Haushalts nahezu kostenlos.

 

Direktkondensation: der Ablauf

1: Kaltes Trinkwasser strömt bei Bedarf in den Speicher und fließt in einer Rohrwendel durch das ruhende, zunehmend heiße Speicherwasser aufwärts. Dabei findet durch das nach oben heißer werdende Wasser im Speicher ein Temperaturaustausch statt, sodass das Wasser in der Wendel zunehmend beheizt wird.

2: Das Wasser für die Fußbodenheizung wird direkt aus dem Speicherwasser gewonnen, das bei 32 °C abgezapft wird. Die Temperatur des rücklaufenden Wassers beträgt 28 °C. Erneuter Wärmeaustausch im unteren Teil des Speichers bewirkt, dass das erneut zulaufende Wasser 32 °C beträgt.

3:  Das Kältemittel der Wärmepumpe erreicht den Speicher mit einer Temperatur von 70 °C und gibt seine Energie an das Speicherwasser ab, durch welches es in einer Rohrwendel geführt wird: im oberen Teil erwärmt das so heiße Speicherwasser das Trinkwasser in der zweiten Rohrwendel, im unteren Teil des Speichers wird das Speicherwasser zur direkten Erwärmung des Wassers der Fußbodenheizung genutzt.

4:  60 °C heißes Trinkwasser verlässt den Speicher und steht zum heißen Baden zur Verfügung.

 

Die hier aufgeführte Bauweise hat die Besonderheit, dass das Trinkwasser stets frisch gezapft ist: es wird über eine eine dünne Rohwendel durch das heiße ruhende Wasser transportiert und heizt sich hierbei auf.