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Wärmepumpen

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Wärmepumpen
Ich suche alle erdenklichen Informationen zum Thema heizen mit Wärmepumpen...

12 Dec 2004
22:11:49
T.Marty
W√§rmepumpen Link Handb√ľcher Prinzip Systeme Hersteller Literatur Infos

Hallo, aus meinem Fundus Wärmepumpen-Links,viel Erfolg! K. Warter


Prinzip und Funktion von Wärmepumpen Thermodynamik der Linksprozesse Aufbau einer Wärmepumpe Einsatzgebiete


Thermodynamik der Linksprozesse Die Menschen ben√∂tigen zum Leben und Arbeiten mechanische oder elektrische Energie, W√§rme und K√§lte. Auf der Basis von thermodynamischen Kreisprozessen erfolgt vorrangig in thermischen Energieumwandlungsanlagen die kontinuierliche Bereitstellung von W√§rme, K√§lte und Strom. Die Kreisprozesse werden entsprechend der Proze√üf√ľhrung in rechtsl√§ufige Prozesse oder auch kurz Rechtsprozesse und in linksl√§ufige Prozesse oder Linksprozesse unterteilt.

Die Rechtsprozesse dienen als Vergleichsprozesse f√ľr Kraftwerke, Verbrennungskraftmaschinen u. √§.. Hier wird durch Zuf√ľhrung und Abf√ľhrung von W√§rme die Enthalpie eines Arbeitsmittels erh√∂ht und verringert, dazwischen wird technische Arbeit gewonnen.

Bei einem Linksproze√ü wird W√§rme unter Aufwand von Arbeit entgegen dem nat√ľrlichen Temperaturgef√§lle auf ein h√∂heres Temperaturniveau gehoben. L√§uft der Proze√ü in einem Temperaturbereich ab der √ľber der Umgebungstemperatur liegt, spricht man von einem W√§rmepumpenproze√ü. Findet der Proze√ü in einem Bereich unterhalb der Umgebungstemperatur statt, handelt es sich um einen K√§ltemaschinenproze√ü. Bildhaft kann man sich die Kreisprozesse nach [RECKNAGEL], wie folgt vorstellen: Es gibt zwei W√§rmebeh√§lter mit unterschiedlichen Temperaturniveaus (T1>T2):

Rechtsprozeß Aus dem Wärmebehälter der Temperatur T1 fließt die Wärmemenge Q1 heraus. Ein Teil der Wärme Q2 fließt in den Wärmebehälter der Temperatur T2 (=Abwärme). Der Rest von Q1 entspricht dem Anteil, der an technischer Arbeit abgegeben werden kann.



Bild: Rechtsprozeß

Linksproze√ü Hier wird aus dem W√§rmebeh√§lter mit der niedrigen Temperatur T2 die W√§rmemenge Q2 entnommen. Au√üerdem wird technische Arbeit zugef√ľhrt. Beide zusammen flie√üen in W√§rmebeh√§lter mit der hohen Temperatur.



Bild: Linksprozeß

Der Vorteil der W√§rmepumpe gegen√ľber konventionellen Verfahren zur Bereitstellung von Heizw√§rme liegt darin, da√ü durch sie sonst nicht nutzbare Energie (z. B. Abw√§rme oder Umweltw√§rme), deren Temperaturniveau f√ľr den jeweiligen Anwendungsfall zu niedrig ist, durch eine "Temperaturanhebung" noch verwendet werden kann.

Durch den Einsatz der W√§rmepumpe kommt es, z. B. bei Nutzung von Abw√§rme als W√§rmequelle, zur Vermeidung von "W√§rmem√ľll", Einsparung an Prim√§renergie und Vermeidung von CO2-Emissionen.

Der Kreisproze√ü einer W√§rmepumpe entspricht thermodynamisch dem eines K√ľhlschrankes. Allerdings wird bei der W√§rmepumpe die "warme" und beim K√ľhlschrank die "kalte " Seite genutzt.

Aufbau einer Wärmepumpe Eine Wärmepumpe besteht aus folgen Bauteilen:



Bild: Prinzip der Wärmepumpe.

Verdampfer 1 Der Verdampfer ist ein W√§rme√ľbertrager, in dem W√§rme aus einer W√§rmequelle aufgenommen und an ein Arbeitsmittel (K√§ltemittel) durch Verdampfung (Phasenwechsel von Fl√ľssigkeit zu Dampf) abgegeben wird.

Es gibt in Abh√§ngigkeit vom W√§rmetr√§germedium und der Art der W√§rmequelle verschiedene Verdampferbauarten: Plattenw√§rme√ľbertrager, Rohrb√ľndelw√§rme√ľbertrager, Koaxialw√§rme√ľbertrager, Lamellenrohrw√§rme√ľbertrager.

Verdichter 2 Hier mu√ü je nach Bauart der W√§rmepumpe in mechanische oder thermische Verdichter unterschieden werden. Alle anderen Bauteile sind in W√§rmepumpen identisch. In einer Kompressionsw√§rmepumpe wird der durch die Verdampfung entstandene K√§ltemitteldampf durch die Zufuhr von hochwertiger Energie (Antriebsenergie f√ľr den mechanischen Verdichter in den meisten F√§llen Strom) im Verdichter auf einen h√∂heres Druck- und Temperaturniveau gebracht. Als Verdichter k√∂nnen je nach Anwendungsfall verschiedene Bauarten zum Einsatz kommen:

Hubkolbenverdichter Rollkolbenverdichter Scroll-Verdichter Schraubenverdichter Turboverdichter


Bild: Prinzip einer Kompressionswärmepumpe

In einer Absorptionswärmepumpe erfolgt die Druck- und Temperaturerhöhung des Kältemitteldampfes mittels eines "Thermischen Verdichters".



Bild: Prinzip einer Absorptionswärmepumpe

Der thermische Verdichter besteht aus folgenden Bauteilen:

Absorber I Im Absorber wird der K√§ltemitteldampf in einem L√∂sungsmittel absorbiert. Bei diesem Proze√ü wird W√§rme frei, die f√ľr Heizzwecke genutzt wird.

L√∂sungsmittelpumpe II Mit der L√∂sungsmittelpumpe wird die im Absorber mit K√§ltemittel angereicherte L√∂sung (oder auch "reiche L√∂sung") auf einen h√∂heren Druck im Austreiber gepumpt. Die Antriebsleistung f√ľr die L√∂sungsmittelpumpe ist im Vergleich zur notwendigen Antriebsleistung des Verdichters der Kompressionsw√§rmepumpe sehr gering.

Austreiber II Im Austreiber werden K√§ltemittel und L√∂sungsmittel durch W√§rmezufuhr von au√üen wieder getrennt. Die im Austreiber erforderliche W√§rme stellt also die eigentliche Antriebsenergie der Absorptionsw√§rmepumpe dar, die in Form von hochtemperierter Abw√§rme (z.B. Fernw√§rmer√ľcklauf) oder durch einen Brennstoff (meist Gas) zugef√ľhrt werden mu√ü. Das ausgetriebene K√§ltemittel str√∂mt mit hohem Druck und hoher Temperatur in den Kondensator.

Drosselventil VI Das L√∂sungsmittel (oder auch die arme L√∂sung) str√∂mt, nach der Druckreduzierung auf das Niveau im Absorber, im Drosselventil in den Absorber zur√ľck.

Kondensator oder Verfl√ľssiger 3 Der Kondensator ist ein W√§rme√ľbertrager, in dem durch einen Phasenwechsel des K√§ltemittels (Dampf zur Fl√ľssigkeit) bei konstanter Temperatur W√§rme an die W√§rmesenke abgegeben wird. Die Kondensatoren stehen in den selben Bauarten wie die Verdampfer zur Verf√ľgung.

Expansionsventil 4 Im Expansions- oder Drosselventil wird das Kältemittel vom Kondensationsdruck auf den Verdampfungsdruck entspannt. Der Kreislauf ist damit wieder geschlossen.

Einsatzgebiete Gebäudebereich

Raumheizung Warmwasserbereitung Kombinierte Raumheizung und Warmwasserbereitung Klimatisierung Industrie

Trocknung und Entfeuchtung Klimatisierung Br√ľdenverdichtung bei Eindampfungsanlagen Dephlegmatork√ľhlung bei der Gasgemischzerlegung W√§rmer√ľckgewinnung Abwassernutzung

Aus:http://metp02.mw.tu-dresden.de/rootcollection/Course/Engin/HPum/L1

http://whg.work.de/physik/u2benerg/waermepump.htm

http://www.waermepumpen-starunity.ch/deutsch/wp_besch.htm

http://www.waermepumpe-iwp.de/

http://gbt.ch/_forum/000001f6.htm

Wärmepumpe

Dr. Burkhard Sanner

Generell kann eine W√§rmepumpe als ein Aggregat bezeichnet werden, das W√§rme auf einem niedrigen Temperaturniveau aufnimmt und unter Hinzunahme von Antriebsenergie (mechanische Energie oder h√∂here Temperaturen) W√§rme auf einem h√∂heren, nutzbaren Temperaturniveau abgibt. Damit eignet sich eine W√§rmepumpe grunds√§tzlich f√ľr die Nutzung oberfl√§chennaher Geothermie zu Heizzwecken; W√§rme wird aus der Erde bei Temperaturen von etwa -5 ¬įC bis +10¬įC gewonnen und mit ca. 35-55 ¬įC an die Heizung abgegeben. Je niedriger dabei der Temperaturhub ist (z.B. 0 ¬įC auf 35 ¬įC), desto weniger Antriebsenergie wird ben√∂tigt, und desto besser ist die Energieeffizienz.

Eine Analogie zur W√§rmepumpe findet sich in jedem Haushalt: Ein K√ľhlschrank f√∂rdert W√§rme von niedrigem Niveau (Innenraum) auf ein h√∂heres Niveau, auf dem sie an die Umgebungsluft abgegeben werden kann (Verfl√ľssiger, meist auf der K√ľhlschrankr√ľckseite; dieser wird im Betrieb warm). Ziel ist hierbei nat√ľrlich nicht die Heizung der Luft an der K√ľhlschrankr√ľckseite, sondern die K√ľhlung des Innenraumes. Auch W√§rmepumpen k√∂nnen so gebaut werden, da√ü sie f√ľr beide Zwecke eingesetzt werden k√∂nnen, n√§mlich die Heizung im Winter und die Raumk√ľhlung im Sommer. Derartige W√§rmepumpen werden in gro√üen St√ľckzahlen in Japan und Nordamerika gebaut. Nachfolgend einige n√§here Erl√§uterungen zur W√§rmepumpe.



" 'Dampf kann mechanische Arbeit erzeugen!' Von diesem allgemein als richtig anerkannten Erfahrungssatze machte bis nun die Industrie unz√§hlige n√ľtzliche Anwendungen, und sie verdankt demselben die gr√∂√üten Fortschritte der Neuzeit. Aber auch an der Richtigkeit des obigen umgekehrt ausgeprochenen Erfahrungssatzes: 'Mechanische Arbeit kann Dampf erzeugen', d√ľrfte wohl kaum ein Physiker zweifeln, da ihn vielfache Analogien darauf f√ľhren m√ľssen. Allein meines Wissens hat es bisher noch Niemand versucht, diesen Satz in seiner umgekehrten Form im Gro√üen und zum Vortheile der Industrie anzuwenden und auszuf√ľhren." So schreibt RITTINGER im Jahr 1855 in der Vorrede zu seiner Abhandlung √ľber ein neues Abdampfverfahren * . Er sah einen Einsatz in der √∂sterreichischen Salinenindustrie vor, wo der Brennstoffeinsatz zur Eindampfung der Sole reduziert werden sollte. Seine "Dampfpumpe", mit der die Temperatur des Br√ľdendampfes durch mechanische Kompression erh√∂ht und dieser damit wieder zum Erhitzen der Sole genutzt werden sollte, kann als erster Vorl√§ufer der W√§rmepumpe angesehen werden. Das Jahr 1857, in dem in der Saline Ebensee s√ľdlich des Traunsees in √Ėsterreich erstmals eine solche Anlage in Betrieb ging, wird daher zum Geburtsjahr der W√§rmepumpe.

Zwar handelt es sich bei Rittingers System um einen offenen Kreislauf, da ja st√§ndig neuer Dampf aus der Sole entsteht und der komprimierte, hei√üe Dampf nach Abgabe von W√§rme an die Sole in die Atmosph√§re entlassen wird, doch ist eine praktische Nutzung mechanischer Energie zur W√§rmeerzeugung gegeben. Nach dem Anheizen, das bis zur Dampfentwicklung konventionell durch Verbrennung erfolgen mu√ü, kann der Abdampfproze√ü durch mechanische Energie aufrecht erhalten werden. Rittinger hat zum Antrieb an Wasserkraft gedacht, und dabei 1855 eine j√§hrliche Einsparung von 32.000 Kubik-Klaftern (ca. 293.000 m3) Holz bei Anwendung in allen √∂sterreichischen Salinen errechnet. Nach ersten Erfolgen geriet das System in Vergessenheit, heute jedoch arbeitet die Saline Ebensee wieder mit Br√ľdendampfkompression (durch elektrisch angetriebene Turbokompressoren).

Das Schema einer Kompressions-W√§rmepumpe zeigt Abb. 1. In der Praxis sieht der Arbeitsmittelkreislauf folgenderma√üen aus: Durch W√§rmezufuhr auf niedrigem Temperaturniveau wird ein Medium mit tiefem Siedepunkt ("K√§ltemittel", heute meist ozonunsch√§dliche FKWs wie R407c oder nat√ľrliche Stoffe wie R290/Propan) verdampft, die gasf√∂rmige Phase dann in einem Kompressor verdichtet (in der Praxis bis >20 bar) und dadurch erhitzt. Unter hohem Druck stehend, gibt das Arbeitsmittel seine W√§rme zur Nutzung ab (Heizungswasser, Luftstrom) und kondensiert dabei. Durch ein Drosselorgan (Kapillarrohr, Expansionsventil) tritt das Arbeitmittel wieder in den Teilkreislauf mit geringem Druck ein und wird wiederum dem Verdampfer zugef√ľhrt.





Abb. 1: Schema einer Kompressions-Wärmepumpe

F√ľr den Antrieb von W√§rmepumpenkompressoren werden √ľberwiegend Elektromotore eingesetzt. Bei gr√∂√üeren Einheiten (>100 kW Heizleistung) stehen auch W√§rmepumpen zur Verf√ľgung, deren Kompressor durch einen Gas- oder Dieselmotor angetrieben wird; im kleinen Leistungsbereich gibt es entsprechende Aggregate als Luft-Luft-W√§rmepumpen in Japan und den USA, in Europa hat die Entwicklung noch nicht zu Serienprodukten gef√ľhrt.

Bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Kompressionsw√§rmepumpen lassen sich auch die Abw√§rme der Motork√ľhlung und ggf. der Abgase als Heizenergie nutzen. Anlagen, wo ein Aggregat zur Kraft-W√§rme-Kopplung den Strom f√ľr eine elektrisch angetriebene W√§rmepumpe liefert (Beispiele existieren u.a. in der Schweiz), k√∂nnte man als verbrennungsmotorisch angetriebene W√§rmepumpe mit elektrischer Kraft√ľbertragung bezeichnen.

Durch Absorption eines Gases in einem L√∂sungsmittel (z.B. Wasser), Umpumpen und anschlie√üendes Austreiben des Gases durch Erw√§rmung von au√üen (mit etwa 85 - 200 ¬įC) kann eine prim√§renergie-betriebene W√§rmepumpe realisiert werden. Um die Analogie zur Kompressionsw√§rmepumpe herzustellen, kann man das System aus Absorber, Austreiber, Umw√§lzpumpe und Expansionsventil in einer derartigen W√§rmepumpe als "Thermischen Verdichter" bezeichnen. Solche Absorptions-W√§rmepumpen eignen sich wegen des bei kleineren Einheiten durchweg eingesetzten H2O/NH3- oder H2O/LiBr-Gemisches eher f√ľr W√§rmequellentemperaturen √ľber 0 ¬įC, z.B. als Grundwasserw√§rmepumpen.

Nachfolgende Tabelle f√ľhrt die wichtigsten Kennziffern zur Beurteilung einer W√§rmepumpe bzw. einer W√§rmepumpenanlage auf:

Name Berechnung / Bedeutung Aussage Leistungszahl e Das momentane Verh√§ltnis von abgegebener W√§rmeleistung zu aufgenommener elektrischer Antriebsleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067, f√ľr einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverh√§ltnis) Effizienz einer Elektro-W√§rmepumpe Jahresarbeitszahl b a Das Verh√§ltnis aus j√§hrlich gelieferter W√§rme zu j√§hrlich aufgenommener elektrischer Antriebsenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067 Effizienz einer W√§rmepumpenanlage mit Elektro-W√§rmepumpe Heizzahl z Das momentane Verh√§ltnis von abgegebener W√§rmeleistung zu aufgenommener Brennstoffleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067, f√ľr einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverh√§ltnis) Effizienz einer prim√§renergetisch betriebenen W√§rmepumpe (1) Jahresheizzahl z a Das Verh√§ltnis aus j√§hrlich gelieferter W√§rme zu j√§hrlich aufgenommener Brennstoffenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067 Effizienz einer W√§rmepumpenanlage mit prim√§renergetisch betriebenen W√§rmepumpe (1)

(1) Verbrennungsmotorisch angetriebene Kompressionswärmepumpe oder mit Primärenergie betriebene Absorptionswärmepumpe

Die idealen Bedingungen, und damit auch den Vergleichswert f√ľr die h√∂chste erreichbare Leistungszahl beschreibt der Carnot-Kreisproze√ü (Abb. 2). Dabei durchl√§uft das Arbeitsmittel folgende Prozesse:

Strecke 1-2 Isotherme Verdampfung Wärmeaufnahme Strecke 2-3 Isentrope Kompression Antriebsaufwand Strecke 3-4 Isotherme Kondensation Wärmeabgabe Strecke 4-1 Isentrope Expansion



Abb. 2: T,s-Diagramme des Carnot'schen Kreisprozesses (links) und eines wirklichen Wärmepumpenprozesses (idealisiert, rechts)

Beim realen W√§rmepumpenproze√ü l√§uft vor allem die Expansion nicht isentrop, und die Verdichtung mu√ü bis zu einer Temperatur gehen, die deutlich √ľber derjenigen der isothermen Kondensation liegt (Abb. 1). Je gr√∂√üer der isotherme Anteil der Strecke 3-4 wird, desto n√§her kommt man dem Carnot-Proze√ü. Die Leistungszahl einer W√§rmepumpe, verglichen mit dem idealen Carnot-Proze√ü, beschreibt den Carnot'schen G√ľtegrad. Dabei kann z.B. die f√ľr eine theoretische W√§rmepumpe nach dem Carnot-Proze√ü erforderliche Antriebsleistung mit der Antriebsleistung einer realen W√§rmepumpe gleicher W√§rmeabgabeleistung verglichen werden und der Carnot'sche G√ľtegrad h wc errechnet sich zu:

mit: Pc Antriebsenergie der Carnot-Wärmepumpe

P Antriebsenergie der realen Wärmepumpe

In einer realen W√§rmepumpe gibt es noch weitere Unterschiede gegen√ľber dem idealen Carnot-Proze√ü. So wird grunds√§tzlich mit einer gewissen √úberhitzung gearbeitet, d.h., die in den Verdampfer eingespritzte Menge fl√ľssigen K√§ltemittels wird so gesteuert, da√ü ihr insgesamt mehr W√§rme zugef√ľhrt wird als f√ľr die reine Zustands√§nderung erforderlich w√§re, und damit die Temperatur des Dampfes angehoben (der Proze√ü ist nicht mehr rein isotherm). Dadurch wird eine vollst√§ndige Verdampfung sichergestellt, um den Kompressor vor dem Ansaugen von Fl√ľssigkeit zu sch√ľtzen. Auch versucht man, im Kondensator eine gewisse Unterk√ľhlung durch das kalte R√ľcklaufwasser herzustellen, womit sich die Leistungszahl etwas verbessern l√§√üt. Schlie√ülich gibt es noch Verluste im Verdichter, wo z.B. der beim Hubkolbenverdichter f√ľr den Schutz der Ventile erforderliche Totraum den Verdichterwirkungsgrad beeintr√§chtigt.

