Die Volkssternwarte Streitheim in der Schule vor Ort
Projektwoche zum Thema Klima
Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe
Wärmepumpen bestehen aus drei Teilen:
| (1) | einer Anlage die einer natürlichen Quelle der Umgebung (Luft, Boden oder Wasser) Wärme entzieht, |
| (2) | der eigentlichen Wärmepumpe die die der Umwelt entnommene Wärme nutzt und |
| (3) | einer Anlage die die Wärme z.B. im Haus verteilt, verbraucht oder speichert. |
Zentrale Bedeutung hat ein Kältemittel das im mittleren Teil einer solchen Anlage zirkuliert und schon bei sehr geringen Temperaturen verdampft. Die zur Verdampfung erforderliche Energie wird der Umwelt entzogen.
Das dampfförmige Kältemittel wird durch eine Pumpe (daher der Begriff Wärmepumpe) verdichtet bis die erforderliche/gewünschte Zieltemperatur erreicht ist. Hierbei wird ein physikalisches Prinzip genutzt: bei Verdichtung entsteht Wärme (Energie) die einem Vielfachen der erforderlichen Energie zum Verdichten entspricht. Wird diese Energie zum Verdichten noch dazu z.B. aus Photovoltaik oder Windkraft (grüner Strom) gewonnen … dann ist dies eine sehr umweltfreundliche Technik.
Nach Abgabe der Wärme an z.B. eine Heizung kühlt das Kältemittel wieder ab (wird entspannt) und wird wieder flüssig. Der Kreislauf schließt sich. Das Youtube-Video „Wie funktioniert ein Kühlschrank?“ aus der Sendung mit der WDR-Fernseh-Maus erklärt das Funktionsprinzip sehr gut: https://www.youtube.com/watch?v=CvcLYIk4GfE
Die neue Klimaanlage (mit Unterstützung des Freistaats und der ReAL West e.V.) des zur Volkssternwarte Streitheim gehörenden Planetariums zum Heizen und Kühlen basiert auf dieser umweltfreundlichen und sparsamen Wärmepumpen-Technologie.
Wird der Bereich dem Umweltwärme entzogen wird ummantelt hat man nichts anderes als einen Kühlschrank oder ein Kühlhaus. Wärmepumpen sind – je nach Bauart – daher zum Heizen und Kühlen geeignet und somit vielseitig einsetzbar.
Bei Geräten neuerer Bauart lässt sich der Kreislauf einfach umkehren und somit heizen! Das Gerät ist somit auch als energiesparsame Heizung verwendbar.
In Raumstationen (z.B. ISS) nutzt man den ausschließlich via Sonnenenergie/Photovoltaik erzeugten Stromgewinnung und zur Spaltung von Wasser (von der Erde angeliefert und in der Station recycelt) in Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H) sowie die Wärme zum Heizen. Überschüssige Wärme wird über Radiatoren ins Weltall abgeleitet. Ähnliche Techniken können auch z.B. bei zukünftigen Stationen auf Mond und Mars zur Anwendung kommen … immer angepasst an die jeweilige Umwelt.
Aktuell startet die NASA mit internationaler Beteiligung eine neue große Rakete im Rahmen des Artemis Programms zum Mond, um dort ab ca. 2025 mit dem Bau einer permanent besetzten Mondbasis zu beginnen.
In der Erdumlaufbahn befinden sich aktuell zwei permanent besetzten Raumstationen. Die Internationale Raumstation ISS und die Chinesische Raumstation. Bei arbeiten mit ähnlichen Techniken zur Klimatisierung.