Wie funktionieren die neuen Gaswärmepumpen?
Gaswärmepumpen nutzen Gas als primäre Antriebsenergie, den anderen Teil ihrer Leistung beziehen sie jedoch aus Umweltwärme, die aus Luft, Boden und Wasser gewonnen werden kann. Das Prinzip von Wärmepumpen ist seit Jahrzehnten bekannt: Es beruht auf der umgekehrten Wirkungsweise eines Kühlschranks. Während der dem zu kühlenden Raum Wärme entzieht und sie nach außen abgibt, gewinnt die Wärmepumpe aus der Umwelt kostenlose Wärmeenergie selbst bei niedrigen Temperaturen und speist sie in einen Heizkreislauf ein. Absorption und Adsorption
Bei den neuen Gaswärmepumpen kommen jedoch zwei neue Verfahren zum Einsatz, die unabhängig voneinander auf den zwei physikalisch-chemischen Vorgängen der Absorption und Adsorption beruhen. Bei der Absorption wird eine Flüssigkeit oder ein Gas von einer anderen Flüssigkeit aufgenommen wird. Beim ebenfalls chemisch-physikalischen Vorgang der Adsorption wird eine Flüssigkeit an der Oberfläche eines Festkörpers festgehalten. Beide Vorgänge ereignen sich unter bestimmten Bedingungen durch physikalische Einwirkungen wie Druck oder Temperatur.
Absorptions-Wärmepumpen arbeiten mit einer Ammoniak-Wasser-Mischung und Helium. Das Wärmepumpenaggregat benötigt keine mechanische Pumpe oder Kompressoren, die Arbeitsmedien zirkulieren im Gerät aufgrund der sich durch Wärmezufuhr automatisch einstellenden Dichte- und Konzentrationsunterschiede.
Im Gegensatz dazu basiert die Zeolith-Gaswärmepumpe auf dem Feststoff Zeolith und dem Prinzip der Adsorption. Zeolith ist ein Mineral, das Wasserdampf ansaugt, an sich bindet und dabei Wärme bis etwa 300 Grad Celsius abgibt. Das Gerät arbeitet mit einer Gas-Brennwertzelle, dem besagten Zeolith-Modul und Solarkollektoren.
In einem ersten Schritt wird im Zeolith-Modul Wasser mit Hilfe von Solarenergie verdampft. Diese Energie wird von den Solarkollektoren, die zu dem System gehören, „eingefangen“. Da im Modul ein Vakuum herrscht, verdampft das Wasser bereits bei niedrigen Kollektortemperaturen von rund drei Grad Celsius. Der trockene Zeolith schließt den Dampf in seinen Poren ein und erhitzt dabei stark (Adsorption). Die entstehende Wärme wird zum Heizen genutzt. Die äußere Umgebungstemperatur kann durchaus unterhalb des Gefrierpunktes liegen. Bereits wenig Sonneneinstrahlung genügt, um die Kollektoren selbst im tiefen Winter ausreichend zu erwärmen.
Wenn der Zeolith vollständig mit Wasser gesättigt ist und keine Wärme mehr abgibt, wird das Wasser mit Hilfe des Gas-Brennwertgerätes verdampft und der Zeolith getrocknet. Der Wasserdampf kondensiert an einem Wärmetauscher und gibt dabei wiederum Wärmeenergie ab (Desorption), die ebenfalls dem Heizkreislauf zugeführt wird. Nach einer kurzen Abkühlungsphase kann dieser Kreislauf aus Adsorption und Desorption von vorn beginnen. Weil es sich um keine chemische, sondern eine rein physikalische Reaktion handelt, sind praktisch unendlich viele Zyklen der Durchfeuchtung und Trocknung möglich. Unbegrenzt oft kann so kostenlose und ökologische Umweltwärme in das Heizsystem überführt werden.
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