Die Wärmepumpen-Entwicklungen der letzten Jahre, mit neuen Kältemitteln, Plattenwärmetauschern und fortschrittlichen Kompressorbauarten, hat eine erhebliche Steigerung der Leistungszahlen bei gleichen Betriebsbedingungen erbracht. Dazu kommt die Optimierung der Anlagentechnik und der Erdreichankopplung, sowie die Qualitätssicherung z.B. durch die Richtlinie VDI 4640. So können heute erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen nicht nur Primärenergie einsparen, sondern selbst beim deutschen Strommix mit hohem Kohleanteil in der Erzeugung können Elektrowärmepumpen zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen.

http://www.geothermie.de/oberflaechennahe/waermepumpe/waermepumpe.htm

http://www.geothermie.de/oberflaechennahe/waermepumpe/uebersichtsseite_waermepumpe.htm

European Heat Pump Network http://www.ehpn.de http://www.ehpa.org

GroundSwell: The Underground Newsletter of the UK Ground Coupled Heating & and Cooling Community

International Ground Source Heat Pump Association http://www.igshpa.okstate.edu/

IZW e.V. - Informationszentrum Wärmepumpen- und Kältetechnik

Richard Stockton College Geothermal Project http://vulcan.geo-phys.stockton.edu/


http://www.geoexchange.org http://www.geo-journal.stockton.edu http://www.geo-journal.stockton.edu http://vulcan.geo-phys.stockton.edu http://www.heatpumpcentre.org/home.htm http://www.sb.luth.se/vatten/projects/iea/ http://www.earthenergy.co.uk http://earthenergy.ca/ghg.html http://www.ghpc.org http://doegeothermal.inel.gov/heatpumps.html http://www.demon.co.uk/geosci/earthen.html http://www.geoechange.org http://www.igshpa.okstate.edu

http://www.waermepumpen-marktplatz-nrw.de/

http://www.waermepumpe.ch/fe/


Initiativkreis W√§rmepumpen Einf√ľhrung in die W√§rmepumpentechnik, Markt und F√∂rderung in der Bundesrepublik Deutschland http://www.waermepumpe-iwp.de/ EU European Heat Pump Association (die Schweiz ist assoziiertes Mitglied) http://www.ehpa.org Orientierung √ľber die Schweizerische Beteiligung an EU-Forschungsprojekten http://www.admin.ch/bbw/euroscope/auswahl.html


European Network on Heat Pumping Technologies Grundlagen, Projekte, Markt, Hersteller, Beispiele installierter Anlagen, Unterst√ľtzung, Normen http://www.fiz-karlsruhe.de/hpn/

USA/ARI Air Conditioning and Refrigeration Institute http://www.ari.org/ USA/ARTI ARTI Air-Conditioning and Refrigeration Technology Institute, HVAC&R Forschungsprogramm; auch Zugang zur ARTI Refrigerant Database. http://www.arti-21cr.org/ IIR International Institute of Refrigeration (IIR) Forschung international http://www.iifiir.org/ IEA International Energy Agencyinternationale Energieagentur http://www.iea.org/ http://www.iea.org/techno.htm IEA HPP IEA heat pump program Projekt√ľbersicht (laufende und k√ľnftige Annexe) http://www.heatpumpcentre.org/network/hpp.htm Annex 16 IEA Heat Pump CentreNewsletter, Berichte von IEA-Projekten http://www.heatpumpcentre.org/ Auslegungssoftware √úbersicht √ľber international verf√ľgbare Auslegungssoftware f√ľr W√§rmepumpen http://www.heatpumpcentre.org/tools Annex 18 Thermophysical Properties of Environmentally Acceptable Refrigerants; K√§ltemitteldatenbank des Annex 18 ‚ÄěThermophysical Properties of Environmentally Ac¬≠ceptable Refrigerants‚Äú. Einstieg in die Datenbank mit Klicken auf "MIDAS Database" http://www.itt.uni-stuttgart.de/~krauss/welcome.htm Annex 22 Nat√ľrliche K√§ltemittel, Planungsgrundlagen www.termo.unit.no/kkt/annex22 Annex 24 Absorptions- und Adsorptionsw√§rmepumpen/-k√§lteaggregate http://www.ket.kth.se/avdelningar/ts/annex24/WELCOME.HTM Annex 27 Forschungsprojekte f√ľr W√§rmepumpen mit CO2 als Arbeitsmittel http://www.egi.kth.se/annex27 W√§rme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den W√§rmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband f√ľr W√§rme-Kraft-Kopplung Technik, Markt, Mitgliedfirmen, Publikationen http://www.waermekraftkopplung.ch/ FOGA Energieforschungsfonds der Schweizerischen Gasindustrie http://www.erdgas.ch/files/index.php3?language=d FEV Forschungsfonds der Erd√∂l-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU W√§rme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html

W√§rme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den W√§rmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband f√ľr W√§rme-Kraft-Kopplung Technik, Markt, Mitgliedfirmen, Publikationen http://www.waermekraftkopplung.ch/ FOGA Energieforschungsfonds der Schweizerischen Gasindustrie http://www.erdgas.ch/files/index.php3?language=d FEV Forschungsfonds der Erd√∂l-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU W√§rme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html Abw√§rme BFE BFE-Projekte im Bereich der (industriellen) Abw√§rmenutzung http://www.abwaerme.ch/ NL Umfassende √úbersicht zur Software f√ľr die Prozessintegration http://www.interduct.tudelft.nl/PItools/tools.html IEA Prozessintegration Implementing Agreement on Process Integration http://www.maskin.ntnu.no/tev/iea/pi/ Katalog zur Prozessintegration (wer macht was?) www.maskin.ntnu.no/tev/iea/pi/catalogue.html IEA/CADDET IEA Centre for the Analysis and Dissemination of Demon¬≠strated Energy Technologies. Beispiele f√ľr energieeffiziente Anlagen http://www.caddet-ee.org/ Erdw√§rme BFE Forschung des Bundesamts f√ľr Energie im Bereich Erdw√§rme http://www.geothermal-energy.ch/ √Ėkologie NL √∂kologische Gesamtbelastung, Ecoindicator http://www.pre.nl/eco-ind.html UNO UNO-Studien zu den K√§ltemittelemissionen http://www.unfccc.org/program/wam/wamlistcat.html Literaturrecherche IEA/ETDE Energy Technology Data Exchange Umfassende Energie-Literaturdatenbank auch in den Bereich W√§rmepumpen, W√§rme-Kraft-Kopplung und Abw√§rmenutzung Nach online-Anmeldung f√ľr Einwohner von Mitgliedl√§ndern gratis! http://bia.osti.gov/ETDEWEB/ Patentrecherche EU Recherche nach europ√§ischen Patenten http://www.espacenet.ch/ch/start/intro_de.htm http://www.european-patent-office.org/ USA US-Patente im Energiebereich http://apollo.osti.gov/waisgate/gchome2.html Energieforschung EU EU-Forschungsprojekte 5.Rahmenprogramm http://www.cordis.lu/fp5/home.html Informationen f√ľr Beteiligungen aus der Schweiz http://www.admin.ch/bbw/infonetz/d/entry.html EU-Energie Bereich Energie Energy, environment and sustainable development http://www.cordis.lu/fp5/src/t-4.htm EU-Suchen Suche nach Forschungsprojekten englisch http://apollo.cordis.lu/cordis/EN_RESUl_search.html deutsch http://apollo.cordis.lu/cordis/DE_NEWSl_search.html

Download:http://www.waermepumpe.ch/fe/

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12 Dec 2004
22:13:02
K. Warter
Infos und Beispiele findet Ihr unter http://www.waermepumpe-net.de 12 Dec 2004
22:14:03
√Ėko Energy Systems
Wärmepumpe,Erdwärme

Hallo, Im Anhang Text und Link Fachberatung Wärmepumpen im Gebiet Sachsen! Viel Erfolg Gruss Feder

Hier finden Sie Antworten auf Fragen rund um die Erd-Wärmepumpe im Gebiet Sachsen - also Anlagen, die Wärme bereitstellen.


Wärmepumpen mit flachverlegten Kollektoren Wärmepumpen mit Tiefensonden Gas-Wärmepumpen Elektro-Wärmepumpen Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit von Erdwärmepumpen Weitere Informationen zu Wärmepumpen Förderprogramme: bundesweit, Sachsen-Anhalt, Energieversorger, geförderte Kredite

Erdw√§rmepumpen k√∂nnen immer als monovalente (alleinige) Heizung konzipiert werden ! Hersteller wie z.B. Viessman (BW) und Stiebel-Eltron (WPWE) bieten Sole/Wassser-W√§rmepumpen im Bereich 4,8 ... 43 kW W√§rmeleistung an, die sowohl mit Flach- als auch Tifensonden arbeiten k√∂nnen. Dabei kann eine Solaranlage den f√ľr die W√§rmepumpe ung√ľnstigen hochtemperierten Warmwasseranteil beisteuern. Elektro-W√§rmepumpensysteme in realisierten Beispielanwendungen: Einfamilienhaus mit 6 kW W√§rmebedarf (230 m¬≤ beheizte Wohnfl√§che) In Verbindung mit einer Fu√übodenheizung (35 ¬įC Vorlauf) wurde hier eine Siemens Sole/Wasser-W√§rmepumpe mit 18 kW thermischer Leistung und horizontalen Erdkollektoren eingesetzt. Das Warmwasser wird mit durch eine Solaranlage erw√§rmt. Mehrfamilienhaus 10 WE mit Heizbedarf von 40,5 MWh/a (710 m¬≤ beheizte Wohnfl√§che) Um die W√§rmeleistung auf dem vorhandenen Grundst√ľck zur Verf√ľgung zu stellen, wurden 6 Erdsonden √† 60 m Tiefe verlegt, die eine 21 kW W√§rmepumpe versorgen. √úber die Fu√übodenheizung des Hauses wird das Geb√§ude mit einer elektrischen Leistung von nur 5 kW beheizt. 3 Mehrfamilienh√§user mit W√§rmebedarf von 187 kW (2400 m¬≤ beheizte Wohnfl√§che) Der Heizbedarf dieser mit Fu√übodenheizung (Vorlauf 30 ... 50 ¬įC) und Niedertemperatur-Radiatoren ausger√ľsteten H√§user wird mittels 6 Sole/Wasser-W√§rmepumpen mit Leistungen zwischen 15 und 48 kW bzw. einer Gesamtleistung von 209 kW gedeckt. Die ben√∂tigte Erdw√§rme wird √ľber 21 Erdsonden √† 98 m Tiefe bereitgestellt. Nahw√§rmesystem f√ľr Ein- und Zweifamilienh√§user mit 70 WE und 550 kW W√§rmebedarf Die Versorgung erfolgt durch ein Kaltwasser-Nahw√§rmenetz (10-15 ¬įC), das durch zentrale Elektro-W√§rmepumpen auf dem Luft/Wasser bzw. Sole/Wasser-Prinzip gespeist wird. Neben der Luftw√§rme wird die erforderliche W√§rmeenergie durch 5 Erdsonden von je 100 m Tiefe bereitgestellt. √úber den Hausanschlu√ü erhalten die H√§user vorgew√§rmtes Wasser, welches durch dezentrale Elektro-W√§rmepumpen auf heizungstaugliche Temperaturen (30 ... 40 ¬įC) erw√§rmt wird. Die Gesamtkosten des Projektes beliefen sich auf ca. 1,8 Mio. DM.

Gas-Absorptions-W√§rmepumpen sind √∂kologisch g√ľnstiger als Elektro-W√§rmepumpen. Daher werden sie bei gr√∂√üeren Anlagen bereits oft eingesetzt. Inzwischen gibt es auch Fabrikate mit Leistungen unter 50 kW, die den Hausbauer interessieren. Angebotene Gas-W√§rmepumpen 22 kW Absortions-W√§rmepumpe AWT22 ab ca. 24.000,- DM 40 kW Absortions-W√§rmepumpe AWT40 ab ca. 31.000,-DM

Die EVM Magdeburg fördern Wärmepumpenanlagen mit einem Zuschuß von 100 DM/kW Leistung und den speziellen Wärmepumpen-Strompreis von ca. 13 Pf/kWh. Quelle: http://www.home.foni.net/~c-a-drescher/dresyswp.html

http://www.legalett.de/stichwort.htm

http://www.jxj.com/suppands/renenerg/companies/1529.html

12 Dec 2004
22:36:00
Feder
Erdregister Wärme Nutzung Beispiele Rechtlich Diplom Arbeit Lnks

Guten Abend, Link Fundus zu Ihrem Thema Erdregister, viel Erfolg! Gruss Klar

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Diplomarbeit Dipl.-Ing. Martin Aichholzer, 3335 Weyer TU Wien, Institut f√ľr Tragwerkslehre und Ingenieurholzbau

In Rahmen dieser Diplomarbeit wurde in Zusammenarbeit mit zwei ober√∂sterreichischen Firmen ein neues System f√ľr die √úberdachung von Industriehallen in Holzbauweise entwickelt und f√ľr ein Objekt projektiert. Die Beheizung der Halle erfolgt mittels einer Biomasse-Kraft-W√§rme-Kopplung, die mit den Produktionsabf√§llen betrieben wird. Die elektrische Energie wird gro√üteils im Werk selbst verwendet. Eine kontrollierte L√ľftung mit W√§rmer√ľckgewinnung und Zuluft √ľber Erdregister erg√§nzt das Niedertemperatur-Heizsystem. Das Projekt ist ein Prototyp f√ľr ein zugbeanspruchtes Dachsystem in Holzbauweise. Zur Anwendung kommen neue Verfahren der Hochfrequenzverleimung, neue optoelektrische Verfahren zur Selektion der Holzg√ľte und ein Verfahren zum Mitleimen von Spezialfolien f√ľr statische und bauphysikalische Effekte. Das H√§ngedach besteht aus vorgefertigten Elementen mit einer Breite von 3 m und einer L√§nge von 25 m. Es wird die Verwendung von Holz als Baustoff im Industriebau untersucht und damit auch in diesem Bereich, unter Ber√ľcksichtigung der "grauen Energie", ein Weg zum Niederenergiestandard aufgezeigt.



Die Erde ‚Äď ein heisser Ball Geothermie ‚Äď wie man W√§rme aus der Tiefe holen ¬ęGeothermische Energie¬Ľ ‚Äď auch als Erdw√§rme bezeichnet ‚Äď ist die in Form von W√§rme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfl√§che. Im Erdinnern sind immense W√§rmemengen gespeichert, deren Ursprung gr√∂sstenteils in der Zerfallsenergie nat√ľrlich radioaktiver Isotope liegt. So sind nach heutigen Kenntnissen im Erdkern Temperaturen von √ľber 6000 ¬įC, im oberen Erdmantel noch ca. 1300 ¬įC anzunehmen. Der geothermische W√§rmefluss durch die Erdoberfl√§che betr√§gt √ľber 40 Milliarden kW. 99 % des Erdballs sind heisser als 1000 ¬įC und nur 0,1 % sind k√ľhler als 100 ¬įC (Quelle: H√§ring GeoProject, Steinmaur)


Im Schnitt nimmt die Temperatur ab Erdoberfl√§che pro 100 m Tiefe um etwa 3 ¬įC zu, was einem normalen geothermischen Tiefengradient entspricht. Vielerorts auf der Welt jedoch finden sich sogenannte W√§rmeanomalien, das heisst Gebiete mit wesentlich h√∂heren Temperaturgradienten, beispielsweise in Island, Italien, Indonesien oder Neuseeland. Hauptanliegen der geothermischen Energienutzung ist es, die W√§rme mit Hilfe von geeigneten Technologien aus der Tiefe an die Erdoberfl√§che zu bef√∂rdern. An einigen Stellen liefert die Natur selbst das notwendige Zirkulationssystem (z.B. Thermalquellen). Anderswo m√ľssen Erschliessungsbohrungen mit F√∂rderpumpe beziehungsweise Erdw√§rmesonden mit Zirkulationspumpe eingesetzt werden.

Bei der Verwendung von geothermischen Ressourcen erfolgt eine integrale W√§rmeenergienutzung aus dem Untergrund ‚Äď praktisch ab der Erdoberfl√§che bis zu technisch-√∂konomisch erreichbaren Tiefen von maximal 5000 m. Letzteres ist von besonderem Interesse, da W√§rme aus diesen Tiefenbereichen auch zur Produktion von Elektrizit√§t verwendet werden kann (Deep Heat Mining oder Hot-Dry-Rock-Technologie).

In der Schweiz beschr√§nkt sich der Grossteil der heute √ľblichen geothermischen Nutzungen auf die obersten 500 m ab Erdoberfl√§che.



Geothermie in der Schweiz

In der Geothermienutzung f√ľr Heizzwecke hat die Schweiz schon etliche Erfolge zu verzeichnen. So steht sie im weltweiten Vergleich hinsichtlich der Fl√§chendichte von Erdw√§rmesonden ‚Äď mit einer Anlage pro 2 km2 ‚Äď an erster Stelle. Bei der geothermischen Leistung pro Kopf der Bev√∂lkerung liegt die Schweiz mit rund 44 W nach Island, Neuseeland und Ungarn auf Rang 4.

Bei der Nutzung einheimischer geothermischer Ressourcen wird h√§ufig eine Unterscheidung zwischen ¬ęuntiefer¬Ľ (z.B. konventionelle Erdw√§rmesonden und Energiepf√§hle) und ¬ętiefer¬Ľ Geothermie (z.B. hydrothermale Tiefbohrungen und Deep Heat Mining) gemacht. Dabei ist die Tiefe von 400 m als willk√ľrliche Grenze gew√§hlt worden. Um h√∂here Temperaturbereiche zu nutzen, stossen Erdw√§rmesonden mit zunehmender Tendenz in Tiefenbereiche vor, die als √úbergangszone zwischen ¬ęuntief¬Ľ und ¬ętief¬Ľ zu bezeichnen sind.



Geothermische Nutzungsmethoden

Vertikale Erdw√§rmesonden verschiedenster Bauart Fl√§chig verlegte Erdregister (heute nur noch selten eingesetzt) W√§rmenutzung von Grundwasser (Beispiel: allein im Kanton Bern 870 Anlagen in Betrieb, Stand 1997) ¬ęTiefe¬Ľ Erdw√§rmesonden (Nachnutzung von Altbohrungen) Energiepf√§hle und Schlitzw√§nde zur W√§rme- und K√§lteproduktion (Klimatisierung) Hydrothermale Nutzung von warmen Quellaufst√∂ssen oder mittels Singletten- und Doublettenanlagen (z.B. geothermische Heizanlage in Riehen) Nutzung von warmen Tunnelw√§ssern f√ľr Heizzwecke (z.B. aus dem Furka-, Ricken- und Mappo-Morettina-Tunnel) Deep Heat Mining zur Strom- und W√§rmegewinnung (z.B. die Pilotanlage in Soultz-sous-For√™ts im Elsass; ein entsprechendes Schweizer Projekt ist in der Planungsphase)



Nutzung von Erdw√§rme: f√ľnf Gr√ľnde

Geothermie ist eine einheimische und umweltfreundliche Energiequelle. Sie erzeugt weder Luftschadstoffe noch CO2 und ist somit ein idealer Ersatz f√ľr fossile Energietr√§ger. Geothermie ist st√§ndig verf√ľgbar. Sie h√§ngt nicht von klimatischen Verh√§ltnissen oder von der Jahres- oder Tageszeit ab. Da in menschlichen Zeitr√§umen unersch√∂pflich, wird Geothermie zu den erneuerbaren Energien gerechnet, ist also ¬ęnachhaltig¬Ľ; das heisst, die Bed√ľrfnisse der heutigen Generation k√∂nnen befriedigt werden, ohne dadurch die M√∂glichkeiten k√ľnftiger Generationen zu beeintr√§chtigen. Die Schweiz verf√ľgt √ľber gute Voraussetzungen zur Geothermienutzung. Sowohl f√ľr Ein- und Mehrfamilienh√§user als auch f√ľr gr√∂ssere √úberbauungen und ganze Quartiere sind praxiserprobte L√∂sungen vorhanden. An der Erdoberfl√§che sind geothermische Anlagen kaum sichtbar. Sie beanspruchen wenig Platz am Kopf des Bohrloches.



Erdwärme in der Schweiz

System Installierte thermische Leistung (MW) Thermalquellen,Tunnelwasser-Nutzung 10 Tiefe Aquifere (tiefer als 400 m, siehe Lexikon) 10,5 Erdwärmesonden 287 Total 307,5

Installierte Leistung zur Nutzung von Erdwärme in der Schweiz (Stand 1997)




Verteilung der Erdw√§rmesonden-Anlagen in der Schweiz (Quelle: Polydynamics, Z√ľrich)



Geothermie im internationalen Vergleich

Rang Land Thermische Leistung (MW) Einwohner (in Millionen) Thermische Leistung pro Einwohner (W) 1 Island 1443 0,27 5344 2 Neuseeland 264 3,5 75,4 3 Ungarn 638 10,1 63,1 4 Schweiz 308 7,0 43,9 5 Mazedonien 70 2,1 33,3 6 Slowakei 100 5,3 18,9 7 Frankreich 456 57,7 7,9 8 USA 1876 260,0 7,2

Weltweiter Vergleich in der direkten (thermischen) Nutzung von Geothermie



Geothermie ‚Äď Leader bei den erneuerbaren Energien

Kraftwerkstyp Installierte Leistung Produktion pro Jahr (MW) % (GWh) % Geothermie 6 456 61 37 976 86 Wind 3 517 33 4 878 11 Sonnenenergie (PV) 366 3 897 2 Gezeiten 261 3 601 1 Total 10 600 100 44 352 100

Stromproduktion aus regenerierbaren Quellen: Geothermie nimmt unter den erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung weltweit eine Spitzenstellung ein, insbesondere, was die Produktion betrifft. (Quelle: World Energy Council, 1995)

Fraunhofer-Institut legt den "Grundstein f√ľr das sonnige Jahrtausend"

(Freiburg) Am 25.06.1999 wurde der Grundstein f√ľr den Neubau des Fraunhofer-Instituts in Freiburg gelegt. Im neuen Geb√§ude - die Planung steht unter dem Motto "vorbildliches Bauen mit der Sonne" - werden rund 300 Institutsangeh√∂rige arbeiten. Angestrebt wird eine Kombination von effizienter Energienutzung, hoher Arbeitsplatzqualit√§t und ansprechender Gestaltung. Die Photovoltaik-Anlage ist in das Shed-Dach eines Atriums integriert, das die √§sthetischen Merkmale des Geb√§udes aufzeigen soll: Nach Aussagen von Planern und Bauherr soll das neue Domizil ein offenes, funktional-elegantes und kommunikatives Geb√§ude werden. Zentrum der Energieversorgung ist ein Blockheizkraftwerk (BHKW), dessen Abw√§rme zur Geb√§udeheizung dient und den Fremdstrombezug weiter reduziert. Die n√§chtliche L√ľftung und ein Luft-Erdregister sorgen f√ľr sommerlichen Temperaturkomfort am Arbeitsplatz - ganz ohne Klimaanlage.

Die Fortschritte am Bau k√∂nnen √ľber zwei Videokameras "live" verfolgt werden. Die Adresse: Informationsmaterial und weitere Informationen gibt es per E-Mail: info@ise.fhg.de Quelle: Fraunhofer-Institut. 29.06.1999

http://www.solarserver.de/solarmagazin/newsarchiv99.html Untersuchungen √ľber mikrobielle Verunreinigungen in Luftansaug-Erdregistern







Publikationen In zw√∂lf Erdregisteranlagen wurden Untersuchungen √ľber Konzentrationen von Mikroorganismen durchgef√ľhrt. Erfasst wurden Pilze und Bakterien in der Aussen-, Erdregister- und Zuluft. Um jahreszeiliche Einfl√ľsse zu ber√ľcksichtigen, wurden drei Anlagen zu jeder Jahreszeit untersucht. Die Konzentration der Luftkeime lag nach Durchstr√∂men des Erdregisters im Vergleich zur Aussenluft meist tiefer. Zwischen den EFH und den grossen Anlagen wurden grosse Unterschiede bei den Gesamtkeimzahlen wie auch bei den einzelnen Organismengruppen gefunden. EFH sind h√§ufiger von Ver√§nderungen in der Zusammensetzung der Mikroflora betroffen und die Abnahme im Erdregister f√§llt deutlich geringer aus. Gelegentlich wurden in der Erdregisterluft sogar h√∂here Konzentrationen als in der Aussenluft gemessen. Die nach den Erdregistern eingebauten Filter reduzieren die Keimzahlen deutlich, so dass die Zuluft in der Regel keimarm ist. Die Reduktion der Keimzahlen h√§ngt von der Filterqualit√§t ab.

Aufgrund der erhaltenen Resultate werden Empfehlungen aus lufthygienischer Sicht f√ľr den Bau, Betrieb und Unterhalt von Erdregisteranlagen vorgeschlagen.

http://www.empa.ch/DEUTSCH/zentren/zen/Internet-Files/Programm/Pilot_Demonstration/P+D-Projekte/Mikrobiologie%20Erdregister.htm


Neue Entwicklungen bei der Genehmigung von Erdwärmesonden Burkhard Sanner*

In die Frage der Genehmigung von erdgekoppelten W√§rmepumpen ist Bewegung gekommen. F√ľr die Bundesl√§nder Baden-W√ľrttemberg und Brandenburg haben die jeweils zust√§ndigen Ministerien Unterlagen erarbeitet, die Vereinheitlichung und Verfahrenssicherheit zumindest auf Landesebene zum Ziel haben. Durch das in den letzten Jahren erheblich gestiegene Interesse an erdgekoppelten W√§rmepumpen, aber auch durch vermehrte Erfahrungen und durch neue Festlegungen wie die VDI-Richtlinie 4640 war eine grunds√§tzliche Neubesinnung sowohl erforderlich als auch m√∂glich.

