Was ist eine Wärmepumpe? Und wie funktioniert die Wärmepumpe?

Transkript

1 Was ist eine Wärmepumpe? Und wie funktioniert die Wärmepumpe?

2 Grundlagen

3 Dies ist zum Beispiel eine Wärmepumpe!

4 Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank

5 Aber was passiert jetzt genau im Kühlschrank, oder in einer Wärmepumpe?

6 In dem Kreislauf der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel, welches mal flüssig oder gasförmig ist.

7 Temperatur in C Dies hängt mit dem Siedepunkt zusammen. Um z.b. 1 l Wasser von 100 C Wasser in 100 C Dampf umzuwandeln benötigt man eine Verdampfungswärme von 2257 kj / kg Die Temperatur steigt dabei nicht an, obwohl weiter Energie hinzugefügt wird. Enthalpie H in kj/kg Enthalpie von Wasser Man nennt dies auch latente Wärme.

8 Andere Stoffe sieden / kochen schon bei ganz anderen Temperaturen: Alkohole: Ethanol (78 C), Methanol (65 C) und Diethylether (25 C) Metalle: Blei (1.749 C), Aluminium (2.519 C), Kupfer (2.567 C), Eisen (2.750 C) Gase: Helium (-268,93 C), Stickstoff ( 195,79 C), Sauerstoff (-182,97 C), Propan (-42,1 C), n-butan (-0,5 C)

9 Also erwärme ich mein Kältemittel, damit es von einer Flüssigkeit zu einem Gas wird!

10 Jetzt haben wir ein Gas, welches aber noch sehr kalt ist. Dieses Gas können wir durch Druck erwärmen.

11 Auf hohen Bergen kocht Wasser schon bei geringeren Temperaturen, wegen dem geringeren Luftdruck. Auf der Zugspitze (knapp 3000 Meter) kocht Wasser bei 90 Grad. Und auf dem Mount Everest (fast 9000 Meter) schon bei 70 Grad.

12 In einem Schnellkochtopf kocht Wasser erst bei viel höheren Temperaturen als 100 C. 0,5 bar 4,0 bar

13 Das heißt: Druck und Temperatur stehen in einem Verhältnis!

14 Wenn man also mit Temperatur Druck erzeugen kann, muss man doch mit Druck auch Temperatur erzeugen können!

15 Druck in bar Temperatur in C Dampfdruckkurve von Wasser

16 Diese erzeugte Wärme geben wir nun an das Heizungssystem ab. Das heißt wir erwärmen mit dem heißen Kältemittel das Heizungswasser.

17 Dadurch, das dem Kältemittel Energie (Wärme) entzogen wird, kühlt es sich ab, und unterschreitet den Taupunkt. Es wir wieder flüssig. Aber es steht immer noch unter hohem Druck.

18 Nun lassen wir den Druck durch eine kleine Düse auf die andere Seite entweichen. Weil wir vorher schon Energie (Wärme) abgenommen haben, und nun den Druck ablassen, sinkt die Temperatur unter das Niveau als zu Beginn des Kreislaufes.

19 Umweltwärme wird zum Verdampfer geführt Der Verdichter bringt das Gas unter Druck und erzeugt somit Wärme Das Heizungswasser nimmt die Wärme des Kältemittels auf Verdampfer Verflüssiger verdichten verdampfen verflüssigen Im Verdampfer befindet sich ein flüssiges Kältemittel, welches bei niedrigen Temperaturen, z.b. 0 C, anfängt zu kochen und verdampft entspannen Expansionsventil Im Expansionsventil wird der Druck abgelassen, dadurch entsteht eine geringere Temperatur als zu Beginn des Prozesses Im Verflüssiger (Kondensator) gibt das Kältemittel die Wärme an das Heizungswasser ab und kondensiert (wird flüssig).

20 Das Gute daran ist: + = ca. 3-5 kw (Anteile Umweltwärme) + ca. 1 kw = (elektrischer Strom) ca. 4-6 kw (Heizenergie)

21 So funktioniert eine Wärmepumpe. Aber: Woher bekommt Sie die Wärme zum verdampfen?

22 Energiequellen

23 Einige Beispiele von verschiedene Quellen!

24 Die Wärme kommt in der Regel nicht vom Erdkern, sondern ist gespeicherte Sonnenenergie Quelle: BWP Quelle: BDH

25 Die verschiedenen Wärmepumpenarten Medium der Wärmequelle Bezeichnung der Elektro- Wärmepumpe Medium der Heizungsanlage Luft Luft- / Wasser- Wärmepumpe Wasser Erdreich (Kollektor, Sonde) Sole- / Wasser- Wärmepumpe Wasser (Grund-) Wasser Wasser- / Wasser- Wärmepumpe Wasser

26 Wo und wann kann man eine Wärmepumpe einsetzen?

27 Voraussetzungen: 1. Überall dort wo Energie eingespart werden soll! 2. Ein Niedertemperatursystem (< 60 C Vorlauftemperatur ) vorhanden ist. (bivalent >60 C) 3. Eine ausreichende Quelle vorhanden ist

28 Worauf ist jetzt bei der Planung zu achten?

29 Vorgehensweise: 1. Ermittlung des Norm-Gebäudewärmebedarfs nach DIN Festlegung des Heizungssystems (Niedertemperatur, z.b. Fußbodenheizung) 3. Ermittlung der Energiequelle (Platzbedarf, finanzieller Aufwand, Geräuschbelästigung) 4. Warmwasserversorgung

30 Kommunikationsmodel beim Bau einer Wärmepumpe: Genehmigungsbehörden Kunde EVU oder Energieberater Fachhandwerker als Subunternehmer Bohrunternehmer als Subunternehmer Fachhandwerker als Generalunternehmer Planer bei Großanlagen Hersteller Quelle: Energieargentur

31 Zuständigkeit beim Bau einer Wärmepumpe: Planung Wärmepumpen- Heizungsanlage SHK-, Elektro-Handwerk, Brunnenbauer,Architekt, Planer Ausführung Erschließung Wärmequelle (z.b. Erdsonde) SHK-, Elektro-Handwerk, Brunnenbauer Aufstellung Wärmeerzeugung (Wärmepumpe) SHK-, Elektro-Handwerk Installation Wärmeverteilung (Flächenheizsystem) SHK-Handwerk

32 Was muß bei der Planung berücksichtigt werden? 1. Größe des Aufstellraumes für die Wärmepumpe 2. Lage des Heizungsraumes beachten 2. Fußbodenaufbau anpassen (FBH) 3. Genehmigungen z.b. untere Wasserbehörde für Sonden erfragen / beantragen.

33 In 2 großen Feldtests wurden über 100 Wärmepumpen ca. 6 Jahre lang minütlich erfasst und Ausgewertet

34 Übrigens: mit einer Wärmepumpe kann man auch kühlen!

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit