Wärmepumpe

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,
ich habe dieses Forum jetzt schon öfter angesehen und war positiv überrascht über die Qualität und Menge der Antworten die auf Fragen gegeben wurden. Hoffentlich kann mir auch geholfen werden.

Ich habe nur ein paar simple Fragen, die ich auch nach längerer Recherche im Internet nicht beantworten konnte:
Die üblichen Wärmepumpen haben auf der Hochdruckseite Temperaturen von maximal 60 Grad Celsius (behaupte ich jetzt mal so).

Besteht die Möglichkeit auf der Hochdruckseite höhere Temperaturen mit Hilfe eines anderen Kältemittels zu erreichen? Vorrausgesetzt auf der Niederdruckseite ist die Temperatur auch schon höher als üblich (z. B. 60 Grad).

Wenn das möglich ist, könnte man dann eine Wärmepumpe (beispielsweise die eines Kühlschrankes), allein durch den Austausch des Kältemittels dahingehend umfunktionieren?
Möglicherweise würde es dann zu Problemen mit der Verdichtertemperatur kommen?

Bei Wikipedia glaub ich hab ich gesehen, dass Wasser als Kältemittel genutzt werden kann. Vorraussetzung sind dann Temperaturen von mehr als 100 Grad auf der Niederdruckseite?

Die Fragen sind unabhängig von Wirtschaftlichkeit und Sinn einer solchen Wärmepumpe. Mich interessiert nur ob es theoretisch möglich ist.

Vielen Dank schonmal für die kleine Nachhilfe.

Gruß Benny

#2

Hallo Benny,

Besteht die Möglichkeit auf der Hochdruckseite höhere
Temperaturen mit Hilfe eines anderen Kältemittels zu
erreichen? Vorrausgesetzt auf der Niederdruckseite ist die
Temperatur auch schon höher als üblich (z. B. 60 Grad).

Der „Trick“ bei einer Wärmepumpe mit Kompressor beruht auf dem Phasenübergang von flüssig zu gasförmig.

Die Flüssigkeit wird verdampf, wobei Energie in form von Wärme der Umgebung entzugen wird.
Danach wird das Gas komprimiert, wodurch es sich weiter erwärmt.
Nun gibt man möglichst viel dieser Wärme wieder an die Umgebung ab.
Das wieder abgekühlte Gas expandiert man nun wieder wodurch es sich wieder abkühlt und, bei richtiger Dimensionierung, wieder flüssig wird.

Wenn man ein Gas komprimiert erwärmt es sich. Wenn wir jetzt ein System ohne Verluste betrachten, hat das Gas, wenn es wieder auf das ursprünliche Volumen ausgedehnt wird, wieder die selbe Temperaur wie vorher. Verliert es aber Energie in Form von Wärme in der komprimierten Phase, so hat es nach dem Expandieren eine niedere Temperatur als am Anfang.

Wie du lesen konntest steht in der ganzen Beschreibung nur „flüssig“ und „gasförmig“.
Somit funktioniert das mit jedem Stoff im passenden Temperaturbereich.

Rein Theoretisch funktioniert das auch mit dem Übergang zwischen fest und flüssig, sofern die flüssige Phase komprimierbar ist, was z.B. bei Wasser nicht so recht funktioniert. Technisch ergiebt sich noch das Problem, dass feste Stoffe nicht so einfach durch Rohre zu kriegen sind, aber das Problem wäre lösbar.

Bei den ganzen Betrachtungen haben wir ja einen sinnvollen Wirkungsgrad ausgeklammert.

Rein Theoretisch könnte man durch wechseln der Kühlmittels den Temperaturbereich verschieben.
Praktisch wird dann aber das Material nicht unbedingt mitmachen und der Kompressor wird auch eine sehr kritische Komponente sein.

Die Regelung müsste natürlich auch an die veränderten Parameter angepasst werden.

MfG Peter(TOO)

#3

Danke, das hat mir weitergeholfen.