Die letzte bundesweit einheitliche Festlegung war das LAWA-Arbeitsblatt "Grundlagen zur Beurteilung des Einsatzes von W√§rmepumpen aus wasserwirtschaftlicher Sicht" von 1980, mit einer Erg√§nzung 1983. Es geht vor allem auf die Grundwasserw√§rmepumpe ein; Erdw√§rmesonden erschienen damals gerade erst als eine m√∂gliche Alternative. Von daher hatte das LAWA-Arbeitsblatt festgelegt, dass der Betrieb von Anlagen der oberf√§chennnahen Geothermie gem. ¬ß 3 Abs. 2 Nr. 2 WHG immer eine wasserrechtliche Benutzung darstellt, weil die physikalischen Eigenschaften des Grundwasser ver√§ndert werden (Abk√ľhlung). Das WHG schreibt zwar ausdr√ľcklich von "dauernd oder in nicht nur unerheblichem Ausma√ü sch√§dlichen Ver√§nderungen", bei dem damaligen Wissensstand musste die potentielle Sch√§dlichkeit jedoch einfach unterstellt werden.

Mit dem inzwischen erreichten Kenntnisstand kann die Frage der sch√§dlichen Ver√§nderung nunmehr sehr viel differenzierter betrachtet werden. Messungen in Versuchsanlagen in Deutschland und der Schweiz sowie die Erfahrungen aus der gro√üen Zahl realisierter Anlagen zeigen, dass bei kleineren Anlagen die thermischen Auswirkungen vernachl√§ssigbar sind. Die beiden neuen Ver√∂ffentlichungen driicken dies f√ľr die Verwendungen von Erdw√§rmesonden folgenderma√üen aus:

- "Bei kleinen Anlagen, wie sie f√ľr die Beheizung eines Einfamilienhauses verwendet werden, ist diese Beschaffenheitsver√§nderung in der Regeljedoch so geringf√ľgig, dass der Tatbestand der Gew√§sserbenutzung im Sinne des ¬ß 3 Abs. 2 Nr. 2 WHG nicht erf√ľllt und somit keine Erlaubnis erforderlich ist." (Merkblatt Brandenburg) - "Die Temperatur√§nderung des Grundwassers durch Erdw√§rmesonden ist jedoch regelm√§√üig nicht geeignet, das Gnundwasser nachteilig zu beeinflussen.... Damit liegt unter den Gesichtspunkten W√§rmeentzug und venvendetes W√§rmetransportmittel eine Gew√§sserbenutzung nach ¬ß 3 Abs.2 Nr. 2 WHG im Zusammenhang mit Erdw√§rmesonden nicht vor. (Leitfaden Baden-W√ľrttemberg)

Daraus folgt jedoch nicht, dass Erdw√§rmesonden nunmehr in den beiden Bundesl√§ndern beliebig installiert werden k√∂nnten. Um einen wirksamen Schutz der Gnundwassers sicherzustellen, sind nat√ľrlich Einschr√§nkungen und gewisse Verfahrenswege notwendig. Einschr√§nkungen ergeben sich durch Was serschutzgebiete, durch be stimmte als geologisch weniger geeignet bewertete Regionen (Baden-W√ľrttemberg), durch die Anlagengr√∂√üe (Brandenburg) u.a. In beiden Ver√∂ffentlichungen werden daher Verfahrenswege beschrieben, die den Beh√∂rden Kenntnis √ľber die beabsichtigten Ma√ünahmen geben und gegebenenfalls auch die Einleitung eines f√∂rmlichen Verfahrens mit genauerer Einzelfallpriifung, einschr√§nkenden Auflagen oder sogar der Versagung einer Erlaubnis erm√∂glichen. Im Leitfaden aus Baden-W√ľrttemberg ist aber auch festgeschrieben, dass, falls √ľberhaupt eine Erlaubnispflicht im Einzelfall besteht, ein Erlaubnisverfahren nach ¬ß 108 Abs. 3 WG (BW) nur in Ausnahmef√§llen in Betracht kommt, die Regel aber ein vereinfachtes Verfahren nach ¬ß 108 Abs. 4 WG (BW) ist.

Die Verfahrenswege f√ľr die wasserrechtliche Behandlung von Erdw√§rmesonden sind in Tab. 1 kurz dargestellt. Das Merkblatt aus Brandenburg behandelt dar√ľber hinaus noch weitere Verfahren der oberfl√§chennahen Geothermie, n√§mlich Brunnen (Grundwasserw√§rmepumpen) und horizontale Erdw√§rmekollektoren. Brunnen sind grunds√§tzlich erlaubnispflichtig, Erdw√§rmekollektoren dagegen in der Regel nicht.

Der Leitfaden aus Baden-W√ľrttemberg befasst sich nur mit Erdw√§rmesonden. F√ľr die Qualit√§t der Planung und Ausf√ľhrung wird ausdr√ľcklich auf die von der GtV initiierte VDI-Richtlinie 4640 (Entwurf) verwiesen. Es wird weiterhin im Zusammenhang mit dem vereinfachten Erlaubnisverfahren ausdr√ľcklich darauf hingewiesen, da√ü im Sinne von ¬ß 6 WHG die "F√∂rderung regenerativer Energiequellen als √∂ffentlicher Belang zu beriicksichtigen" ist. Schlie√ülich enth√§lt der Leitfaden noch als Hilfe f√ľr die Bewertung der Erlaubnispfichtigkeit von Erdw√§rmesonden eine Karte des Landes im Ma√üstab 1 : 1 Mio., in der folgende Regionen unterschieden sind:


- Gebiete, die zur Anlage von Erdw√§rmesonden g√ľnstig sind - Gebiete, die f√ľr die Anlage von Erdw√§rmesonden bis zur Basis des obersten Gnundwasserleiters g√ľnstig sind - Gebiete, die f√ľr die Anlage von Erdw√§rmesonden ung√ľnstig sind - Wasserschutzgebiete

Die Herausgabe des Leitfadens in Baden-W√ľrttemberg geht auf eine Aktivit√§t der GtV zur√ľck. Der GtV-Vorstand traf sich im Herbst 1996 mit dem Minister f√ľr Umwelt und Verkehr des Landes Baden-W√ľrttemberg, Hermann Schauffler (s. GtE 17/1996,. S. 28), und dieser sagte als eine der Hilfen f√ľr die Geothermie die Erarbeitung einer einheitlichen Genehmigungsrichtlinie f√ľr sein Land zu.

Grunds√§tzlich wird in beiden Texten f√ľr eine Vielzahl von F√§llen keine wasserrechtliche Erlaubnispflicht mehr gesehen. Neben der Verfahrensbeschleunigung bedeutet dies f√ľr die Bauherrschaft auch, dass keine Geb√ľhren f√ľr eine wasserrechtliche Erlaubnis anfallen (diese haben besonders in Bayern und zeitweise auch in Hessen erhebliche Betr√§ge erreicht). F√ľr die Beh√∂rden bedeuten Merkblatt und Leitfaden, dass bestimmte Zeitr√§ume im Verfahrensgang einzuhalten sind, und dass die Einleitung eines wasserrechtlichen Verfahrens begr√ľndet erfolgen muss (d.h. im Regelfall kein Erlaubnisverfahren). In Baden-W√ľrttemberg kann man sich anhand der Karte auch bereits im Vorfeld ein Bild von den Einsatzm√∂glichkeiten von Erdw√§rmesonden machen. Es bleibt zu hoffen, dass in weiteren Bundesl√§ndern Festlegungen mit √§hnlichem Inhalt getroffen und m√∂glichst auch entsprechende Karten erarbeitet werden.

Verzeichnis der neuen Schriften:

Ministerium f√ľr Umwelt, Naturschutz und Raumordnung Brandenburg Abt. Gew√§sserschutz und Wasserwirtschaft "Merkblatt √ľber wasserrechtliche Anforderungen an geothermische Anlagen" Potsdam, Januar 1998 Ministerium f√ľr Umwelt und Verkehr Baden-W√ľrttemberg "Leitfaden zur Nutzung von Erdw√§rme mit Erdw√§rmesonden" Stuttgart, September 1998

Beispielhafte Unterlagen in der Schweiz neu bearbeitet

Eine Neuauflage hat die Karte des Kantons Bern erfahren: "W√§rme aus Wasser und Boden, √úbersichtskarte des Kantons Bern", Ausgabe 1998. Dabei wurde nicht nur die farbliche Gestaltung √ľbersichtlicher gemacht, sondern auch neue Zonen f√ľr alternativen Bau von Erdw√§rmesonden und Erdw√§rmekollektoren ausgewiesen. Gleichzeitig wurde das zugeh√∂rige Merkblatt erstmals als Brosch√ľre gebunden und wesentlich erweitert. Es handelt sich um die nunmehr 4. Ausgabe, die unter dem Titel "Anforderungen an W√§rmepumpenanlagen f√ľr die Nutzung von W√§rme aus Grundwasser, Oberfl√§chenwasser, Erdw√§rmesonden, Erdregister" Angaben √ľber das konkrete Vorgehen f√ľr Beantragung und Genehmigung von Anlagen der oberfl√§chennahen Geotherrnie macht. Herausgegeben wurden Karte und Merkblatt gemeinsam durch das Wasser- und Energiewirtschaftsamt des Kantons Bern und das Amt f√ľr Gew√§sserschutz und Abfallwirtschaft des Kantons Bern (Bezug: WEA, Reiterstr. 11, CH-3011 Bern, Schweiz).


Tabelle 1: Verfahrenswege f√ľr die Anzeige bzw. Genehmigung von Erdw√§rmesonden --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Brandenburg (Merkblatt Jan. 1998)

- Anzeige bei der unteren Wasserbeh√∂rde (bzw. bei der Bergbeh√∂rde) zwei Monate vor Baubeginn, falls die Erlaubnispflichtigkeit nicht von vornherein feststeht und ein entsprechender Antrag gestellt wird. - Innerhalb von 6 Wochen kann die Beh√∂rde Anordnungen treffen, das Vorhaben einschr√§nken, befristen oder untersagen (z.B. in Trinkwasserschutzzone II), auch f√ľr ansonsten nicht erlaubnispflichtige Anlagen. - Sieht die Beh√∂rde eine Erlaubnispficht als gegeben, so wird der Anzeigende innerhalb von 6 Wochen informiert und die Anzeige als Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis gewertet. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Baden-W√ľrttemberg (Leitfaden Sept. 1998) - Anzeige der geplanten Bohrungen mit Lageplan, erwartetem Bohrprofil, Beschreibung der Bohrtechnik und der Gesamtanlage. - Die Wasserbeh√∂rde best√§tigt Eingang und Vollst√§ndigkeit der Anzeige. Erfolgt innerhalb eines Monats keine weitere Au√üerung der Wasserbeh√∂rde, ist die Bohrung als nicht erlaubnispfichtig anzusehen. - Besteht nach Ansicht der Wasserbeh√∂rde eine Erlaubnisbed√ľrftigkeit, so wird die Anzeige als Antrag auf Durchf√ľhrung eines vereinfachten Erlaubnisverfahrens nach ¬ß 108 Abs. 4 WG (BW) gewertet und der Betreiber entsprechend informiert. Leitet die Wasserbeh√∂rde innerhalb eines Monats nach Eingang der Anzeige kein Erlaubnisverfahren nach ¬ß 108 Abs. 3 WG (BW) ein, so gilt die Erlaubnis als im vereinfachten Verfahren erteilt. - Nur in Ausnahmef√§llen wird ein Erlaubnisverfahren nach ¬ß 108 Abs. 3 WHG durchgef√ľhrt.

http://www.geothermie.de/gte/gte24-25/neue_entwicklungen_bei_der_geneh.htm


http://www.iha.bepr.ethz.ch/pages/forschung/Publikationen/Erdregister.htm http://www.waermepumpe.ch/fe/projekte/nth/projekt/projekt3/Projekt3_2.html http://www.waermepumpe.ch/fe/projekte/nth/projekt/projekt3/projekt3_1.html

http://www.igjzh.com/huber/wkm/wkm.htm

http://www.fws.ch/technik_wpheizen.htm

http://www.energie.ch/themen/bautechnik/domatems/



http://www.geothermal-energy.ch/dt/2_erdwsonden.htm

http://www.energiepark.at/esg/erd.htm

http://www.ibasolar.de/my_html/energ.htm

http://www.heiderei.de/Ideen/body_ideen.html

http://www.olos.ch/geothermie.htm

http://www.gbt.ch/_forum/000001f6.htm

http://www.andy-wickart.ch/energiesysteme.html

http://www.energie2000.ch/Regenerierbare/beispiele/TBspSpescha.htm

http://www.igjzh.com/huber/aktuell2/aktuell2.htm

http://www.rhone.ch/archiplan/bene/wb_artikel.htm

http://www.erdwaerme.ch/Rundgang/Berichte-Presse/art-150999.htm

http://www.schulnetz.ch/unterrichten/Agenda21/niedrigenergie/wae_main.html

http://www.minergie.ch/PLANUNG/index2_3.htm

http://www.passivehouse.com/Projekte-neu.htm

http://www.wkv.at/sektionen/tf/touris63.htm

http://www.engeo.ch/seite2.htm

http://www.grundag.ch/toc.htm

http://www.rhone.ch/archiplan/bene/warum_htm.htm

http://www.konvekta.ch/dyngs/aopt7.htm

12 Dec 2004
22:37:43
J. Klar
Im Anhang Link "Software zum Thema Erdregister" Viel Erfolg Emmenegger

http://www.igjzh.com/huber/download/

12 Dec 2004
22:38:49
E. Emmenegger
Wärmepumpen Links Prinzip Technik Förderungen

Im Anhang Text und Links, zum Thema W√§rmepumpe! Gruss L.M√ľller


Zellenrad - W√§rmepumpe W√§rmepumpenanordnung mit Druck- austauscher-Zellenringsystem Auslegeschrift 1 049 401 Anmelder und Erfinder: Dudley Brian Spalding, London Anmeldetag: 23. M√§rz 1956 Die W√§rmepumpenheizung des z√ľrcherischen Rathauses Max Egli 22 Fig. Bulletin des Schweiz. Elektrotechnischen Vereins, XXIX. Jahrgang, No 11, Vol. 29, Mittwoch, 25. Mai 1938 (# oder 1935 ?); Seite 261-273 Zitat, Seite 162: Die Luftw√§rmepumpe verzichtet auf die Verwendung einer K√§ltefl√ľssigkeit als Arbeitsmittel. Sie setzt an deren Stelle die atmosph√§rische Luft; sie arbeitet somit mit einem kostenlosen, gefahrlosen und jederzeit vorhandenen Arbeitsmedium." Zitat, Seite 165: Ansicht der im Kongresshaus Z√ľrich aufgestellten Luftw√§rmepumpe f√ľr 50 kWE/h Heizleistung und 27 kWE/h K√§lteleistung, geliefert von der Arbeitsgemeinschaft Fernheizung der E.T.H., A.G. Brown Boveri & Cie., Gebr. Sulzer A.-G."

Elektrizitäts-Verwertung 1939/40, NO. 9/10, Seite 162-168 (relevanter Teil)

7.62 Luftw√§rmepumpen mit Zellenraddruckaustauscher" Die Einfachheit der Zellenradw√§rmepumpe und ihre Anpassungsf√§higkeit an die Bed√ľrfnisse der Klimatechnik sind √ľberzeugend." Seite 159, 160 in W√§rmepumpen - Grundlagen + Praxis H. L. v. Cube, F. Steimke VDI-Verlag, D√ľsseldorf, 1977

Die W√§rmepumpen-Heizung des renovierten z√ľrcherischen Rathauses Dipl.-Ing. Max Egli, Z√ľrich Schweizerische Bauzeitung, 10. August 1940 (# oder 16.8.1940?), Band 116, No. 6, Seite 59-64

Forschung - einmal anders gedacht (# Zellenradwärmepumpe) B. Schaeffer, D. Kersten Contraste, Nov. 1991

Ersatzstoffe f√ľr FCKW Ersatzk√§ltemittel und Ersatztechnologien in der K√§ltetechnik Ullrich Hesse und 6 Mitautoren ¬© 1992 ISBN 3-8169-0763-6 Band 369, Kontakt & Studium Umwelttechnik, expert verlag, Ehningen 231 Seiten, 125 Bilder, 108 Literaturstellen, kartoniert, DM 69,- Sigel: 89 [mas 884]; 89 [RA 4189 (369)] Zitat: Kapitel 7. Kaltluftprozesse, 7.3.3 Druckwellenmaschinen, Dipl.-Ing. Michael Kauffeld, Seite 188: Eine Alternative bietet die Kombination eines sogenannten Zellenrades (Druckwellenmaschine, kombinierte Kompressions- und Expansionsmaschine) mit einem kleineren Zusatzverdichter, wie sie 1939 von Bauer vorgeschlagen und in der Schweiz von BBC als Kaltluftw√§rmepumpe mit relativ guten Leistungszahlen verwirklicht wurde. Die Ende der drei√üiger Jahre im Kongresshaus und in der Papierfabrik Landquart am Bodensee installierten Anlagen erzielten Heizleistungszahlen von 2,4 ... 2,6 was beachtlich ist, wenn man bedenkt, da√ü die Anlagen noch ohne Anwendung der Druckwellentheorie f√ľr das Zellenrad erstellt wurden. Diese Grundlagen wurden erst im Laufe der 50er und 60er Jahre bei BBC im Hinblick auf den Einsatz als Oberstufe von Gasturbinen und als Verbrennungsmotorlader entwickelt. Diese Druckwandler sind als Comprex-Lader" (Warenzeichen der Comprex AG), bekannt geworden."

Die Kaltluft-K√§ltemaschine f√ľr den Einsatz in Transportlader√§umen A. Henatsch Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule f√ľr Verkehrswesen Dresden 30, (1983), S. 571-580

Die Druckwellen-Maschine Comprex als Oberstufe einer Gasturbine E. Jenny, T. Balerty Teil 1+2, MTZ, Motortechnische Zeitschrift, 34, 10/11 (1973), S. 329-335 und 421-425

Die elektrische Erzeugung von Wärme und Kälte in Klimaanlagen vermittels der Wärmepumpe B. Bauer, B. W. Bolomey Elektrizitätsverwertung, 9/10 (1939/40)

Die W√§rmepumpe ‚Äď das Heizsystem der Zukunft

Eine W√§rmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein K√ľhlschrank, nur mit umgekehrtem Nutzen. Die W√§rmeaufnahme und deren Transport √ľbernimmt ein Arbeitsmittel, das sich in einem geschlossenen Kreislauf bewegt und nacheinander verschiedene Zustands√§nderungen erf√§hrt. Es wird verdampft, verdichtet, verfl√ľssigt und entspannt. Die W√§rmepumpe wandelt so W√§rme niedriger Temperatur (z.B. 7 ¬įC) in W√§rme hoher Temperatur (z.B. 23¬įC) um. Drei Viertel der zum Heizen und Warmwasserbereiten ben√∂tigten Energie entzieht die W√§rmepumpe der Umwelt ‚Äď gespeicherte Sonnenw√§rme in Erdreich, Wasser und Luft. Durch Einsatz dieser kostenlosen Umweltw√§rme und rund einem Viertel Antriebsenergie f√ľr den Verdichter ist die W√§rmepumpe problemlos in der Lage Ein- und Mehrfamilienh√§user zu beheizen. http://www.waermepumpe-iwp.de/flash/prinzip.htm


Dampfende K√§lte Minusgrade aus wummernden Lautsprechern, Eisbl√∂cke als Abfall aus dem Badezuber: √Ėkofreundliche K√§ltetechnik sucht neue Wege Spiegel 47/1994, 21.11.94, Seite 222-224

: Entwicklung und experimentelle Untersuchung neuer Regeneratorkonzepte f√ľr regenerative Gaskreisprozesse am Beispiel einer Vuilleumier-W√§rmepumpe Development and experimental investigation of new concepts for regenerators of regenerative gas cycles-exemplary for Vuilleumier heat pumps Th. Pfeffer, H. -D. K√ľhl, S. Schulz, Ch. Walther


Lehrstuhl f√ľr Thermodynamik, Universit√§t Dortmund, D-44221 Dortmund, Germany Tel.: x 49 231 755 2071, Fax: x 49 231 755 2572, e-mail: thomas.pfeffer@beb.de


Eingegangen:12. Februar 1999

Zusammenfassung Regeneratoren sind ein wesentlicher Bestandteil regenerativer Gaskreisprozesse, deren bekannteste Vertreter der Stirling- und der Vuilleumier-Proze√ü sind. Ihnen kommt die Aufgabe zu, im Proze√üverlauf von dem sie durchstr√∂menden Arbeitsmedium W√§rme aufzunehmen und bei der R√ľckstr√∂mung diese W√§rme wieder an das Arbeitsgas abzugeben. Aus diesen Aufgaben eines Regenerators resultieren unmittelbar die an das Regeneratormaterial zu stellenden Anforderungen. Neben einem m√∂glichst guten W√§rme√ľbertragungsverhalten mu√ü vor allem ein g√ľnstiges Druckverlustverhalten der Regeneratormatrix eingefordert werden. Im Hinblick auf einen Einsatz in der Serie stehen zus√§tzlich die Konfektionierung sowie die Herstellungs- und Folgekosten des Matrixmaterials im Mittelpunkt des Interesses. Bisher finden in ausgef√ľhrten Maschinen vor allem Drahtnetzpackungen und Matrizen aus Drahtgestrick Anwendung; diese L√∂sungen sind aufgrund der hohen Herstellungskosten f√ľr eine Serienfertigung allerdings ungeeignet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neue Regeneratorkonzepte entwickelt, auf ihre Tauglichkeit aus thermodynamischer und str√∂mungsmechanischer Sicht √ľberpr√ľft und unter fertigungstechnischen sowie √∂konomischen Aspekten einer Bewertung unterzogen.

http://link.springer-ny.com/link/service/journals/10010/bibs/0065009/00650257.htm

Die Wärmepumpe


Energieträger am Eingang: Umgebungwärme Energieträger am Ausgang: Nutz-/Heizwärme


Grundlagen:

A) physikalisch: Physikalisches Potential (wieviel Energie ist da, woher kommt sie ???) B) technisch: Welche M√∂glichkeiten der Umladung auf sinnvolle Energietr√§ger (W√§rme, Elektrizit√§t) gibt es ?? C) wirtschaftlich: Wie wirtschaftlich ist das alles ?? D) Fakten und Zahlen: E) Vor- und Nachteile F) Prognosen A) physikalisches Potential: Das Funktionsprinzip der W√§rmepumpe ist mit dem eines K√ľhlschranks vergleichbar. Eingesetzt wird die gleiche Technik, aber mit umgekehrten Nutzen: Der Umgebung, etwa Erdreich, Wasser oder Luft, wird gespeicherte Sonnenw√§rme entzogen und durch einen Kompressor gewisserma√üen mit einem "W√§rmelift" auf ein h√∂heres Temperaturniveau gehoben. Das reicht zum Warmwasserbereiten, aber auch zum Heizen aus. So werden aus drei Teilen Umweltw√§rme und einem Teil Antriebsenergie vier Teile Nutzw√§rme. F√ľr den Antrieb des Kompressors wird in der Regel Strom eingesetzt. Durch die Nutzung von indirekter Sonnenenergie ist die Energiemenge theoretisch unbegrenzt.

