Absorptionswärmepumpen

Funktionsprinzip einer Absorptionswärmepumpe

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Heizen und Kühlen mit einem System

Eine energieeffiziente und umweltfreundliche Wärme- und Kühlanwendung in der TGA bietet die Absorptionswärmepumpe. Sie erzeugt Kälte und Wärme ohne den Einsatz von elektrischer Energie und kommt ohne Chlor-Fluor-Kohlenstoffe (CFC) und Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (HCFC) aus. Als Wärmequellen dient indirekt gespeicherte Sonnenenergie in Luft, Wasser und Erdreich oder direkte Sonnenenergie, aber auch Prozesswärme aus Abwasser und Abluft.

Funktion
Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe beruht auf Absorption. Im Gegensatz zur Kompressionswärmepumpe, in der ein mechanischer Verdichter arbeitet, besitzt die Absorptionswärmepumpe einen thermischen Verdichter. Dieser wird elektromotorisch angetrieben, benötigt jedoch nur eine minimale Antriebsenergie.

Luft-Wasser-Absorptionswärmepumpe
In einer reversiblen Luft-Wasser-Absorptionswärmepumpe kann der Absorptionskreislauf beispielsweise mit Erdgas gespeist werden. Die Lösung aus Wasser und Ammoniak wird in einem Generator von einem Gasbrenner erhitzt. Das Ammoniak wandelt sich hierbei in Dampf um und trennt sich vom Wasser. Der Dampf wird in einen Wärmeübertrager (Kondensator) geleitet, wo er von der Luft, d.h. von der Umgebungstemperatur, abgekühlt wird und wieder in einen flüssigen Zustand übergeht. Anschließend wird die flüssige Ammoniaklösung in einen zweiten Wärmeübertrager (Verdampfer) geleitet, in dem sie das Wasser des Außenkreislaufs abkühlt und dabei dessen Wärme aufnimmt, d.h. wieder in den dampfförmigen Zustand übergeht. Der Ammoniakdampf gelangt nun in den Absorber und trifft dort auf die Lösung, die nach der Trennung vom Ammoniakdampf im Generator (Austreiber) übrig geblieben ist. Dort kommt es nun zur Absorption: Der Ammoniakdampf wird vom Wasser absorbiert und letztlich in den ursprünglichen Aggregatzustand zurückgeführt. Die entstandene Lösung gelangt wieder in den Generator zurück und der Kreislauf beginnt von neuem.

Das Besondere der reversiblen Luft-Wasser- Absorptionswärmepumpe besteht in der Umschaltung vom Heizbetrieb auf den Kühlbetrieb und umgekehrt: Im Sommer arbeitet die Wärmepumpe wie ein Absorptionskühler und führt die den Räumen entzogene Wärme über den luftgekühlten Kondensator nach außen hin ab. Im Winter arbeitet der Absorptionskreislauf in umgekehrter Richtung und entzieht der Umgebungsluft die Wärme. Die aus der Luft gewonnene Energie und die bei der Erdgasverbrennung entstandene Wärme werden an das Heizsystem abgegeben. Dabei werden hohe Wirkungsgrade erzielt, die weit über dem Wirkungsgrad eines Brennwert-Wärmeerzeugers liegen.

Einsatzmöglichkeiten
Für größere Gebäude wie Büro- und Verwaltungsbauten ist es sinnvoll, Sonnenkollektoren in Kombination mit einer Absoptionsanlage einzusetzen, da der Kühlbedarf in der Regel mit der Intensität der Sonnenstrahlung ansteigt. Gebäude mit Fußbodenkühlung oder Innendecken-Kühlgeräten eignen sich dafür besonders. Für den Einsatz in Ein- und Mehrfamilienhäusern eignen sich gasbefeuerte Absorptionswärmepumpen, die mit einem thermischen Kompressor arbeiten. In einem gut wärmegedämmten Einfamilienhaus kann die Wärmepumpe im untersten Leistungsbereich auch zur Kühlung genutzt werden. Hier genügt eine einfache Umschaltung von Winter- auf Sommerbetrieb.

Bildnachweis: Landesinnungsverband für das Schornsteinfegerhandwerk Niedersachsen, Langenhagen

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