B) technisches Potential: Da die Wärme des Wassers bei Wärmepumpen nicht hoch genug ist, lohnt sich eine Umladung der Energie auf Elektrizität nicht. Da die Ersparniss aber schon bei dem Energieträger am Ausgang, der Wärme, sehr gross ist, ist das technische Potential nicht zu verachten.


C) wirtschaftliches Potential: W√§rmepumpen bringen dem Betreiber nach einer Studie ca. 65% Kostenersparnisse gegen√ľber herk√∂mmlichen Brennstoffheizungen. Von einem wirtschaftlichen Potential wie z.B. bei Kraftwerken kann man jedoch bei der W√§rmepumpe nicht reden, da meines Wissens keine gr√∂√üeren Anlagen in Betrieb sind und man die gewonnene W√§rme als Privatmensch weder in elektrische Energie umwandeln, noch in ein √∂ffentliches W√§rmenetz einspeisen kann. Mit einer modernen W√§rmepumpenheizung werden aus einer in √Ėsterreichs W√§rmekraftwerken eingesetzten Kilowattstunde Prim√§renergie √ľber zwei Kilowattstunden Nutzenergie.


D) Zahlen und Fakten: Anteil an Primärenergie in Deutschland % Millionen kwh Anteil an Primärenergie global % Millionen kwh Anteil an el. Energieeinspeisung in Deutschland % Millionen kwh Anteil an el. Energieeinspeisung global % Millionen kwh Größe einer typischen Anlage 1,38 kW bis 17,7 kW Anzahl der Anlagen in Deutschland (mehrere Jahre) 50.000 Anzahl der Anlagen weltweit 50 Mio. (davon 80% Japan und 10% USA) Preis pro kWh (therm./elek.) ohne Subventionen Stromkosten (siehe wirtschaftliches Potential ) Preis pro installiertem kW Kosten der Anlage + Stromkosten ( s.O. ) Wirkungsgrad der Energieumladung siehe wirtschaftliches Potential .. .. .. .. .. ..

E) Vorteile und Nachteile: Die Vorteile der W√§rmepumpe sind eine Kostenersparniss von 65% gegen√ľber Brennstoffheizungen und bei der h√∂heren Umweltvertr√§glichkeit, die sich bei jeder Verbesserung der Kraftwerkstechnik zur Stromerzeugung ohne Zutun des Anlagenbetreibers noch erh√∂ht. Ausserdem verursachen sie im Vergleich zu √Ėl-Heizungen etwa ein Drittel weniger Kohlenstoffdioxyd, rund 50 Prozent weniger Stickoxyde und mehr als die H√§lfte weniger Schwefeldioxyd. Die obengenannte Kostenersparniss kommt dadurch, dass die Umgebungsw√§rme kostenlos ist, und dass nur der f√ľr die Antriebenergie n√∂tige Strom bezahlt werden muss. √úber Nachteile ist mir bei W√§rmepumpen nichts bekannt. Erw√§hnen sollt man aber, dass die W√§rmeausbeute sehr schwankt, wenn man als Energietr√§ger am Eingang die W√§rme der Umgebungsluft einsetzt, so dass man im Winter oft eine Zusatzheizung einsetzten muss.


F) Prognosen: Die Anzahl der installierten Wärmepumpen nimmt in Deutschland sowie Weltweit ständig zu. Da die Wärmepumpe eine schon etablierte "Anlage" ist, nimmt die Anzahl recht kontinuierlich zu. Es ist also zu erwarten, dass die Energieeinsparungen in den nächsten Jahren weiter zunehmen werden.


interessanter Link: Hauptberatungsstelle f√ľr Elektrizit√§tsanwendung e.V.


Da eine W√§rmepumpe normalerweise kein besonders spannender Anblick ist, habe ich hier das Bild einer Vorf√ľhr-Anlage aus dem Deutschen Museum eingef√ľgt.

http://whg.work.de/physik/u2benerg/waermepump.htm


http://www.thermodynamik.tu-berlin.de/mitarb/andre/mtu1.html

Testzentrum

Das im Unterwerk Winterthur-T√∂ss der NOK untergebrachte Testzentrum dient der Pr√ľfung von Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-W√§rmepumpen (bis 100 kW Heizleistung) und Luft/Wasser-W√§rmepumpen (bis 50 kW). Damit werden rund 95 Prozent aller g√§ngigen Typen abgedeckt.

Die W√§rmepumpen werden nach den in der Euronorm EN 255 festgelegten Pr√ľfprogrammen getestet. Die Resultate k√∂nnen somit auch zum internationalen Vergleich beigezogen werden. Dank leistungsf√§higen Pr√ľf- und Messeinrichtungen k√∂nnen die in der Norm festgelegten Klima- und Betriebszust√§nde von W√§rmepumpen unter realistischen Bedingungen gepr√ľft und aufgezeichnet werden. Experten der Eidgen√∂ssischen Materialpr√ľfungsanstalt (EMPA) messen erg√§nzend den Schallleistungspegel.

Jährlich werden im Testzentrum rund 40 Wärmepumpen getestet. Die Testresultate werden im periodisch erscheinenden WPZ-Bulletin in deutscher, französischer und italienischer Sprache veröffentlicht.

http://www.wpz.ch/ Handeln auch Sie umweltbewusst Bei der Bewältigung von Umweltproblemen ist heute jeder Einzelne gefordert. Im Alltag ergeben sich viele Möglichkeiten, die Umweltbelastung zu reduzieren - ob es sich nun um den Verzicht auf umweltbelastende Produkte handelt oder um einen bewussten und sparsamen Energieverbrauch.

Energiesparen beginnt zuhause Den privaten Haushalten kommt eine Schl√ľsselrolle bez√ľglich einer sparsamen und umweltvertr√§glichen Energienutzung zu. Denn sie verbrauchen ca. 45 % der gesamten Endenergie. Das bedeutet: ein allgemein geringerer Energieverbrauch in den Haushalten wirkt sich auf die Gesamt-Energiebilanz besonders positiv aus.

Weniger Schadstoffe. Weniger Energieverbrauch Die Beheizung von Geb√§uden verursacht einen Grossteil der weltweiten Umweltbelastung durch Emissionen. Denn √ľberall, wo in den H√§usern fossile Energien wie Oel oder Gas verfeuert werden, erzeugt man nicht nur Heizw√§rme, man setzt zugleich auch Schadstoffe frei. F√ľr vier Kilowattstunden Heizw√§rme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt. Jeder Bauherr sollte daher zur Entlastung der Umwelt beitragen Durch eine optimale W√§rmed√§mmung des Geb√§udes und durch den Einsatz besonders schadstoffarmer Heizanlagen. Ein herausragendes Heizsystem ist die W√§rmepumpe. Das Besondere: Die W√§rmepumpe verheizt keine fossilen Energietr√§ger im Haus, sie kommt ganz ohne Flamme aus. Effekt: Man produziert drastisch weniger Emissionen. Und man verbraucht weniger Energie.

Die Heiztechnik, die aus der K√§lte kam Mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Aggregats wird regenerative Umweltenergie in Heizw√§rme umgewandelt. Man braucht nur noch ein F√ľnftel der eingesetzten Energie zu bezahlen. Diese Bilanz rechnet sich f√ľr Umwelt und Bauherren. Das Funktionsprinzip ist vergleichbar mit dem Ihres K√ľhlschranks: W√§rmepumpen entziehen der Umwelt jedoch keine K√§lte, sondern W√§rme. Das erw√§rmte Arbeitsmedium wird in der Pumpe verdichtet und verfl√ľssigt. Dabei wird W√§rme an das zu beheizende Heizungswasser abgegeben. Anschliessend wird das entw√§rmte Arbeitsmedium wieder entspannt. Der Pumpenkreislauf kann wieder von neuem beginnen - angetrieben von einem Elektromotor.

W√§rmepumpen nutzen Umweltenergie Heute ist die Nutzung von Sonnenenergie schon soweit optimiert, da√ü sie sich auch f√ľr den privaten Haushalt lohnt: Elektrische W√§rmepumpen gew√§hrleisten eine maximale Energieausbeute bei minimalem Stromeinsatz. Aus einer Kilowattstunde Strom gewinnt die W√§rmepumpe etwa drei Kilowattstunden Heizw√§rme. Zirka zwei Kilowattstunden davon sind Umweltenergie.

Energie f√ľr die W√§rmepumpe Luft, Wasser und Erdreich speichern Sonnenw√§rme. Die elektrische W√§rmepumpe macht diese Energie nutzbar- ein Heizverfahren, das nicht nur umweltfreundlich, sondern zudem besonders wirtschaftlich ist. Auch andere technische Neuentwicklungen wie Erdw√§rmeabsorber, Energied√§cher oder Energiez√§une arbeiten erst mit einer W√§rmepumpe effektiv. F√ľr vier Kilowattstunden Heizw√§rme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt.

W√§rmequelle Luft Energie aus der Umgebungsluft. Was f√ľr die einen Luft ist, bedeutet f√ľr die anderen eine wichtige W√§rmequelle. Luft/Wasser-W√§rmepumpen nutzen Sonnenenergie, die in der Luft gespeichert ist. Und Luft gibt es √ľberall Ein weiterer Vorteil: Der bauliche Aufwand ist gering. Die Luft-Wasser-W√§rmepumpe f√ľr Aussenaufstellung. Diese Ger√§te sind in wetterfeste Geh√§use eingebaut und bieten eine ideale L√∂sung, wenn im Heizungskeller keine W√§rmepumpe untergebracht werden kann. Der Schalldruckpegel in 5 m Abstand betr√§gt je nach Leistungsgr√∂sse zwischen 38 und 41 dB (A). Als Fundament gen√ľgen Gartenplatten. F√ľr den Anschluss an die Heizung im Haus werden zwei w√§rmeisolierte Rohre f√ľr Vor- und R√ľcklauf sowie die elektrische Kabelverbindung im Erdreich verlegt.

Die Luft/Wasser- W√§rmepumpe f√ľr Innenaufstellung. Diese Kompaktger√§te mit verschiedenen Leistungsbereichen passen in nahezu jeden Kellerraum. Sie lassen sowohl bivalente als auch monoenergetische Betriebsarten zu. Verdichter und Verdampfer sind im Geh√§use √ľbereinander angeordnet. Die Luftkan√§le werden seitlich gegen√ľber angeschlosssen; die Luftf√ľhrung durch die Ger√§te erfolgt von links nach rechts. Unser Zubeh√∂rprogramm bietet vorgefertigte Anschlussteile f√ľr einfache Installation und kurze Montagezeiten. Passend zu diesen Ger√§ten ist ein Unterstellpuffer mit 140 Litern Inhalt lieferbar, der in vielen F√§llen die Montage der Luftkan√§le erleichtert.

Wärmequelle Wasser Wasser - eine zuverlässige Wärrnequelle. Mit der Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzen Sie die Vorteile der konstanten Temperatur des Grundwassers. Selbst an kältesten Wintertagen besitzt das Wasser eine Temperatur von +7 bis +12 'C. Wo also Grundwasser in ausreichender Menge vorhanden ist, lohnt sich der Einsatz einer Wasser/Wasser- Wärmepumpe auf jeden Fall.

Voraussetzungen f√ľr die Installation einer Wasser/Wasser WP F√ľr den Betrieb einer Wasser/Wasser- W√§rmepumpe sind ein F√∂rder- und ein Sickerbrunnen erforderlich. Ihr Abstand sollte etwa 15 m betragen. Bei der Anlage der Brunnen ist die Fliessrichtung des Grundwassers zu beachten. Die Wassermenge muss f√ľr eine Dauerentnahme bei maximalem W√§rmebedarf ausreichen - Angaben √ľber Brunnenleistung und Wasseranalyse sowie eine Genehmigung der Wasserbeh√∂rde m√ľssen vor Inbetriebnahme eingeholt werden. Betriebsweise :Die Wasser/Wasser-Heizungs- W√§rmepumpen eignen sich f√ľr monovalente oder bivalente

Betriebsweise einer Wasser/Wasser WP. Um die W√§rmepumpen monovalent einzusetzen, darf die Grundwassertemperatur nicht unter +7 'C sinken. Die W√§rmeverteilung im Haus muss hierf√ľr auf Niedertemperatur ausgelegt sein.

W√§rmequelle Erde Sonnenkraft f√ľrs ganze Haus Sole-Heizungs-W√§rmepumpen sind √§usserst leistungsstark. Mit einer einzigen W√§rmepumpe k√∂nnen Ein- und Mehrfamilienh√§user von bis zu 1000 m2 Grundfl√§che beheizt werden - das ganze Jahr hindurch. Zudem kann die W√§rmepumpe auch die komplette Warmwasserversorgung √ľbernehmen. Ein Warmwasserspeicher von bis zu 500 Litern Inhalt ist anschliessbar.

Sole/Wasser-Heizungs- W√§rmepumpen. F√ľr alle Sole-Heizungs-W√§rmepumpen bieten wir ein abgestimmtes Zubeh√∂rpaket mit der SoleUmw√§lzpumpe an, inklusive Kugelh√§hne vor und nach der Pumpe, Membrandruckausdehnungsgef√§ss mit Kappenventil, einer kompletten Sicherheitsbaugruppe mit √úberdruckventil, Druckmanometer sowie mit einem Schnell- und Grossentl√ľfter Dieses Zubeh√∂rpaket k√∂nnen Sie sowohl einzeln bestellen als auch bei den W√§rmepumpen fertig verrohrt im Geh√§use eingebaut beziehen (ohne Soleverteiler).

Die neue Höchstleistungszahl. Die Energieleistung der neuen Heizungs- Wärmepumpen-Systeme setzt Massstäbe: Aus 1 kW elektrischer Leistung gewinnt das Gerät bis zu 4,7 IKW Heizenergie: Leistungszahl 4,7 - Jahresarbeitszahl sogar bis 5,0. Das bedeutet, dass nur rund 20% Energieeinsatz bezahlte Energie sind.

Vollheizung f√ľr Wohnen und Warmwasser W√§rmepumpen sind so konzipiert, da√ü sie dieselben Aufgaben erf√ľllen wie eine Zentral-Warmwasserheizung: - Raumheizung - Warmwasserbereitung - Schwimmbecken wassererw√§rmung

Es gibt 3 Arten von W√§rmepumpen: Die Luft/Wasser- W√§rmepumpe nutzt die Au√üenluft als Energiequelle. Sogar bei Temperaturen bis -20¬įC entzieht die Hezungs-W√§rmepumpe der Luft noch Heuzenergie. Die Wasser/Wasser-W√§rmepumpe sch√∂pft die Heizw√§rme aus dem Grundwasser, wenn es in ausreichender Menge und Qualit√§t vorhanden ist. Die Sole/Wasser -W√§rmepumpe nutzt das Erdreich √ľber Erdkollektoren oder Erdsonden als W√§rmequelle.




So arbeiten W√§rmepumpen W√§rmepumpen √ľbertragen die in einem Verdampfer gewonnene W√§rme aus der Umwelt auf ein Arbeitsmedium, das durch die W√§rmezufuhr verdampft. Anschlie√üend wird das Arbeitsmedium verdichtet und verfl√ľssigt - dabei gibt es W√§rme an das zu beheizende Wasser ab. Danach wird das Arbeitsmedium entspannt und von neuem verdichtet. Der Antrieb dieses Pumpenkreislaufs erfolgt mit einem Elektromotor: F√ľr vier Kilowattstunden Heizw√§rme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt.


Mehr Komfort durch automatische Regelung Alle W√§rmepumpen sind ab Werk mit einer Basissteuerung ausger√ľstet. In Verbindung mit unserem W√§rmepumpenregler (WPR) erh√§lt man eine Komfortsteuerung. Im WPR ist ein Heizungsregler integriert, mit dem die Heizungsanlage in Abh√§ngigkeit von der Au√üentemperatur geregelt wird. W√§rmepumpe, Brunnen-, Sole-, Heizungs-, Warmwasserpumpe, Mischermotor und Heizkessel - alle Komponenten werden vom W√§rmepumpenregler automatisch angesteuert. Bei Sonderanwendungen kann auch eine einfache W√§rmepumpensteuerung eingesetzt werden.

Extra-Sparsystem f√ľr hei√ües Wasser Mit allen W√§rmepumpen kann man warmes Brauchwasser erzeugen. Daf√ľr bieten wir spezielle Warmwasserspeicher mit optimal abgestimmter W√§rmetauscherfl√§che und einem Fassungsverm√∂gen von 340 1 oder 475 1 an.

Pufferspeicher zur Vermeidung kurzer Laufzeiten Grundsätzlich empfehlen wir den Einsatz eines Pufferspeichers, um kurze Lauf- und Standzeiten (Takten) der Wärmepumpe zu verhindern und die Mindestlaufzeiten sicherzustellen. Auf unsere Wärmepumpen abgestimmte Pufferspeicher(140 l, 300 l und 400 l ) können aus unserem Zubehörprogramm geliefert werden.

Lieferwerk Die Wasser/Wasser-Wärmepumpen der Star Unity AG sind ein Produkt der KKW, Kulmbacher Klimageräte-Werk GmbH, Marke AEG. Technische Aenderungen vorbehalten.

http://www.waermepumpen-starunity.ch/deutsch/wp_besch.htm#Voraussetzungen

R I C H T L I N I E N




der Stadtgemeinde Amstetten √ľber die Gew√§hrung einer F√∂rderung f√ľr die Errichtung von Solar-, W√§rmepumpen- und Photovoltaikanlagen im Gebiet der Stadtgemeinde Amstetten.


§ 1 Gegenstand der Förderung 1) Die Stadtgemeinde Amstetten fördert die Errichtung a) von Solaranlagen b) von Wärmepumpenanlagen

c) von Photovoltaikanlagen bei Eigenheimen und Gruppenwohnbauten im Gebiet der Stadtgemeinde Amstetten.


2) Die Anlagen im Sinne des Abs.1) m√ľssen nach dem 1.4.1993 errichtet und beh√∂rdlich genehmigt worden sein.



3) Die Beheizung von Schwimmbädern wird nicht gefördert.



4) Die in diesen Richtlinien festgesetzten Zusch√ľsse werden nach Ma√ügabe der finanziellen Mittel der Stadtgemeinde Amstetten gew√§hrt; ein Rechtsanspruch auf die Gew√§hrung eines Zuschusses besteht nicht.


¬ß 2 F√∂rderungsvoraussetzungen Eine F√∂rderung f√ľr Anlagen im Sinne des ¬ß 1 Abs.1 wird nur f√ľr Anlagen gew√§hrt, f√ľr die bereits nach den Richtlinien des Landes Nieder√∂sterreich √ľber die Direktf√∂rderung von Solar-, W√§rmepumpen- und Photovoltaikanlagen eine F√∂rderung des Landes N√Ė. zugesichert wurde.


¬ß 3 F√∂rderungswerber Als F√∂rderungswerber gelten nat√ľrliche Personen als Liegenschaftseigent√ľmer, Miteigent√ľmer, Wohnungseigent√ľmer, Bauberechtigte, Mieter und P√§chter.


¬ß 4 Art und H√∂he der F√∂rderung 1) Die F√∂rderung der Stadtgemeinde Amstetten f√ľr die im ¬ß 1 angef√ľhrten Anlagen besteht in einem nicht r√ľckzahlbaren Bargeldzuschu√ü zu den Anschaffungs- bzw. Errichtungskosten der Anlage.


2) Die H√∂he des F√∂rderungszuschusses betr√§gt 30 % des vom Land Nieder√∂sterreich gem√§√ü den geltenden Richtlinien f√ľr dieselbe Anlage zugesicherten F√∂rderungsbetrages.

§ 5 Verfahren 1) Ansuchen um eine Förderung nach diesen Richtlinien sind mittels des bei der Stadtgemeinde Amstetten aufgelegten Formblattes schriftlich beim Stadtamt der Stadtgemeinde Amstetten einzubringen.


2) Dem F√∂rderungsantrag ist die Zusicherung des Bundeslandes Nieder√∂sterreich √ľber die Gew√§hrung einer F√∂rderung nach den bestehenden Richtlinien des Bundeslandes N√Ė. beizuschlie√üen.



3) Ansuchen um eine Förderung nach diesen Richtlinien sind bis spätestens ein Jahr nach Anschaffung bzw. Errichtung der zu fördernden Anlage bzw. nach Zusicherung der Förderung durch das Land Niederösterreich einzubringen.



4) F√∂rderungen nach diesen Richtlinien bewilligt √ľber Vorschlag des Finanzausschusses der Gemeinderat.



5) √úber die Bewilligung oder Ablehnung des F√∂rderungsansuchens erh√§lt der F√∂rderungswerber eine schriftliche Verst√§ndigung, die im Falle einer Ablehnung des Ansuchens die daf√ľr ma√ügeblichen Gr√ľnde zu enthalten hat.



6) Zugleich mit der Bewilligung des Förderungsansuchens erfolgt die Auszahlung des bewilligten Förderungszuschusses durch Überweisung auf ein vom Förderungswerber bekanntzugebendes Bankkonto.



7) F√ľr jene Anlagen, die vor dem 31.3.1993, l√§ngstens jedoch ein Jahr vor Antragstellung, angeschafft bzw. errichtet wurden, erfolgt die F√∂rderung nach den bisherigen Richtlinien der Stadtgemeinde Amstetten √ľber die Gew√§hrung einer F√∂rderung f√ľr die Errichtung von Anlagen zur Nutzung sich erneuernder Energietr√§ger und zur besonders wirtschaftlichen Nutzung von Energie im Gebiet der Stadtgemeinde Amstetten (GRB.vom 27.2.1991).

§ 6 Kontrolle Die Stadtgemeinde Amstetten behält sich das Recht vor, nach diesen Richtlinien geförderte Anlagen durch Beauftragte an Ort und Stelle zu begutachten. Dazu hat der Förderungswerber den beauftragten Personen gegen vorherige Anmeldung das Betreten der Liegenschaft zu gestatten.


¬ß 7 Widerruf Eine nach diesen Richtlinien gew√§hrte F√∂rderung ist vom B√ľrgermeister schriftlich zu widerrufen, wenn der F√∂rderungswerber zur Erlangung der F√∂rderung unrichtige Angaben gemacht hat.


¬ß 8 Gesamtausma√ü der F√∂rderung und Berichterstattung 1) Die Summe der F√∂rderungszusch√ľsse darf den daf√ľr im Voranschlag des jeweiligen Haushaltsjahres ausgewiesenen Voranschlagsansatz nicht √ľberschreiten.


2) √úber die insgesamt bewilligten F√∂rderungsansuchen, den Gesamtstand der ausbezahlten Zusch√ľsse sowie √ľber allenfalls abgelehnte F√∂rderungsansuchen ist dem Gemeinderat vom B√ľrgermeister j√§hrlich bis 31.3. des Folgejahres zu berichten.

¬ß 9 Wirksamkeitsbeginn Die Bestimmungen dieser Richtlinien gelten ab 1.1.1996 r√ľckwirkend f√ľr alle ab diesen Zeitpunkt eingebrachten F√∂rderungsansuchen.

http://www.amstetten.noe.gv.at/Ortsrecht/F10.html

http://www.waermepumpen.de/

http://bine.fiz-karlsruhe.de/bine/indexnew.html

http://www.sses.ch/multi/zse/inhalt598.html



WärmepumpenInternational

D Initiativkreis W√§rmepumpen Einf√ľhrung in die W√§rmepumpentechnik, Markt und F√∂rderung in der Bundesrepublik Deutschland http://www.waermepumpe-iwp.de/ EU European Network on Heat Pumping Technologies Grundlagen, Projekte, Markt, Hersteller, Beispiele installierter Anlagen, Unterst√ľtzung, Normen, http://www.fiz-karlsruhe.de/hpn/ USA/ARI Air Conditioning and Refrigeration Institute http://www.ari.org/ USA/ARTI ARTI Air-Conditioning and Refrigeration Technology Institute, HVAC&R Forschungsprogramm; auch Zugang zur ARTI Refrigerant Database. http://www.arti-21cr.org/ IIR International Institute of Refrigeration (IIR) Forschung international http://www.iifiir.org/ IEA International Energy Agencyinternationale Energieagentur http://www.iea.org/ http://www.iea.org/techno.htm IEA HPP IEA heat pump program Projekt√ľbersicht (laufende und k√ľnftige Annexe) http://www.heatpumpcentre.org/network/hpp.htm Annex 16 IEA Heat Pump CentreNewsletter, Berichte von IEA-Projekten http://www.heatpumpcentre.org/ Annex 18 Thermophysical Properties of Environmentally Acceptable Refrigerants; K√§ltemitteldatenbank des Annex 18 ‚ÄěThermophysical Properties of Environmentally Ac¬≠ceptable Refrigerants‚Äú. Einstieg in die Datenbank mit Klicken auf "MIDAS Database" http://www.itt.uni-stuttgart.de/~krauss/welcome.htm Annex 22 Nat√ľrliche K√§ltemittel, Planungsgrundlagen www.termo.unit.no/kkt/annex22 Annex 24 Absorptions- und Adsorptionsw√§rmepumpen/-k√§lteaggregate http://www.ket.kth.se/avdelningar/ts/annex24/WELCOME.HTM W√§rme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den W√§rmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband f√ľr W√§rme-Kraft-Kopplung Technik, Markt, Mitgliedfirmen, Publikationen http://www.waermekraftkopplung.ch/ FOGA Energieforschungsfonds der Schweizerischen Gasindustrie http://www.erdgas.ch/files/index.php3?language=d FEV Forschungsfonds der Erd√∂l-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU W√§rme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html Abw√§rme BFE BFE-Projekte im Bereich der (industriellen) Abw√§rmenutzung http://www.abwaerme.ch/ NL Umfassende √úbersicht zur Software f√ľr die Prozessintegration http://www.interduct.tudelft.nl/PItools/tools.html IEA Prozessintegration Implementing Agreement on Process Integration http://www.maskin.ntnu.no/tev/iea/pi/ Katalog zur Prozessintegration (wer macht was?) www.maskin.ntnu.no/tev/iea/pi/catalogue.html IEA/CADDET IEA Centre for the Analysis and Dissemination of Demon¬≠strated Energy Technologies. Beispiele f√ľr energieeffiziente Anlagen http://www.caddet-ee.org/ Erdw√§rme BFE Forschung des Bundesamts f√ľr Energie im Bereich Erdw√§rme http://www.geothermal-energy.ch/ √Ėkologie NL √∂kologische Gesamtbelastung, Ecoindicator http://www.pre.nl/eco-ind.html UNO UNO-Studien zu den K√§ltemittelemissionen http://www.unfccc.org/program/wam/wamlistcat.html Literaturrecherche IEA/ETDE Energy Technology Data Exchange Umfassende Energie-Literaturdatenbank auch in den Bereich W√§rmepumpen, W√§rme-Kraft-Kopplung und Abw√§rmenutzung Nach online-Anmeldung f√ľr Einwohner von Mitgliedl√§ndern gratis! http://bia.osti.gov/ETDEWEB/ Patentrecherche EU Recherche nach europ√§ischen Patenten http://www.espacenet.ch/ch/start/intro_de.htm http://www.european-patent-office.org/ USA US-Patente im Energiebereich http://apollo.osti.gov/waisgate/gchome2.html Energieforschung EU EU-Forschungsprojekte 5.Rahmenprogramm http://www.cordis.lu/fp5/home.html Informationen f√ľr Beteiligungen aus der Schweiz http://www.admin.ch/bbw/infonetz/d/entry.html EU-Energie Bereich Energie Energy, environment and sustainable development http://www.cordis.lu/fp5/src/t-4.htm EU-Suchen Suche nach Forschungsprojekten englisch http://apollo.cordis.lu/cordis/EN_RESUl_search.html deutsch http://apollo.cordis.lu/cordis/DE_NEWSl_search.html W√§rmepumpen Schweiz

BFE Bundesamt f√ľr Energie, Energieforschung des Bundes allgemein http://www.admin.ch/bfe/ http://www.energy-research.ch/ BFE Bezug Forschungsberichte und Publikationen http://www.energieforschung.ch/ BFE Berichte P+D-Projekte http://www.infoenergie.ch/p_d/ BFE/IEA Normen, Richtlinien, K√§ltemittel, √Ėkologie, Berichte aus der IEA, internationale Veranstaltungen, National Team IEA Heat Pump Centre http://www.waermepumpe.ch/hpc/ FWS F√∂rdergemeinschaft W√§rmepumpen Schweiz W√§rmepumpenmarkt, Statistiken, Qualit√§tssicherung, Workshops, Weiterbidlungskurse, Messen http://www.fws.ch/ AWP Arbeitsgemeinschaft W√§rmepumpen Schweiz CH-W√§rmepumpenhersteller, Publikationen http://www.jgp.ch/awp/ WPZ W√§rmepumpentest- und Ausbildungszentrum Winterthur-T√∂ss W√§rmepumpentestberichte,Einzhelheiten zur Pr√ľfung http://www.wpz.ch/ PSEL Projekt- und Studienfonds der Elektrizit√§tswirtschaft Projekte, Berichte http://www.psel.ch/ SVK Schweizerischer Verein f√ľr K√§ltetechnik Aktuelle Informationen zur K√§lte- und W√§rmepumpentechnik http://www.svk.ch/


http://www.waermepumpe.ch/fe/pagelinks.htmlDeutsche B√ľrgermeister im W√§rmepumpentestzentrum T√∂ss

(wpz) Auf Einladung des Elektrizit√§tswerks des Kantons Schaffhausen (EKS) weilten dieser Tage 25 B√ľrgermeister und Angestellte der vom EKS versorgten deutschen Nachbargemeinden im W√§rmepumpentest- und Ausbildungszentrum Winterthur-T√∂ss. Das Interesse der Besuchergruppe galt dem rasanten Anstieg des Einsatzes von W√§rmepumpen im Heizbereich in der Schweiz. Allein 1997 wurden mehr als 5'200 neue Heizungs-W√§rmepumpen und zus√§tzlich mehrere hundert W√§rmepumpen f√ľr die Warmwasserbereitung in Betrieb genommen. Bis zur Jahrhundertwende sollen gem√§ss dem Bundesprogramm "Energie 2000" an die 100'000 W√§rmepumpen in Betrieb sein. Unterst√ľtzt durch die F√∂rderaktionen des Bundes, verschiedener Kantone und einer immer gr√∂sseren Zahl von Elektrizit√§tswerken, hat sich die W√§rmepumpe in den vergangenen f√ľnf Jahren als der neue Heizungsfavorit etabliert. Fast 40 Prozent aller Neubauten werden heute bereits mit W√§rmepumpen ausgestattet. Die Tendenz ist weiter steigend.

Das hohe Interesse f√ľr die W√§rmepumpen liegt vor allem in der Einsicht begr√ľndet, dass die sparsame Verwendung von Energie und eine verbesserte Energienutzung immer mehr zu den Geboten des t√§glichen Lebens werden. Die Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) und anderen Luftschadstoffen in die Atmosph√§re muss gebremst werden. Neben der Reduktion der Autoabgase als eine der gr√∂ssten Schadstoffemissionen gilt es auch die Verheizung von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Erneuerbare Umweltenergie muss vermehrt zur Deckung unseres Energiebedarfs herangezogen werden. Die W√§rmepumpe erf√ľllt diese Forderungen in hohem Masse.

Strenge Pr√ľfungen der neuen W√§rmepumpen im Testzentrum Winterthur-T√∂ss (WPZ) dienen dem neutralen Vergleich und der Qualit√§tssicherung. Bisher wurden 175 W√§rmepumpen mit Heizleistungen von 4 bis 62 Kilowatt gepr√ľft. Von den im WPZ Bulletin Nr. 16 im Mai 1998 ver√∂ffentlichten 117 Testresultaten - 24 weitere fr√ľher publizierte W√§rmepumpentypen sind unterdessen nicht mehr lieferbar - entfallen 26 auf Luft/Wasser-W√§rmepumpen, 54 auf Sole/Wasser- und 37 auf Wasser/Wasser-W√§rmepumpen. Die Pr√ľfresultate werden viertelj√§hrlich in deutscher, franz√∂sischer und italienischer Sprache ver√∂ffentlicht. Sie sind auch im Internet abrufbar (http://www.wpz.ch).

¬ęGepr√ľft im Testzentrum T√∂ss¬Ľ ist in der Fachwelt zum Begriff geworden. Die urspr√ľnglich spezifisch f√ľr das WPZ T√∂ss entwickelten Pr√ľfreglemente f√ľr Luft/Wasser-W√§rmepumpen, f√ľr Sole/Wasser- und f√ľr Wasser/Wasser-W√§rmepumpen bilden nun die Grundlage f√ľr das kommende internationale W√§rmepumpen-G√ľtesiegel. Die Einf√ľhrung dieses dem Benutzer und dem Hersteller dienenden Qualit√§tszeichens im November 1998 ist zwischen den F√∂rdergemeinschaften Deutschlands, √Ėsterreichs und der Schweiz vereinbart worden. Den √§usseren Anlass bietet die 3. Nationale W√§rmepumpen-EXPO in der BEA in Bern vom 5.-7. November 1998.

Die deutschen Gäste waren vom Besuch des Testzentrums und den erhaltenen Informationen sichtlich beeindruckt. Neben der verbreiteten Anwendung von Wärmepumpen als Heizungsanlagen und den Betriebserfahrungen galt ihr Interesse auch dem in der Wärmepumpenförderung und im Marketing eingeschlagenen Weg.

Die Wärmepumpe ist aufgrund ihrer erwiesenermassen die Umwelt schonenden Eigenschaften in der Schweiz zur tragenden Säule des Aktionsprogramms "Energie 2000" geworden. Mit dem Trend zum Niedrigenergiehaus und mit dem zunehmenden Ersatz von Heizanlagen in Altbauten durch Wärmepumpen ist in den nächsten Jahren mit einem weiteren starken Anstieg der Wärmepumpeninstallationen zu rechnen.

6. August 1998

N√§here Ausk√ľnfte erteilt: Karl-Heinz Handl, Leiter des Testzentrums T√∂ss, Tel. +41 56 200 33 66, Fax. +41 56 200 37 52


Status und Trend der Wärmepumpennutzung in Deutschland

H.J. Laue IZW e.V. - Informationszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik

Vortrag 12. Oktober 1999 DKV ‚Äď Bezirksverein Berlin-Brandenburg



1. Einleitung

Der Bundesminister f√ľr Wirtschaft und Technologie hat auf seiner ersten Pressekonferenz in Berlin am 26. August 1999 zur Einf√ľhrung seines neuen 200 Mio. DM Marktanreizprogramms zugunsten erneuerbarer Energien zur W√§rmepumpe folgendes ausgef√ľhrt:

Auch W√§rmepumpen werden weiter gef√∂rdert. Wir erg√§nzen die F√∂rderung jedoch um eine zus√§tzliche √∂kologische Komponente: Es werden zuk√ľnftig solche Anlagen gef√∂rdert, die mit regenerativ erzeugten Strom betrieben werden.

Dies klingt auf den ersten Blick als ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz, ist jedoch im Grunde genommen das Ende der bisherigen W√§rmepumpenf√∂rderung des BMWi, da nur noch Anlagen gef√∂rdert werden, die mit dem im Vergleich zum bisherigen "W√§rmepumpenstrom" der EVUs um den Faktor drei teueren, regenerativ erzeugten Strom betrieben werden m√ľssen. Damit ist die Wirtschaftlichkeit dieser energiesparenden und umweltfreundlichen Technologie, letztlich der eigentliche Sinn des F√∂rderprogramms, wieder in die weite Ferne ger√ľckt.

Damit wird jedoch die seit 1994 eingeleitete Renaissance der W√§rmepumpe in Frage gestellt, die gerade durch das bisherige Programm des Bundesministeriums f√ľr Wirtschaft zur F√∂rderung erneuerbarer Energien, aber auch die F√∂rderprogramme der L√§nder und der Energieversorgungsunternehmen, ihren Anfang nahm.

So wurden gemäß Abb. 1 im Zeitraum 1995 bis 1998 vom BMWi insgesamt 3.675 Anlagen oder 30 % aller in diesem Zeitraum verkauften Wärmepumpen mit einem Gesamtbetrag von ca. 15,7 Millionen DM und einer mittleren Förderquote von 15,2 % gefördert, das entspricht Gesamtinvestitionen von mehr als 100 Millionen DM oder ca. 28.000,- DM pro Anlage [1].

Dabei handelt es sich fast ausschlie√ülich um elektrisch betriebene Kompressionsw√§rmepumpen kleiner und mittlerer Leistung, die gegenw√§rtig beim Heizen von Geb√§uden und bei der Warmwasserversorgung in Deutschland marktbeherrschend sind. Der deutliche Aufw√§rtstrend zeigt sich in Abb. 2 mit einer Steigerung der installierten Heizungsw√§rmepumpen in Deutschland um 820 Anlagen oder 22 % im Jahr 1998 gegen√ľber 1997 [2,3].

Die 1998 in Deutschland insgesamt installierten ca. 4.500 elektrischen Heizungsw√§rmepumpen entsprachen einer Gesamtinvestition von ca. 125 Millionen DM, die der W√§rmepumpenindustrie einen wesentlichen wirtschaftlichen Aufschwung erbracht und die M√∂glichkeiten f√ľr eine kosteng√ľnstigere Serienfertigung er√∂ffnet haben. So sind im "Initiativkreis W√§rmepumpen - IWP e.V." zur Zeit bereits wieder 28 Firmen Mitglied, die heute Heizungsw√§rmepumpen in Deutschland herstellen oder vertreiben.

Damit ist jedoch noch lange nicht der Stand der Anwendung nach den beiden √Ėlkrisen 1973 und 1979 erreicht, mit jeweils mehr als 10.000 installierten Heizungsw√§rmepumpen in den Jahren 1980 und 1981.

Bekanntlich bietet nur das thermodynamische Heizen mit Wärmepumpen die einfach zu verwirklichende Möglichkeit, den sich ständig erneuerbaren Vorrat an innerer Energie der Umgebung und die bei vielen technischen Prozessen entstehende Abwärme niedriger Temperatur nutzbar zu machen. Damit trägt es zu einer Senkung des fossilen Energieverbrauchs bei der Wärmeerzeugung und damit zur Minderung der CO2-Emissionen beim Heizen von Gebäuden und bei der Warmwassererzeugung bei.

Mit dem Anteil des Raum- und Prozesswärmebedarfs von ca. 60 % am gesamten Endenergieverbrauch in Deutschland, der zu mehr als 85 % von fossilen, weitgehend importierten Brennstoffen abhängt, wird das große Energieeinsparpotential der Wärmepumpen deutlich.



2. Thermodynamisches Heizen mit Wärmepumpen

Bekanntlich entspricht der Kreisproze√ü einer W√§rmepumpe (Abb. 3) thermodynamisch dem eines K√ľhlschrankes, wobei die W√§rmezufuhr im Verdampfer (W√§rmequelle) sowie die W√§rmeabgabe im Verfl√ľssiger (Heizungswasser) in der Regel auf einem h√∂heren Temperaturniveau erfolgen und die W√§rme - nicht die K√§lte - genutzt wird. Dabei wird das Arbeitsmittel, auch K√§ltemittel genannt, eine schon bei niedrigen Temperaturen siedende Fl√ľssigkeit, in einem Kreislauf gef√ľhrt und dabei nacheinander verdampft, verdichtet, verfl√ľssigt und entspannt. Dabei sollte nicht unerw√§hnt bleiben, da√ü dieses hervorragende thermodynamische Verfahren an der K√§lteerzeugung im h√§uslichen Bereich zu nahezu 100 % beteiligt ist, an der Erzeugung von Raumw√§rme dagegen in Deutschland zu weniger als 2 %.

Die in Abb. 4 zusammengefaßten vielfältigen Wärmequellen verdeutlichen das große Potential dieser erneuerbaren Energie, dass heute nur in geringem Umfang technisch ausgenutzt wird [4].

Bei den thermodynamischen Zusammenh√§ngen zeigt sich, da√ü die Effektivit√§t der W√§rmepumpe insbesondere von der Temperaturdifferenz zwischen W√§rmequelle und ‚Äďsenke abh√§ngt. Der W√§rmequelle f√§llt damit eine besondere Bedeutung f√ľr den energie-effizienten und wirtschaftlichen Einsatz der W√§rmepumpe zu. F√ľr die Nutzung von Heizungsw√§rmepumpen stehen vor allem die W√§rmequellen Erdreich, Wasser und Umgebungsluft zur Verf√ľgung.

Die Nutzung des Erdreichs als W√§rmequelle mit Hilfe von horizontalen Flachkollektoren und vertikalen Erdsonden hat in den letzten Jahren st√§ndig an Bedeutung gewonnen. So wurden fast 60 % der 1998 installierten W√§rmepumpen monovalent mit der W√§rmequelle Erdreich ausgestattet. Da bei Neubauten aus Platzgr√ľnden horizontal verlegte W√§rmeerzeuger oft nicht m√∂glich sind, werden heute zunehmend vertikale Erdsonden mit Tiefen von 30 bis 100 m eingesetzt.

Gerade in der letzten Zeit sind jedoch Probleme bei der Genehmigung von Erd-sonden in Regionen mit begrenzten Erfahrungen mit W√§rmepumpen aufgetreten. Die Gr√ľnde sind mangelnde Kenntnisse der zust√§ndigen Beh√∂rden, fehlende einheitliche Richtlinien f√ľr Genehmigungsverfahren aber auch die pers√∂nliche Einstellung des Genehmigungsbeamten. Die neuen VDI-Richtlinien 4640 [5] haben sich zum Ziel gesetzt, vom erreichten Stand der Technik ausgehend eine korrekte Auslegung, geeignete Materialwahl und richtige Ausf√ľhrung des Untergrunds sicherzustellen, sie sind jedoch nur bedingt als Richtlinie f√ľr die Genehmigungsverfahren geeignet.

Grundwasser-W√§rmepumpen sind zwar wegen der nahezu konstanten Wassertemperaturen √ľber das gesamte Jahr aus energetischen Gr√ľnden besonders g√ľnstig. Die Zuverl√§ssigkeit der W√§rmequelle ist jedoch wegen unzureichender Wasserqualit√§t h√§ufig ungen√ľgend. Auch wird die Genehmigung bei den zust√§ndigen Wasserwirtschaftsbeh√∂rden f√ľr die Entnahme und Wiedereinleitung von Grundwasser f√ľr Heizzwecke zunehmend verweigert.

Die Au√üenluft bietet sich als √ľberall verf√ľgbare, leicht nutzbare und preiswerteste W√§rmequelle f√ľr W√§rmepumpen an. Auf Grund der jahreszeitlich unterschiedlichen Au√üentemperaturen wurde ihre Nutzung bisher in der Regel mit einem weiteren W√§rmeerzeuger kombiniert (bivalente oder monoenergetische Systeme).

Bei den gegenw√§rtigen Energiepreisen bieten jedoch bivalente W√§rmepumpensysteme im Vergleich zu konventionellen Heizungsanlagen in den meisten F√§llen keine Kostenvorteile. F√ľr den m√∂glichen zuk√ľnftigen Einsatz wirtschaftlicher monovalenter Luft/Wasser-W√§rmepumpen sind neben der Nutzung von Abluft mit ganzj√§hriger Verf√ľgbarkeit und dem Einsatz intelligenter Regelungen u.a. die Entwicklung von drehzahlgeregelten Verdichtern und mehrstufige Systeme von Bedeutung.

Ohne Frage haben "steckerfertige" Luft/Wasser-W√§rmepumpen langfristig die besten Marktchancen f√ľr einen wirtschaftlichen Einsatz. Nat√ľrlich ist hier noch zus√§tzlicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf erforderlich. Dies gilt vor allem f√ľr die Modernisierung von Heizungsanlagen im Geb√§udebestand, der mit ca. 30 Millionen Wohnungen einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der vorgegebenen CO2-Emissionen in der Zukunft leisten mu√ü.



3. Energieeinsparung und Umweltaspekte

Voraussetzung f√ľr den wirtschaftlichen Betrieb der W√§rmepumpe ist ein niedrigerer Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen, da sich nur so die vergleichsweise hohen Investitionen in einer vertretbaren Zeit durch geringere Betriebskosten amortisieren und gleichzeitig durch die entsprechende Minderung der Treibhausgase, vor allem CO2, eine sp√ľrbare Entlastung f√ľr die Umwelt erreicht wird.

Da f√ľr W√§rmepumpen und konventionelle W√§rmeerzeuger unterschiedliche Endenergietr√§ger eingesetzt werden, m√ľssen f√ľr einen energetischen Vergleich unterschiedliche Faktoren ber√ľcksichtigt werden. Dar√ľber hinaus sollte f√ľr eine vergleichende Betrachtung die gesamte Kette der Energie√ľbertragung von der Prim√§renergiegewinnung bis zur Nutzw√§rme einbezogen werden.

Unter Ber√ľcksichtigung der oben erw√§hnten Rahmenbedingungen wurden in einer Studie des IZW e.V. moderne Heizungssysteme im Hinblick auf den Prim√§renergiebedarf und die Treibhausgasemissionen untersucht [6]. Es wurden dazu Me√üdaten der energetischen Eigenschaften von W√§rmepumpenanlagen gesammelt und ausgewertet. In einer parallel erstellten Studie [7] wurden aktualisierte Basisdaten f√ľr Endenergien der Heizungssysteme bestimmt, die in einem sogenannten IZW-Datensatz zusammengefa√üt wurden. Auf der Basis dieses Datensatzes wurden mit dem Programm GEMIS 3.08 [8] Variantenrechnungen zum Prim√§renergiebedarf und den Treibhausgasemissionen durchgef√ľhrt.

In den Abb. 5 und Abb. 6 sind die Ergebnisse der Berechnungen des Prim√§renergiefaktors und der Treibhausgasemissionen (=CO2-√Ąquivalent) f√ľr verschiedene W√§rmepumpen-Heizsysteme dargestellt. Die Werte gelten f√ľr ein 35¬įC / 30¬įC W√§rmeverteilsystem, Mittelwerte gemessener Jahresarbeitszahlen und Strom der √∂ffentlichen Versorgung. Das Referenzsystem ist eine Gasbrennwert-Heizungsanlage (Gas-BW), das den h√∂chsten technischen Stand konventioneller, mit fossilen Brennstoffen angetriebener Heizungsanlagen darstellt. Alle W√§rmepumpensysteme bieten deutliche Einsparungen an Prim√§renergie und Minderungen der Treibhausgasemissionen gegen√ľber dem Referenzsystem.

Die strengen Rahmenbedingungen des einleitend erw√§hnten F√∂rderprogramms des BMWi, z. B. der Ausschlu√ü der H-FCKW-K√§ltemittel, z. B. R22 und die st√§ndig versch√§rften Mindestjahresarbeitszahlen f√ľr Elektrow√§rmepumpen. haben nicht nur der Entwicklung umweltfreundlicher K√§ltemittel und innovativer Systeme wesentliche Impulse gegeben, sondern vor allem den Beitrag der W√§rmepumpen zur Prim√§renergieeinsparung und Minderung der CO2-Emissionen weiter verbessert (Abb. 7).

Die Aussage des Bundeswirtschaftsministers in der oben zitierten Pressekonferenz

Die zur Verf√ľgung stehenden Mittel werden jetzt gezielt f√ľr neue umweltfreundliche Konzepte der W√§rmepumpennutzung eingesetzt

stimmt zwar insofern, dass Wärmepumpen, die mit regenerativen Strom angetrieben werden, nur sehr geringe, nur aus der Vorkette stammende CO2-Emissionen haben, jedoch wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig sind.

F√ľr eine objektive Bewertung der W√§rmepumpe mu√ü nat√ľrlich auch der negative Einflu√ü m√∂glicher Arbeitsmittel-Emissionen bedacht werden. Der K√§ltemittelkreis ist zwar ein geschlossenes System, es ist aber nicht auszuschlie√üen, da√ü im Falle einer Leckage oder auch im Servicefall Arbeitsmittel austritt. Hierbei sind die m√∂gliche Menge und die unterschiedliche klimarelevante (GWP = Global-Warming-Potential) und ozonabbauende (ODP = Ozone-Depleting-Potential) Wirkung der Arbeitsmittel zu betrachten.

Durch verbesserte Servicema√ünahmen, R√ľckgewinnung von Arbeitsmitteln, umweltgerechte Entsorgung von Altanlagen aber vor allem gezielte Ma√ünahmen der Hersteller zur Verbesserung der Dichtigkeit von Anlagen, kann man davon ausgehen, dass der direkte Beitrag der Arbeitsmittel zum Treibhauseffekt praktisch vernachl√§ssigbar ist. Schlie√ülich ist die Minderung des Ozonabbaus in der Stratosph√§re in Deutschland durch die FCKW-Halon-Verbotsverordnung eindeutig geregelt.

Nach dem heutigen Stand der Erkenntnisse kommen in Heizungsw√§rmepumpen als Ersatz f√ľr R22 Gemische aus chlorfreien H-FKW, Kohlenwasserstoffe, Ammoniak und Kohlendioxid in Frage (Abb. 8).

Weltweit werden heute vor allem die Gemische R407C und R410A eingesetzt. Ammoniak mit den heute √ľblichen Wassergehalten ist aus wirtschaftlichen Gr√ľnden nur in Gro√üw√§rmepumpen einsetzbar und f√ľr den Einsatz von CO2 als K√§ltemittel besteht noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Die bisherigen Ergebnisse sind jedoch vielversprechend f√ľr einen zuk√ľnftigen Einsatz in W√§rmepumpen.

Auf Grund des Verbots von R22 ab dem 01.01.2000 in Neuanlagen wurden in Deutschland schon fr√ľhzeitig Kohlenwasserstoffe, vor allem Propan (R290) und Propen (R1270) kommerziell als K√§ltemittel eingesetzt. Einziger Nachteil ist die Brennbarkeit. Die sicherheitstechnischen Anforderungen (UVV-VBG 20; DIN 7003; DIN-EN 378-3) wurden von den Herstellern in entsprechende Sicherheitsma√ünahmen umgesetzt, die ein Sicherheitsrisiko bei sachgem√§√üer Installation und Betriebsweise praktisch ausschlie√üen. Nachdem in der letzten Zeit f√ľhrende Hersteller in den USA aus Haftungsgr√ľnden die Lieferung von Verdichtern mit Kohlenwasserstoffen verweigert haben, mu√ü man langfristig den Einsatz dieser thermodynamisch hervorragenden und umweltvertr√§glichen K√§ltemittel in Frage stellen.



4. Wirtschaftlichkeit

Allgemein verbindliche Angaben √ľber die Wirtschaftlichkeit von W√§rmepumpenanlagen im Vergleich zu konventionellen Heizungssystemen sind nicht m√∂glich, da vor allem die Erschlie√üungskosten der W√§rmequelle von einer Vielzahl von Parametern und den √∂rtlichen Gegebenheiten abh√§ngen aber auch von den Anforderungen der Bauherren und den individuellen Angeboten bestimmt werden.

Die Wirtschaftlichkeit ist zwar das Hauptkriterium bei der Entscheidung f√ľr oder gegen den Einsatz der W√§rmepumpe, in den Entscheidungsprozess sind jedoch gerade in der letzten Zeit die Umweltvertr√§glichkeit der eingesetzten Systeme verst√§rkt eingeflo√üen. In der derzeitigen Markteinf√ľhrungsphase sind deshalb wie bei den meisten erneuerbaren Energien, die F√∂rderma√ünahmen des Bundes, aber auch der L√§nder und der Energieversorgungsunternehmen im Hinblick auf die realistischen M√∂glichkeiten zur Energieeinsparung und Minderung der CO2-Emissionen beim Heizen von Geb√§uden und bei der Warmwassererzeugung besonders wichtig. (Abb. 9).

Wie bereits erw√§hnt, werden beim Einbau einer monovalenten W√§rmepumpe in einem Neubau die Investitionskosten vor allem durch die Erschlie√üungskosten der W√§rmequelle gepr√§gt. Da die Kosten f√ľr eine Kesselanlage, Schornstein und Brennstofflager bzw. Gasanschlu√ü entfallen, sind bei optimaler Auslegung der Gesamtanlage nur geringe Mehrkosten gegen√ľber einer Brennstoffheizung zu erwarten, die jedoch durch geringere verbrauchsgebundene Kosten bei entsprechender Amortisationszeit mehr als kompensiert werden.

Von entscheidender Bedeutung f√ľr die Wirtschaftlichkeit sind deshalb die tariflichen Sonderabkommen der √ľberregionalen und regionalen Energieversorgungs-unternehmen sowie Stadtwerke. So bieten gegenw√§rtig rund 250 EVUs und Stadt-werke Sondertarife f√ľr elektrische W√§rmepumpen mit mittleren Strompreisen zwischen 9 und 12 Pf/kWh an. Wie sich diese Sonderabkommen mit der zunehmenden Liberalisierung des Strommarktes und den damit verbundenen Kostensenkungen entwickeln werden, ist im Augenblick nur schwer abzusch√§tzen.

Die Aussage von Herrn Wirtschaftsminister M√ľller auf der Pressekonferenz:

Im Vergleich zu den anderen erneuerbaren Technologien sind diese Anlagen schon sehr nahe an der Wirtschaftlichkeit, zumal viele Versorger hier besonders g√ľnstige Stromtarife anbieten.

ist auf Grund der Bem√ľhungen der Hersteller und vor allem durch die von der Mehrheit der Stromversorger angebotenen Sondertarife f√ľr elektrische W√§rmepumpen zum Teil richtig. F√ľr den endg√ľltigen wirtschaftlichen Durchbruch sind jedoch noch weitere, zeitlich begrenzte Investititionshilfen erforderlich.

So war mit den geplanten und bisher vom Bund gef√∂rderten, steigenden Marktanteilen der umweltfreundlichen und energie-effizienten W√§rmepumpe durch Serienfertigung von Komponenten und Anlagen, Standardisierung der W√§rmequellenerschlie√üung und Erfahrungen bei der Installation der Anlagen eine Verringerung der Investitionskosten und eine Verbesserung der Konkurrenzf√§higkeit gegen√ľber konventionellen Heizungssystemen voraussehbar.

Eine Förderung, die an regenerativen Strom mit Preisen bis 40 Pf/kWh gebunden ist schliesst den Bezug des billigen "Wärmepumpenstroms" aus und ist somit unwirtschaftlicher als eine frei finanzierte Wärmepumpe.

Es ist zu hoffen, dass mit dem hohen Standard der Wärmepumpenindustrie, der Forschung und Entwicklung und dem zunehmenden Umweltbewußtsein der Bevölkerung auch ohne Förderung des Bundes die Wärmepumpe in der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur Einsparung importierter fossiler Energie und zur Minderung der Treibhausgasemissionen leisten kann.

Literatur

[1] Fraunhofer-Institut f√ľr Systemtechnik und Innovationsforschung: Evaluierung der F√∂rderung von Ma√ünahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien durch das Bundesministerium f√ľr Wirtschaft (1994 ‚Äď 1998); Studie f√ľr das Bundesministerium f√ľr Wirtschaft, Endbericht, Karlsruhe, Januar 1999

[2] VDEW: Ergebnisse der Erhebung √ľber elektrische W√§rmepumpen zur Raumheizung 1998, 10. August 1999

[3] Initiativkreis W√§rmePumpe (IWP) e.V., M√ľnchen

[4] Bundesministerium f√ľr Wirtschaft (BMWi): Erneuerbare Energien verst√§rkt nutzen. E. Umweltw√§rme ‚Äď Die W√§rmepumpe pumpt viel Energie, BMWi, 2. Auflage, Oktober 1994, S.88-99

[5] VDI-Richtlinien: Thermische Nutzung des Untergrundes, Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen. VDI 4640 (Entwurf) Februar 1998

[6] Heidelck, R; Laue, H.J.: Untersuchung von Praxisdaten zum Prim√§renergie-bedarf und den Treibhausgasemissionen von modernen W√§rmepumpen. Fachinformationszentrum Karlsruhe ‚Äď IZW, April 1999, IZW-Bericht 2/99

[7] Heidelck, R; Laue, H.J.: Aktualisierung der Basisdaten f√ľr den Prim√§renergiebedarf und die Treibhausgasemissionen im Geb√§udesektor zur ganzheitlichen Bewertung verschiedener Heizungssysteme. Fachinformationszentrum Karlsruhe ‚Äď IZW, April 1999, IZW-Bericht 1/99

[8] √Ėko-Institut, Gesamthochschule Kassel: GEMIS ‚Äď Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme, Version 3.08. Hessisches Ministerium f√ľr Umwelt, Energie, Jugend und Familie, 1998


Wärmepumpe

Dr. Burkhard Sanner

Generell kann eine W√§rmepumpe als ein Aggregat bezeichnet werden, das W√§rme auf einem niedrigen Temperaturniveau aufnimmt und unter Hinzunahme von Antriebsenergie (mechanische Energie oder h√∂here Temperaturen) W√§rme auf einem h√∂heren, nutzbaren Temperaturniveau abgibt. Damit eignet sich eine W√§rmepumpe grunds√§tzlich f√ľr die Nutzung oberfl√§chennaher Geothermie zu Heizzwecken; W√§rme wird aus der Erde bei Temperaturen von etwa -5 ¬įC bis +10¬įC gewonnen und mit ca. 35-55 ¬įC an die Heizung abgegeben. Je niedriger dabei der Temperaturhub ist (z.B. 0 ¬įC auf 35 ¬įC), desto weniger Antriebsenergie wird ben√∂tigt, und desto besser ist die Energieeffizienz.

Eine Analogie zur W√§rmepumpe findet sich in jedem Haushalt: Ein K√ľhlschrank f√∂rdert W√§rme von niedrigem Niveau (Innenraum) auf ein h√∂heres Niveau, auf dem sie an die Umgebungsluft abgegeben werden kann (Verfl√ľssiger, meist auf der K√ľhlschrankr√ľckseite; dieser wird im Betrieb warm). Ziel ist hierbei nat√ľrlich nicht die Heizung der Luft an der K√ľhlschrankr√ľckseite, sondern die K√ľhlung des Innenraumes. Auch W√§rmepumpen k√∂nnen so gebaut werden, da√ü sie f√ľr beide Zwecke eingesetzt werden k√∂nnen, n√§mlich die Heizung im Winter und die Raumk√ľhlung im Sommer. Derartige W√§rmepumpen werden in gro√üen St√ľckzahlen in Japan und Nordamerika gebaut. Nachfolgend einige n√§here Erl√§uterungen zur W√§rmepumpe.



" 'Dampf kann mechanische Arbeit erzeugen!' Von diesem allgemein als richtig anerkannten Erfahrungssatze machte bis nun die Industrie unz√§hlige n√ľtzliche Anwendungen, und sie verdankt demselben die gr√∂√üten Fortschritte der Neuzeit. Aber auch an der Richtigkeit des obigen umgekehrt ausgeprochenen Erfahrungssatzes: 'Mechanische Arbeit kann Dampf erzeugen', d√ľrfte wohl kaum ein Physiker zweifeln, da ihn vielfache Analogien darauf f√ľhren m√ľssen. Allein meines Wissens hat es bisher noch Niemand versucht, diesen Satz in seiner umgekehrten Form im Gro√üen und zum Vortheile der Industrie anzuwenden und auszuf√ľhren." So schreibt RITTINGER im Jahr 1855 in der Vorrede zu seiner Abhandlung √ľber ein neues Abdampfverfahren * . Er sah einen Einsatz in der √∂sterreichischen Salinenindustrie vor, wo der Brennstoffeinsatz zur Eindampfung der Sole reduziert werden sollte. Seine "Dampfpumpe", mit der die Temperatur des Br√ľdendampfes durch mechanische Kompression erh√∂ht und dieser damit wieder zum Erhitzen der Sole genutzt werden sollte, kann als erster Vorl√§ufer der W√§rmepumpe angesehen werden. Das Jahr 1857, in dem in der Saline Ebensee s√ľdlich des Traunsees in √Ėsterreich erstmals eine solche Anlage in Betrieb ging, wird daher zum Geburtsjahr der W√§rmepumpe.

Zwar handelt es sich bei Rittingers System um einen offenen Kreislauf, da ja st√§ndig neuer Dampf aus der Sole entsteht und der komprimierte, hei√üe Dampf nach Abgabe von W√§rme an die Sole in die Atmosph√§re entlassen wird, doch ist eine praktische Nutzung mechanischer Energie zur W√§rmeerzeugung gegeben. Nach dem Anheizen, das bis zur Dampfentwicklung konventionell durch Verbrennung erfolgen mu√ü, kann der Abdampfproze√ü durch mechanische Energie aufrecht erhalten werden. Rittinger hat zum Antrieb an Wasserkraft gedacht, und dabei 1855 eine j√§hrliche Einsparung von 32.000 Kubik-Klaftern (ca. 293.000 m3) Holz bei Anwendung in allen √∂sterreichischen Salinen errechnet. Nach ersten Erfolgen geriet das System in Vergessenheit, heute jedoch arbeitet die Saline Ebensee wieder mit Br√ľdendampfkompression (durch elektrisch angetriebene Turbokompressoren).

Das Schema einer Kompressions-W√§rmepumpe zeigt Abb. 1. In der Praxis sieht der Arbeitsmittelkreislauf folgenderma√üen aus: Durch W√§rmezufuhr auf niedrigem Temperaturniveau wird ein Medium mit tiefem Siedepunkt ("K√§ltemittel", heute meist ozonunsch√§dliche FKWs wie R407c oder nat√ľrliche Stoffe wie R290/Propan) verdampft, die gasf√∂rmige Phase dann in einem Kompressor verdichtet (in der Praxis bis >20 bar) und dadurch erhitzt. Unter hohem Druck stehend, gibt das Arbeitsmittel seine W√§rme zur Nutzung ab (Heizungswasser, Luftstrom) und kondensiert dabei. Durch ein Drosselorgan (Kapillarrohr, Expansionsventil) tritt das Arbeitmittel wieder in den Teilkreislauf mit geringem Druck ein und wird wiederum dem Verdampfer zugef√ľhrt.





Abb. 1: Schema einer Kompressions-Wärmepumpe

F√ľr den Antrieb von W√§rmepumpenkompressoren werden √ľberwiegend Elektromotore eingesetzt. Bei gr√∂√üeren Einheiten (>100 kW Heizleistung) stehen auch W√§rmepumpen zur Verf√ľgung, deren Kompressor durch einen Gas- oder Dieselmotor angetrieben wird; im kleinen Leistungsbereich gibt es entsprechende Aggregate als Luft-Luft-W√§rmepumpen in Japan und den USA, in Europa hat die Entwicklung noch nicht zu Serienprodukten gef√ľhrt.

Bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Kompressionsw√§rmepumpen lassen sich auch die Abw√§rme der Motork√ľhlung und ggf. der Abgase als Heizenergie nutzen. Anlagen, wo ein Aggregat zur Kraft-W√§rme-Kopplung den Strom f√ľr eine elektrisch angetriebene W√§rmepumpe liefert (Beispiele existieren u.a. in der Schweiz), k√∂nnte man als verbrennungsmotorisch angetriebene W√§rmepumpe mit elektrischer Kraft√ľbertragung bezeichnen.

Durch Absorption eines Gases in einem L√∂sungsmittel (z.B. Wasser), Umpumpen und anschlie√üendes Austreiben des Gases durch Erw√§rmung von au√üen (mit etwa 85 - 200 ¬įC) kann eine prim√§renergie-betriebene W√§rmepumpe realisiert werden. Um die Analogie zur Kompressionsw√§rmepumpe herzustellen, kann man das System aus Absorber, Austreiber, Umw√§lzpumpe und Expansionsventil in einer derartigen W√§rmepumpe als "Thermischen Verdichter" bezeichnen. Solche Absorptions-W√§rmepumpen eignen sich wegen des bei kleineren Einheiten durchweg eingesetzten H2O/NH3- oder H2O/LiBr-Gemisches eher f√ľr W√§rmequellentemperaturen √ľber 0 ¬įC, z.B. als Grundwasserw√§rmepumpen.

Nachfolgende Tabelle f√ľhrt die wichtigsten Kennziffern zur Beurteilung einer W√§rmepumpe bzw. einer W√§rmepumpenanlage auf:

Name Berechnung / Bedeutung Aussage Leistungszahl e Das momentane Verh√§ltnis von abgegebener W√§rmeleistung zu aufgenommener elektrischer Antriebsleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067, f√ľr einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverh√§ltnis) Effizienz einer Elektro-W√§rmepumpe Jahresarbeitszahl b a Das Verh√§ltnis aus j√§hrlich gelieferter W√§rme zu j√§hrlich aufgenommener elektrischer Antriebsenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067 Effizienz einer W√§rmepumpenanlage mit Elektro-W√§rmepumpe Heizzahl z Das momentane Verh√§ltnis von abgegebener W√§rmeleistung zu aufgenommener Brennstoffleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067, f√ľr einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverh√§ltnis) Effizienz einer prim√§renergetisch betriebenen W√§rmepumpe (1) Jahresheizzahl z a Das Verh√§ltnis aus j√§hrlich gelieferter W√§rme zu j√§hrlich aufgenommener Brennstoffenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gem√§√ü VDI 2067 Effizienz einer W√§rmepumpenanlage mit prim√§renergetisch betriebenen W√§rmepumpe (1)

(1) Verbrennungsmotorisch angetriebene Kompressionswärmepumpe oder mit Primärenergie betriebene Absorptionswärmepumpe

Die idealen Bedingungen, und damit auch den Vergleichswert f√ľr die h√∂chste erreichbare Leistungszahl beschreibt der Carnot-Kreisproze√ü (Abb. 2). Dabei durchl√§uft das Arbeitsmittel folgende Prozesse:

Strecke 1-2 Isotherme Verdampfung Wärmeaufnahme Strecke 2-3 Isentrope Kompression Antriebsaufwand Strecke 3-4 Isotherme Kondensation Wärmeabgabe Strecke 4-1 Isentrope Expansion



Abb. 2: T,s-Diagramme des Carnot'schen Kreisprozesses (links) und eines wirklichen Wärmepumpenprozesses (idealisiert, rechts)

Beim realen W√§rmepumpenproze√ü l√§uft vor allem die Expansion nicht isentrop, und die Verdichtung mu√ü bis zu einer Temperatur gehen, die deutlich √ľber derjenigen der isothermen Kondensation liegt (Abb. 1). Je gr√∂√üer der isotherme Anteil der Strecke 3-4 wird, desto n√§her kommt man dem Carnot-Proze√ü. Die Leistungszahl einer W√§rmepumpe, verglichen mit dem idealen Carnot-Proze√ü, beschreibt den Carnot'schen G√ľtegrad. Dabei kann z.B. die f√ľr eine theoretische W√§rmepumpe nach dem Carnot-Proze√ü erforderliche Antriebsleistung mit der Antriebsleistung einer realen W√§rmepumpe gleicher W√§rmeabgabeleistung verglichen werden und der Carnot'sche G√ľtegrad h wc errechnet sich zu:

mit: Pc Antriebsenergie der Carnot-Wärmepumpe

P Antriebsenergie der realen Wärmepumpe

In einer realen W√§rmepumpe gibt es noch weitere Unterschiede gegen√ľber dem idealen Carnot-Proze√ü. So wird grunds√§tzlich mit einer gewissen √úberhitzung gearbeitet, d.h., die in den Verdampfer eingespritzte Menge fl√ľssigen K√§ltemittels wird so gesteuert, da√ü ihr insgesamt mehr W√§rme zugef√ľhrt wird als f√ľr die reine Zustands√§nderung erforderlich w√§re, und damit die Temperatur des Dampfes angehoben (der Proze√ü ist nicht mehr rein isotherm). Dadurch wird eine vollst√§ndige Verdampfung sichergestellt, um den Kompressor vor dem Ansaugen von Fl√ľssigkeit zu sch√ľtzen. Auch versucht man, im Kondensator eine gewisse Unterk√ľhlung durch das kalte R√ľcklaufwasser herzustellen, womit sich die Leistungszahl etwas verbessern l√§√üt. Schlie√ülich gibt es noch Verluste im Verdichter, wo z.B. der beim Hubkolbenverdichter f√ľr den Schutz der Ventile erforderliche Totraum den Verdichterwirkungsgrad beeintr√§chtigt.

Die Wärmepumpen-Entwicklungen der letzten Jahre, mit neuen Kältemitteln, Plattenwärmetauschern und fortschrittlichen Kompressorbauarten, hat eine erhebliche Steigerung der Leistungszahlen bei gleichen Betriebsbedingungen erbracht. Dazu kommt die Optimierung der Anlagentechnik und der Erdreichankopplung, sowie die Qualitätssicherung z.B. durch die Richtlinie VDI 4640. So können heute erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen nicht nur Primärenergie einsparen, sondern selbst beim deutschen Strommix mit hohem Kohleanteil in der Erzeugung können Elektrowärmepumpen zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen. Auszug aus: http://www.geothermie.de/oberflaechennahe/waermepumpe/waermepumpe.htm

12 Dec 2004
22:40:18
L. M√ľller
W√§rmepumpe mit Eis/Wasserspeicher f√ľr Heizzwecke/Thermal Storage

Im Anhang, Text und Links zu Ihrem Thema! Viel Erfolg Gruss Huber

Das Wasser-Eis-Speicher-System Das Wasser-Eis-Speicher-System (Deutsche Patent Nr. 4405991, + √Ėsterreich, + Schweiz) Die Optimierung der Solar- und Umweltenergie-Nutzung mit W√§rmepumpe und "Wasser-Eis-Speicher"

Zur Information

das Patent f√ľr das W√§rmepufferspeichersystem ist erteilt (Nr. DE 195 16 837). Bei Interesse informieren wir Sie sehr gern, wenn Sie uns eine Nachricht senden. hgrasshoff@gmx.de Warum W√§rme zwischenspeichern? Solarkollektoren ohne Pufferspeicher sind nur die H√§lfte wert ! Nicht jeden Tag scheint die Sonne, aber wenn sie scheint reicht ihre Energie f√ľr mehrere Tage zur W√§rmeversorgung. Das ist in der √úbergangszeit von ganz besonderer Bedeutung.

Die heute √ľblicherweise verwendeten Pufferspeicher stehen unter Leitungsdruck und sind viel zu klein ausgelegt. Ein von uns entwickelter √ľberdruckloser Pufferspeicher mit etwa 3.500 Litern Inhalt versorgt das Haus in der √úbergangszeit bis zu 5 Tage mit Heizw√§rme und sorgt etwa ebenso lange f√ľr warmes Brauchwasser, das stets frisch erzeugt wird. Nur so lohnt sich eine Solaranlage √ľberhaupt erst richtig !

Besonders wichtig ist eine gute Schichtung des Wassers im Pufferspeicher entsprechend seiner Temperatur. Oben soll sich das warme und unten das kalte Wasser befinden. Das warme Wasser wird oben entnommen und mu√ü teilweise abgek√ľhlt wieder zur√ľckgef√ľhrt werden. Dabei tritt nach heute √ľblichen Methoden eine Durchmischung auf. Um dieses auszuschlie√üen wurde ein Patent angemeldet, das mittels trichterf√∂rmiger K√∂rper f√ľr ein automatisches Einordnen entsprechend der Temperatur sorgt.

Der "NÜRNBERGER TRICHTER" Sicher kennen Sie den scherzhaften Ausdruck: "JEMANDEM WISSEN EINTRICHTERN"! Wir bringen dem Wasser quasi die "INTELLIGENZ" bei, sich entsprechend seiner Temperatur im Speicherbehälter einzuordnen.

AUS DREI GR√úNDEN IST ES WICHTIG UNSEREN W√ĄRMESCHICHTSPEICHER EINZUSETZEN:

Er ist kosteng√ľnsiger als alle am Mark vorhandenen, die dem normalem Leitungsdruck ausgesetzt sind. In unserem drucklosen Speicherbeh√§lter befindet sich Leitungsdruck nur in den Rohrleitungen der W√§rmetauscher, nicht im eigentlichen Speichersystemedium. Warmes Wasser ist sofort verf√ľgbar. Es steht unmittelbar nach Beginn der Erw√§rmung durch Solaranlage oder W√§rmepumpe zur Verf√ľgung. Mit durchmischtem Wasser kann man erst nach dem Aufheizen des gesamten Speicherbeh√§lters √ľber warmes Wasser verf√ľgen, also erst viel sp√§ter! Die W√§rmetauscher sind alle leicht zug√§nglich und k√∂nnen im Servicefall unproblematisch ausgetauscht werden.

http://ourworld.compuserve.com/homepages/hgrasshoff/puffer.htm


Die Anwendung von K√ľhlwasseranlagen mit K√§lte-speicherung in Form von Eis ist √ľberall dort interessant wo kurzfristig gro√üe K√ľhlleistungen verlangt werden wie bei der Klimatisierung und bei K√ľhlprozessen. Zum Beispiel:

Klimatisierung von Konferenzr√§umen, Kinos, Theater, etc. K√ľhlung von Milch in K√§sereien, kurzfristige K√ľhlprozesse, etc. Die √∂konomische Art "K√§lte" zu speichern ist die Eisspeicherung, weil die latente Energie von Eise 93 Watt per Kg betr√§gt. Im Vergleich mit Anlagen ohne K√§ltespeicherung, die nur w√§hrend des K√ľhlprozesses in Funktion sind, k√∂nnen folgende Vorteile genannt werden:

Minimierte Betriebskosten durch kleineren Energiebedarf und Nutzung von Niedertarifen der Versorgungsunternehmen. Verwendung von Wasser als K√§ltetr√§ger, keine aggressiven Stoffe und Zus√§tze. Maximaler Wirkungsgrad der W√§rmeaustauscher bei Wasser nahe 0¬į C. H√∂chste Betriebssicherheit, bei Gefrieren des Wassers im Beh√§lter keine Deformation wie z.B. bei geschlossenen B√ľndelrohrverdampfern in Kaltwassers√§tzen. Gro√üe Betriebssicherheit, da bei St√∂rung oder Ausfall durch die K√§ltespeicherung ein Weiterbetrieb gew√§hrleistet ist bis zur Behebung.


Technische Daten

Auswahltabelle / Zuordnung - Eiswasserspeicher + K√§ltesatz (R22) bezogen auf die gew√ľnschte Ladeze

Erhöhung der Kältekeistung durch Zusatzspeicherung

Technische Daten f√ľr K√§ltes√§tze R22 mit luftgek√ľhltem Verfl√ľssiger

Externe Verfl√ľssiger S√§tze



Konstruktive Merkmale INNENBEH√ĄLTER: verzinktes Stahlblech oder Edelstahl AISI 304 (1.4301). ISOLIERUNG: Diffusionsdicht, Dampfsperre, Polystyrol mit h√∂chster Dichtigkeit. VERKLEIDUNG: verzinktes Stahlblech oder Edelstahlblech AISI 304 (1.4301). ABDECKUNG: isolierte Deckel. BODEN: verzinktes Stahlblech oder Edelstahlblech AISI 304 (1.4301). GRUNDIERT UND LACKIERT: grundierter Profilstahl (Vierkantrohr). ENTLADEN: R√ľhrwerk(e) oder externe Luftturbine. VERDAMPFER: Rohrbatterien aus Stahl verzinkt oder Edelstahl AISI 304 (1.4301). AUSF√úHRUNG: Verdampfer mit Verteiler und Anschlu√ü f√ľr Thermoexpansionsventil (Alternativ: mit Mehrfach-Kollektoren f√ľr √ľberfluteten oder Pumpenbetrieb). EIS-ANSATZREGLER: f√ľr die Steuerung des K√§ltesatzes.

http://www.fic.com/de/everest_de.html Thermal Storage Retrofit Reduces Costs for Federal Building By Jake Delwiche, Trane Marketing Communications "The project started out as an evaluation of CFC replacement options in two older chillers and evolved into a major mechanical system upgrade." That's the description by Paul Giles, project engineer with the U.S. Federal Government General Services Administration (GSA). The project culminated in the replacement of chillers and installation of thermal storage capability at the William S. Moorhead Federal Building in Pittsburgh.

This 27-story structure is located in downtown Pittsburgh and was constructed in 1963. A wide range of federal government agencies occupies the building. Standard occupancy hours are 8:00 a.m. to 5:00 p.m., with occasional off-hour usage on evenings and weekends. The building has two subbasement levels that include a parking garage and a mechanical area.

The original 30-year old chiller plant consisted of two 990-ton centrifugal chillers equipped with open drives and reduction gears. By modern standards, the chillers were of comparatively low efficiency (about .90 kW/ton) and had a history of CFC-12 leakage. The two original constant-speed chilled water pumps provided 2,866 gpm with 125 feet of head using 125 hp. The two condenser water pumps had capacities of 2,847 gpm with 80 feet of head using 75 hp. One 1980-ton roof-mounted cooling tower served the existing chiller plant.

Replacement Not Practical In 1992, GSA's Mid-Atlantic region commissioned an engineering firm, H.F. Lenz Company, to perform an in-depth survey and analysis of the building's cooling plant. The original focus of the survey was to evaluate the feasibility of converting the existing chillers for use with non-CFC refrigerant and possibly installing variable speed drives to improve their efficiency. The analysis determined that, while variable speed drives could improve efficiency, a much greater improvement could be achieved by complete replacement of the chillers with new, high-efficiency non-CFC machines.

H.F. Lenz Company project engineer Frederick Broberg worked with Giles from the GSA in redirecting the project toward a more comprehensive system solution. At about this time, the electric utility, Duquesne Light Company, encouraged the study of thermal storage as a means of reducing utility electric demand charges.


Chiller Installation

According to H.F. Lenz Company principal Robert Stano, it was at this point that the possibility of combining an ice storage system with new chillers came under consideration. "We could see some real possibilities for reducing operating costs. One of the many challenges was the physical constraints within the existing building." According to GSA's Paul Giles, it wasn't just a question of physical space. "It was a budget issue as well. We needed to demonstrate that the project payback was real."

Ice Storage Option Chosen Ultimately, the consulting engineer, working with the GSA, came up with a detailed plan. It involved replacing the two original 990-ton chillers with two 600-ton high efficiency centrifugal chillers. In addition, the project included an ice storage system. The amount of ice storage that could be used was constrained by physical space in the building. The ice storage tanks were installed in a subbasement space previously used for storage and shops. Despite the reasonably good condition of the original pneumatic control system, it was replaced with a new microelectronic system with advanced control capabilities to achieve optimal energy savings and improved zone comfort.

As a U.S. Government agency, the GSA was required to purchase chillers ranked within the top 25 percent for efficiency. Glycol heat exchanger

One of several bidding options prepared by H.F. Lenz Company was two Trane Model CVHE 600-ton chillers running on HCFC-123. For ice storage, the choice was 39 Calmac tanks rated at 190 ton-hours each for a total of 7,410 ton-hours. Several competitively bid contractor proposals were received and evaluated and GSA selected the above system. The new chillers have a full-load efficiency of .60 kW/ton at ARI conditions. The efficiency of the chillers in the ice-making role is .75 kW/ton. The building automation system installed was a Trane Tracer Summit¬ģ system.

The Trane Pittsburgh sales office worked closely with the engineer and the GSA in optimizing the chiller selection and scheduling manufacture and shipment of the major system components. Each individual manufacturers' representative actually signed off to certify that each did participate in the coordination and mutual operation of each component in a fully integrated system. This certification was obtained for the chillers, ice storage, cooling towers, pumps, plate and frame heat exchangers and automatic temperature controls.

Additionally, to meet federal government specifications, all construction documents were prepared in metric (or SI) units. This was one of the first GSA Mid-Atlantic Region projects performed using SI.

Sales engineer Joe Tranchini from Pittsburgh Trane noted, "We saw this as an important showcase job. We knew we had a tight delivery schedule and the equipment had to be on the line, reliably, by the beginning of the cooling season."

Physical Constraints In Subbasement Construction of the project began in October 1995. The mechanical contractor, James C. Eastley, Inc., faced several challenges. The first was finding a way to transport the replacement chillers and the ice tanks into the subbasement area where they were to be located. During design, it was determined that the best way was to cut an access portal through a concrete truck ramp in the basement level of the building. The chillers were shipped disassembled in February 1996. The disassembled chillers and ice tanks were lowered from the basement parking area into the subbasement through the hatchway.


Cooling tower installation

Another challenge was the installation of the cooling towers. The new supporting grid and the new towers were airlifted into position by helicopter in January 1996. "It was the coldest day of the year," said Jim Eastley, "about 7 degrees below zero and mighty windy on the rooftop. We lifted in the supporting grid sections first and bolted them together. Then the helicopter brought in the cooling towers. The whole operation took about three hours."

Following the installation of the chiller plant components, extensive piping, pump and control revisions to the existing system were made to accommodate the ice storage addition and cooling system replacement. After installation, GSA conducted a detailed system commissioning procedure. "This took time," said Giles, "but from my perspective, the start-up went very smoothly." System start-up took place the second week of May 1996.

Flexibility a Major Benefit The system offers wide flexibility in its use of the ice storage capability. In typical July-August operation, the ice storage capability is used to minimize electrical demand during the period from noon to 4:00 p.m., the electric utility's summer peak demand time. The chillers make ice from 6:00 p.m. until 6:00 a.m. In this ice-making role, the chillers are derated from 600 to 461 tons. The evaporator fluid is 25 percent ethylene glycol and the system uses a plate-frame heat exchanger to separate the glycol system serving the ice tanks from the building chilled water distribution system.

During the "shoulder" cooling months, the system is operated to produce a reduced amount of ice, generating only enough to meet anticipated cooling needs during the peak billable demand period. According to GSA's Giles, "Actually, on mild days during the cooling season, we don't run the chillers during the peak at all." Except by special arrangement, the building cooling system is not operated on weekends or holidays.

Storage System Operation - Design Day


Low Temperature Water Ideal for Airside Improvements

Demand Reduction vs. Historical

Robert Stano explained one of the system's added benefits for the existing high rise building. "It can deliver low-temperature chilled water. This offers flexibility for the anticipated future replacement of the building's airside systems. The lower chilled water temperatures will simplify installation of new ductwork within the tight physical constraints of the building, if low temperature supply air distribution is used."


Energy Reduction vs. Historical

In addition to the HVAC system improvements, the GSA has completed numerous other efficiency improvements in the Moorhead building, including lighting upgrades, building envelope improvements and power factor improvement with capacitors. The GSA's Giles is pleased with the results both from an efficiency and comfort standpoint, "We had a fixed budget and limited space. This project gave us a good payback within those constraints."

http://www.trane.com/commercial/library/moorhead.asp


Load Shifting With Thermal Energy Storage

Current downsizing and budget cuts are forcing activities to look for ways to cut their electrical costs. One way to do this is to lower electrical consumption at peak times of the day. Conventional air-conditioning contributes a large percentage to this peak load because they typically run during peak hours. Shifting air-conditioning loads to off-peak times when demand costs are lower will cut demand costs significantly. Thermal Energy Storage (TES) has been successful at shifting air-conditioning loads to lower demand cost periods.

In most cases, the commercial electric rates reflect the utility's cost of generating power. Demand costs are usually highest during weekday afternoons which, in most cases, are considered on-peak. Load deferment gives improved utilization of baseload generating equipment, reduces reliance on peaking units, and improves load factors. Figure 1 shows 30 percent of commercial electricity consumed annually during cooling having a 44 percent peak demand contribution during the summer peak.

Electricity Consumption Contribution to Summer Electrical Peak Demand

Figure 1. Commercial-Sector Electricity Use





TES is a proven and workable technology. There are over 1,000 TES systems currently operating in the United States. TES is a peak-shifting technique which uses conventional HVAC equipment with a thermal energy storage tank to shave peak loads. TES is based on generating cooling capacity at night, during lower demand times. Customers paying higher rates for high peak demand usage benefit most from TES.

TES relies on an inexpensive storage medium using high specific or latent heat to store cooling. Storage mediums may consist of chilled water, ice, or eutectic salt. Production of the medium takes place at off-peak times for utilization during peak hours. The most common types of storage units use chilled water or ice. Due to the difference in energy density of storage, the ice storage units are smaller by comparison to the cool water storage units. Chilled water stores about 20 Btu per pound, compared to ice which stores about 144 Btu per pound. Conventional chillers, or industrial type ice-making units, complete the refrigeration of the medium. These units recharge the storage tanks during off-peak times. Circulating chilled fluid from the storage unit, through a secondary heat exchanger or through the building's fan coils, supplies on-peak cooling.

There are three basic storage-sizing strategies:

Full Storage (FS) Load-Leveling Partial Storage (LLPS) Demand-Limited Partial Storage (DLPS) The decision of which strategy to use is generally an economic rather than a technical decision.

Full Storage (FS)

The FS strategy supplies the entire building's on-peak cooling needs by using a storage unit. This method shifts all of the electrical demand caused by cooling to off-peak hours. Calculating the design-day cooling requirement (tons per hour) during peak times and dividing that by the tank's efficiency factor will determine what size storage tank is needed. Initial costs are usually high.

Load-Leveling Partial Storage (LLPS)

The LLPS strategy supplies only part of a building's cooling load during peak hours. This method will level the building's electrical demand caused by cooling over the design day. Compared to the other two strategies, this method minimizes the size of storage and refrigeration equipment needed to cool the building. Smaller equipment size lowers the initial cost but does not create as large an operating savings as larger equipment

Demand-Limited Partial Storage (DLPS)

DLPS requires less storage capacity than full storage but more storage than load-leveling. It lowers the building's peak electrical demand to a predetermined level. The predetermined level is normally equal to the level of peak demand imposed by non-cooling loads. To effectively keep the total electric demand under the predetermined level, this method requires real-time controllers to monitor the building's non-cooling loads and control the ratio of storage and chiller-supplied cooling.

Storage tank costs range according to local conditions, but are generally between $.50 to $1 per gallon for intermediate-sized tanks, up to 0.5 million gallons. Larger tanks usually cost less than $.50 per gallon. Additional expenses include purchasing auxiliary circulation pumps, piping, valves, and required controls. This can range from 10 to 20 percent of the storage tank's cost. Retrofits and small installations will have higher incremental costs per kW shifted than a new system.

Reduced operating costs are the primary benefit you will realize when you use TES. Energy cost reduction for cooling a facility can be as high as 70 percent. Predicting cost savings from using a TES system requires the following building-specific information:

An hour-by-hour power usage The performance of the proposed cool storage system The local utility's rate structure Typical payback periods using TES usually are from two to six years

Utilities may offer incentive programs, reduced utility rates, and free feasibility studies. Incentive payments are up-front cash incentives or rebates to the customer for installing a functional thermal energy storage unit. Incentives, when offered, range from $115 to $550 per kW of peak demand reduced. Retrofits usually earn a higher incentive than new construction. Feasibility studies, one type of up-front inducement, may be offered free or co-sponsored by the utility company.

A number of Navy activities are already doing load-shifting projects, but many more need to get involved to bring the Navy's electrical costs down.

For further information please contact Jim Heller at DSN 551-3486 or commercial (805) 982-3486, or email jheller@nfesc.navy.mil.

http://energy.nfesc.navy.mil/enews/95b/thermal.htm



DESCRIPTION OF THERMAL ENERGY STORAGE


Description Technical Data Specifications

DYNAMIC ICE HARVESTING FOR AIR CONDITIONING FOR PROCESS COOLING TURBO: A leadership company in a corporate family of Industry Leaders.

TURBO Refrigerating Company was founded in 1952 to provide specialized ice making and industrial refrigeration systems. TURBO pioneered itself as the leading world supplier of this technology, having built over 70% of the industrial ice harvesting capacity for consumer packaged ice. Today TURBO is the world leader in ice harvesting Thermal Storage Systems and industrial chillers, each a recognized leader in its specialized field.


Unlike other thermal storage systems, the TURBO ice harvesting design uses an ice-making surface that is completely separate from the ice storage tank. The ice-making surface consists of stainless steel plates that are welded together to form computer-designed internal channels for controlled flow of refrigerant. Water is distributed uniformly over the outside of the plates. Theplates are grouped vertically in modules directly above the ice storage tank. Ice forms on both sides in sheets 1/4" inch thick. Then, at predetermined intervals, hot refrigerant enters the plates, causing the ice to break away and drop into the tank. The ice breaks into small pieces in the tank.

The cycle is repeated as long as there is need for additional cooling reserves. TURBO ice gives a tremendous amount of heat transfer area, allowing very rapid melting with no risk of short circuiting of the return chilled water.

This continuous ice making capability is impossible with systems where heat transfer coils are submerged in ice storage tanks-because the ice making surfaces become encased in ice, insulating the heat transfer surface and reducing the efficiency of the system, while waiting for a thaw before production can resume.

http://www.turboice.com/


Thermal Energy Storage (TES) is a useful tool to reduce energy requirements by means of spreading the load and taking advantage of lower ambient and off-peak utility rates. Hence TES reduces the overall environmental and economical impacts for given cooling or heating applications.

The disadvantages of conventional ice storage (i.e. the necessity for low temperature chillers to build the ice), and water TES (very large volumes of water are required to satisfy the cooling load) can be overcome by utilising the latent heat capacity of various Eutectic Salts (also known as Phase Change Materials).

Why PlusICE Phase Change Materials?

PlusICE mixtures of non-toxic eutectic salts have freezing and melting points higher than those of water and the temperature range offered by this concept provides:

Space efficient Coolness and Heat Recovery TES Utilisation of existing chiller and refrigeration technologies including Absorption Chillers for new and retrofit TES applications. Elimination of low temperature glycol chillers. Improved system efficiency due to higher evaporation temperatures and possible charging by means of free cooling, i.e. without running the chillers.

http://www.epsltd.co.uk/plusice_main.htm

DHC system incorporates latent heat storage facility



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Summary The central heating plant of a district heating and cooling system serving Minato Mirai 21, a large-scale urban development project in the heart of Yokohama, incorporates the world's largest latent heat storage facility to store energy for cooling. The thermal storage system used is known as STL (Storage of Latent heat) thermal storage. Using plastic, water-filled globular capsules as the storage medium, the storage capacity of the system is 106 MWh. The STL thermal storage system is characterised by compact thermal storage tanks with a high storage density (ice packing factor of 55%) and effectively shaves peak loads by 17.6 MW.

Available in PDF-format.

http://www.caddet-ee.org/techbroc/r246.htm EZDOE PROGRAM OVERVIEW The Elite Software EZDOE program is an easy to use IBM PC version of the U.S. Department of Energy (DOE) program known as DOE-2.1. EZDOE calculates the hourly energy use of a building and its life cycle cost of operation given information on the building's location, construction, operation, and heating and air conditioning system. Using hourly weather data and algorithms developed by Lawrence Berkely Laboratory, EZDOE is a dynamic program that takes into account complex thermal storage effects of various building materials. In addition, EZDOE can also accurately simulate the operation of all types of heating and cooling plants including ice water thermal storage and cogeneration systems. Up to 22 different air handling systems each with multiple control options are supported. The types of heating and cooling plants allowed is nearly infinite as thousands of combinations of chillers, boilers, furnaces, pumps, and cooling towers are allowed. There is even provision for user defined plants and performance curves. The economic analysis capabilities of EZDOE allow for complex utility rate structures, fuel costs, initial equipment costs, replacement costs, and annual costs for non-plant items and baseline data for comparative runs. A large library of over 230 hourly weather data files is available for EZDOE. One weather data file of your choice is supplied with EZDOE while others are available at additional cost. Although EZDOE provides all the advanced features of the full mainframe DOE-2.1d version, it is still very easy to use. Windows, menus, electronic mouse support, full screen editing, and dynamic error checking all combine to make EZDOE a state of the art user friendly program.

DEMONSTRATION DISKS If you would like to evaluate the EZDOE program in further detail you can download a demonstration copy from our website, or order a copy, with complete documentation. The demonstration copies retain all the functionality of the full programs, they are just limited on the size of the project data that can be entered. Please follow this link for a description of the demonstration limits for the EZDOE program.

CALCULATION METHOD The calculation procedures used in EZDOE were developed by the Lawrence Berkley Laboratory (LBL) in Berkely, California primarily for use by the U.S. Department of Energy (DOE). Elite Software continually updates EZDOE to stay abreast of the latest LBL calculation enhancements to the DOE program. The current version of EZDOE uses the calculation procedures of version 2.1d of the DOE program. PROGRAM FEATURES Computes HVAC Operating Costs & Energy Usage Performs 8,760 Hour by Hour Computations Provides Complete Life Cycle Economic Analysis Models All Types of Heating and Cooling Systems Handles Complex Building Designs and Schedules Uses Readily Available TMY Weather Data Files Handles Complex Utility Cost Rate Structures Supplied with Daylighting Analysis Option Prints Numerous Pie Charts and Graphs Menu Driven with On-line Help Screens Can Use CHVAC Project Data Files Provides Comprehensive and Concise Reports Electronic Mouse Support PROGRAM INPUT EZDOE uses full screen editing features that provide a simple "fill in the blank" data entry procedure. All input data is checked at the time of entry so that no improper data can be entered. If you have a question about what the program is requesting, you can press the "?" or F10 key to obtain additional help explanations. All data is saved to disk as it is entered. Four major types of data are requested: Loads, Systems, Plants, and Economics. Load data contains the building and space dimensions, wall and glass orientations, construction materials, people, lighting, equipment, and much more. The Systems data involves all information concerning air handling and heat delivery systems. VAV, constant volume, PTAC, dual duct, two/four pipe fan coils, and radiators are just a small sampling of the many system types supported by EZDOE. The Plant data concerns the cooling and heating equipment such as chillers, boilers, cooling towers and pumps. The Economic section considers initial, annual, cyclical, replacement, and operating costs.

PROGRAM OUTPUT EZDOE offers all of the standard reports as does the mainframe computer version of DOE. These reports can be viewed on the screen, stored in a disk file, or printed. Shown below are just two of the scores of reports available.

SYSTEM REQUIREMENTS EZDOE requires an 84386 or higher IBM PC compatible √Ņcomputer with at least 4 megabytes of memory, 20 megabytes of free hard disk space, and DOS 5.0 or higher.

http://www.elitesoft.com/web/hvacr/elite_ezdoe_info.html

Download Ice Thermal Storage CAD Drawings BAC CAD drawings are available by model number. To view a snapshot of the drawing from within your browser, you'll need the WHIP plug-in. Please click the WHIP button to download the FREE plug-in now. To download the full .dwg file, click on the drawing type under CAD Drawings and select, "save file to disk". You can then open the file with your CAD software.

Do not use these drawings for construction. The information contained in these drawings is subject to change and should be reconfirmed at time of purchase.


Three basic types of CAD drawings are available for each model:

2-D CAD element drawings which contain a single view of a unit for ready insertion into CAD design and construction drawings, Unit Print drawings which contain a unit's dimension, connection, and weight information, and Steel Support drawings which contain a unit's steel support design requirements

http://www.baltaircoil.com/drawndex.htm



12 Dec 2004
22:49:49
K.Huber
Wärmepumpen Dimensionierung

Im Anhang Texte (Ausz√ľge) und Links zu Ihrem Thema, viel Erfolg!! Gruss J.Kernen

http://www.heatpumpcentre.org/


Wärmepumpen - Planung, Bau und Betrieb von Elektrowärmepumpen

Die W√§rmepumpen-Technik, die Elektro-Thermo-Verst√§rkung und die Bilanzgrenzen werden erl√§utert. Planungshinweise und Auslegungen von Anlagen mit Standartschaltungen sind angegeben. Die Notwendigkeit eines technischen Speichers f√ľr einen optimalen Betrieb einer W√§rmepumpen-Anlage wird begr√ľndet und berechnet. Mit einem Fallbeispiel wird eine Anlage dimensioniert und einer Wirtschaftlichkeitsberechnung unterzogen. Wertvolle Hinweise betreffend Bewilligung, W√§rmequellen, und Schallschutz helfen dem Planer bei der Arbeit.

Hrsg. Bundesamt f√ľr Konjukturfragen (RAVEL) 1993

64 Seiten Fr. 16.30

Verfahren zur energetisch optimalen Auslegung von Wärmepumpen in Heizanlagen, HLH 31 (1980) Nr. 7 (F)


http://www.bayern.de/EnergiezukunftBayern/ W√ĄRMEPUMPEN

Eine W√§rmepumpe transformiert bereits vorhandene W√§rme in einem thermodynamischen Kreislauf auf ein h√∂heres, nutzbares W√§rmeniveau. Die vorhandene W√§rme kann aus unterschiedlichen Quellen genutzt werden. Die Atmosph√§re, Massiv-Absorber und auch die oberfl√§chennahen Bodenschichten werden durch eingestrahlte Sonnenenergie erw√§rmt und k√∂nnen als W√§rmequelle zur Verf√ľgung stehen. Die Nutzung der W√§rme tieferer Schichten beruht auf dem Zerfall radioaktiver Elemente im Erdinneren und ist dem Bereich der Geothermie zuzuordnen. Die genutzte W√§rme aus dem Grundwasser beruht sowohl auf der Sonnenenergie als auch auf der Erdw√§rme. Weiterhin ist die Nutzung von Abw√§rme aus gewerblichen/industriellen Produktionsprozessen m√∂glich. F√ľr diese Transformation ist Fremdenergie erforderlich, jedoch ist der Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergie dadurch besonders hoch, da√ü die vorhandene W√§rme aus der genutzten W√§rmequelle kostenlos zur Verf√ľgung steht.


FUNKTIONSPRINZIP

Das Prinzip der W√§rmepumpe entspricht dem Prinzip eines K√ľhlschrankes, an dessen R√ľckseite ebenfalls W√§rme produziert wird. Der K√ľhlschrank k√ľhlt einen kleinen, begrenzten Luftraum und erw√§rmt gleichzeitig einen aus Sicht des K√ľhlschrankes unendlichen Luftraum. Die W√§rmepumpe k√ľhlt umgekehrt nicht gezielt einen kleinen Luftraum, sondern eine aus Sicht einer W√§rmepumpe unersch√∂pfliche W√§rmequelle, die von der K√ľhlung durch die W√§rmepumpe nicht beeinflu√üt wird (entsprechende Auslegung bei Erdsonden erforderlich), w√§hrend sie gleichzeitig einen kleinen, begrenzten Luftraum erw√§rmt. Der Kreislauf einer typischen W√§rmepumpe (Kompressionsw√§rmepumpe mit Elektro-, Gas- oder Dieselantrieb) besteht aus Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion eines K√§ltemittels. Dieses befindet sich im Verdampfer zun√§chst im fl√ľssigen Zustand, wobei die Temperatur der umgebenden W√§rmequelle h√∂her ist als der Siedepunkt des K√§ltemittels. Dadurch bedingt findet eine W√§rme√ľbertragung von der W√§rmequelle auf das K√§ltemittel statt, wodurch dieses gen√ľgend Energie erh√§lt, um zu verdampfen. Der Verdichter saugt den K√§ltemitteldampf kontinuierlich an, welcher beim Verdichten auf ein mehrfaches verdichtet und dabei erhitzt wird. Er gibt die W√§rme im Kondensator an den W√§rmenutzer ab (z.B. R√ľcklauf der Heizung), wobei die Temperatur des W√§rmenutzers unter der Verfl√ľssigungstemperatur des K√§ltemitteldampfes liegt. Das nunmehr wieder fl√ľssige K√§ltemittel verliert durch ein Expansionsventil soviel Druck und Temperatur, da√ü das Niveau wieder unter die Temperatur der W√§rmequelle sinkt, so da√ü im Verdampfer wiederum W√§rme aus der W√§rmequelle aufgenommen werden kann. Bei der Absorptionsw√§rmepumpe macht man sich in Abweichung davon den Effekt zunutze, da√ü bei der Absorption eines K√§ltemittels in einem L√∂sungsmittel Absorptionsw√§rme frei wird, so da√ü auf die Erw√§rmung durch Verdichtung verzichtet werden kann. Eine Absorptionsw√§rmepumpe kann durch verschiedene eingesetzte K√§ltemittel als ein- oder zweistufiges Verfahren ausgelegt werden mit der Option, W√§rme auf verschiedenen Temperaturniveaus zur Verf√ľgung zu stellen. Absorptionsw√§rmepumpen sind f√ľr den privaten Gebrauch (EFH) noch nicht geeignet.




KENNWERTE

Die Ma√üzahl f√ľr den Wirkungsgrad einer W√§rmepumpe ist die Jahresarbeitszahl b (Verh√§ltnis von abgegebener W√§rmemenge (Heizw√§rme) zur zugef√ľhrten Energie (Antriebsenergie)):

b = QWP / Wel

In der Praxis werden Werte von 2 bis 4 erreicht. Eine neu zu installierende Wärmepumpe sollte heute eine Jahresarbeitszahl >3 erreichen.

Die Leistungszahl e definiert das momentane Verh√§ltnis von Heizleistung zu Verdichterleistung, wobei die Verdichterleistung in der Heizleistung enthalten ist, da auch sie einen Beitrag zur W√§rmeerzeugung bringt. Da die W√§rmepumpe weitgehend einem Carnot-Proze√ü entspricht, kann die Leistungszahl e CP (idealisiert) auch durch die Temperaturdifferenz zwischen W√§rmequelle TQ (¬įK) und W√§rmenutzer TN (¬įK) dargestellt werden:

e CP = TN/(TN - TQ)

Aufgrund elektrischer, mechanischer und thermischer Verluste ist erfahrungsgem√§√ü ein Wirkungsgrad von ca. 50 % anzusetzen um von e CP zur tats√§chlichen Leistungszahl e zu gelangen. Es wird deutlich, da√ü bei sinkender Temperaturdifferenz zwischen W√§rmenutzer und W√§rmequelle die Leistungszahl steigt. Dies bedeutet einerseits, da√ü die W√§rmequelle mit dem h√∂chsten Temperaturniveau gew√§hlt werden sollte (Grundwasser > Erdreich > Atmosph√§re), und andererseits die W√§rmenutzung (Heizkreisvorlauftemperatur) so niedrig wie m√∂glich gew√§hlt werden sollte. Gelegentlich wird auch ein Prim√§renergiefaktor berechnet, indem die Jahresarbeitszahl auf den Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergieerzeugung bezogen wird. So erg√§be sich f√ľr eine Elektrow√§rmepumpe, die mit Strom aus einem Kraftwerk mit 40 % Wirkungsgrad versorgt w√ľrde, bereits bei einer Jahresarbeitszahl von 3 ein Prim√§renergiefaktor von 1,2.


W√ĄRMEPUMPENANLAGEN

Entscheidend f√ľr den erfolgreichen Einsatz einer W√§rmepumpe ist die genaue Abstimmung zwischen W√§rmequelle, W√§rmepumpe und W√§rmenutzung (-verteilung). Die W√§rmepumpe ist somit nur einer von mehreren Bestandteilen eines gesamten W√§rmesystems. W√§rmepumpen k√∂nnen sowohl monovalent (ausreichende Heizleistung auch ohne Zusatzheizung) als auch bivalent (Zusatzheizung erforderlich) betrieben werden. Bei Einsatz von K√§ltemitteln, die bereits bei Temperaturen unter 5 ¬įC verdampfen, kann auch eine W√§rmequelle von ca. 10 ¬įC genutzt werden, um einen W√§rmenutzer auf √ľber 50 ¬įC zu erw√§rmen. Die Temperatur- und Druckbereiche innerhalb derer die W√§rmepumpe arbeitet sind sehr stark vom gew√§hlten K√§ltemittel sowie den Temperaturniveaus von W√§rmequelle und W√§rmenutzer abh√§ngig. Typischerweise wird das K√§ltemittel im Verdampfer von wenigen Minusgraden um ca. 5 ¬įC erw√§rmt und im Verdichter von wenigen bar Druck auf √ľber 13 bar verdichtet, womit eine Erw√§rmung um ca. 60-70 ¬įC verbunden ist. Im Kondensator findet bei konstantem Druck eine Abk√ľhlung um ca. 20-30 ¬įC statt und durch die Expansion eine Abk√ľhlung auf das urspr√ľngliche Temperaturniveau und eine Entspannung auf den urspr√ľnglichen Druck.

Eine W√§rmepumpe arbeitet besonders dann mit einer hohen Leistungszahl (s.o.), wenn das W√§rmeniveau der W√§rmequelle nur wenig unter dem gew√ľnschten Nutzw√§rmeniveau (Vorlauftemperatur Heizung) liegt. Um aus der hohen Leistungszahl auch energetische Vorteile ziehen zu k√∂nnen, ist eine Regelung der W√§rmepumpe erforderlich, da eine geringere Verdichtung erforderlich wird, um die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Nutzer zu √ľberschreiten. Diese mu√ü in Abh√§ngigkeit der beiden Temperaturniveaus gesteuert werden. Hinsichtlich Verschlei√ü des Verdichters und Effizienz der W√§rmepumpe ist hierf√ľr eine Frequenzumformer-Steuerung wesentlich g√ľnstiger zu beurteilen als eine Ein/Aus-Steuerung der W√§rmepumpe. Bei einer Drehzahl-Regulierung kann au√üerdem eine Pufferspeicherung bzw. ein Mischer entfallen. G√ľnstig sind deshalb Vorlauftemperaturen unter 50 ¬įC, die zum Teil nur in Neubauten realisiert werden k√∂nnen. Eine fl√§chige Heizung ist aufgrund des h√∂heren Anteils an Strahlungsw√§rme gegen√ľber Konvektionsw√§rme positiv zu beurteilen, neben der Fu√übodenheizung kann dies auch eine Wandheizung sein. Die Warmwasserbereitung wird h√§ufig nicht durch die W√§rmepumpe geleistet, da die Vorlauftemperaturen deutlich h√∂her liegen als die Heizungsvorlauftemperaturen. Hier k√∂nnen z.B. Sonnenkollektoren mit Pufferspeicher eingesetzt werden. Zu beachten ist, da√ü mit der Installation einer W√§rmepumpe im Kellerbereich in aller Regel Mauerdurchf√ľhrungen durch die Kellerau√üenw√§nde verbunden sind. Insbesondere bei als "Wanne" errichteten und abgedichteten Kellern ist hier gr√∂√ütm√∂gliche Sorgfalt erforderlich. Bei Elektrow√§rmepumpen ist daran zu denken, da√ü bei dem zust√§ndigen Energieversorger die Genehmigung zum Betrieb einer W√§rmepumpe eingeholt werden mu√ü. Die meisten Energieversorger bieten Sondertarife f√ľr den Betrieb einer W√§rmepumpe an.



W√ĄRMEQUELLEN

Die bei Neuanlagen heute am h√§ufigsten genutzte W√§rmequelle d√ľrfte das Erdreich darstellen. Es kann oberfl√§chennah in 1,00-2,00 m genutzt werden durch horizontale Verlegung der W√§rmetauscherrohre oder durch das Einbringen vertikaler Erdsonden bis ca. 100 m Tiefe. Als weitere W√§rmequelle steht die Umgebungsw√§rme der Atmosph√§re zur Verf√ľgung, die direkt √ľber W√§rmetauscher oder vorzugsweise √ľber Massiv-Absorber genutzt wird. Die W√§rmequelle mit dem h√∂chsten Temperaturniveau ist das Grundwasser, nur in Einzelf√§llen wird die Nutzung von Abw√§rme aus gewerblichen Bereichen m√∂glich sein. Das Erdreich wird bis ca. 0,30-0,70 m Tiefe durch Tagesschwankungen der Lufttemperatur beeinflu√üt und bis ca. 10-20 m durch Jahresschwankungen der Lufttemperatur. Ohne diese Beeinflussungen w√ľrde das Erdreich die Jahresmitteltemperatur des jeweiligen Standortes aufweisen und mit zunehmender Tiefe einen Temperaturanstieg von ca. 3 ¬įC pro 100 m Tiefe zeigen. Die St√§rke der Beeinflussung ist abh√§ngig von der W√§rmekapazit√§t und W√§rmeleitf√§higkeit des Standortes bzw. von der Boden- oder Gesteinsart, der Feuchte, der Homogenit√§t und der Exposition (H√∂henlage, Neigung, Himmelsrichtung etc.).


Die Nutzung der W√§rme des Erdreiches erfolgt mittels Erdsonden. Erdsonden werden in der Regel bis zu 100 m Tiefe installiert, am h√§ufigsten zwischen 40 m und 50 m. Als Material wird meist HDPE (High Density Polyethylen) verwendet, als Kreislauffl√ľssigkeit oft Wasser mit Frostschutzmittel (Sole). Bei der Verwendung von Stahlrohren ist die Anf√§lligkeit f√ľr Korrosion zu beachten, die die Lebensdauer der Anlage einschr√§nken kann. Das Bohrloch wird mit plastischen Stoffen (Tone oder Tongemische) verf√ľllt, um den Kontakt zwischen Sonde und Erdreich sicherzustellen und die verschiedenen Tiefenhorizonte bzw. Grundwasserleiter des Erdreiches gegeneinander abzudichten. Die Genehmigung f√ľr Erdsonden ist bis zu einer Tiefe von 100 m beim Wasserwirtschaftsamt, ab 100 m beim Bergamt einzuholen. In Wasserschutzzonen (I und II) ist das Einbringen von Erdsonden untersagt. Die W√§rmeentzugsleistung ist abh√§ngig von der W√§rmeleitf√§higkeit des Gesteins/Bodens sowie des plastischen Verf√ľllmaterials, Erdsondengeometrie, Temperaturgradient etc.. Die W√§rmeleitf√§higkeit kann von 0,3 W/m*K bei trockenem Sand bis √ľber 2,0 W/m*K bei nassem Lehm und bis √ľber 5 W/m*K bei ges√§ttigtem Sand schwanken, die W√§rmekapazit√§t entsprechend von 1,3*106*W*s/(m3*K) bei trockenem Sand bis √ľber 3,0*106*W*s/(m3*K) bei nassem Lehm.


Es ist mit durchschnittlichen Wärmeentzugsleistungen von 60-90 W/m Sondenlänge bei Erdwärmesonden zu rechnen. Bei horizontalen Erdrohren ist eine Leistung von 10-40 W/m2 zu veranschlagen. Die horizontalen Rohre werden in einer Tiefe von 1,30-2,00 m und in einem Abstand von ca. 0,50 m verlegt. Die benötigte Wärmequellenfläche FQ ergibt sich aus der zu beheizenden Nutzfläche FN, dem spezifischen Wärmebedarf der Nutzfläche QN in W/m2, der spezifischen Wärmeentzugsleistung der Wärmequelle QQ in W/m2 sowie der Leistungszahl der Wärmepumpe e wie folgt:

FQ = FN*QN*(e -1)/(QQ*e )

Die benötigte Fläche liegt in der Regel bei dem 1-2 fachen der zu beheizenden Nutzfläche. Der Wärmebedarf der Nutzfläche schwankt in der Regel zwischen 30 W/m2 bei einem Niedrigenergiehaus und 80 W/m2 bei einem Altbau mit seinerzeitiger Wärmedämmung.



Die Nutzung des Grundwassers erfolgt meist √ľber einen F√∂rderbrunnen und einen Schluckbrunnen. Aufgrund eventueller Schwankungen der Wasserqualit√§t und damit einhergehender St√∂rungen an Brunnen oder W√§rmepumpenanlage sowie der Abh√§ngigkeit von jahrzehntelang kontinuierlich ausreichender Wassermenge ist die Grundwasser-W√§rmepumpe nicht unproblematisch. Die Nutzung von Grundwasser als W√§rmequelle ist generell genehmigungspflichtig. Massiv-Absorber k√∂nnen sowohl die W√§rme der umgebenden Atmosph√§re als auch direkter Sonneneinstrahlung aufnehmen und speichern. Der Einsatz von Massiv-Absorbern aus Beton hat den Vorteil einer m√∂glichen Doppelnutzung (konstruktiv z.B. Garage, St√ľtzmauer, Balkon, Fassade sowie energetisch) und ist auch f√ľr monovalenten Betrieb ausreichend. Beton weist eine W√§rmekapazit√§t von ca. 2.400 kJ/m3K auf. Als besonders vorteilhaft hat sich die Bauform eines Massiv-Absorbers mit luftgekoppeltem und erdgekoppeltem Anteil erwiesen. Der luftgekoppelte Anteil ist zu schneller Regeneration (Wiederaufnahme von W√§rmeenergie aus der Umgebung) f√§hig, der erdgekoppelte Anteil wirkt vergleichm√§√üigend auf die Soletemperatur. Massiv-Absorber sind relativ genau vorab kalkulierbar und k√∂nnen Jahresarbeitszahlen >3 erreichen.

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K√ĄLTEMITTEL

Die Auswahl eines K√§ltemittels f√ľr den Kreislauf innerhalb der W√§rmepumpe wird von mehreren Faktoren bestimmt. Einerseits d√ľrfen aus Umweltschutzgr√ľnden FCKW nicht mehr eingesetzt werden, andererseits werden Mittel gesucht, die bez√ľglich Siede- und Kondensationsverhalten den Anforderungen entsprechen sowie m√∂glichst nicht brennbar sein sollen. Als K√§ltemittel werden derzeit teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe oder -gemische eingesetzt, wie R134a, R404A, 407A/B/C oder R410A, au√üerdem in zunehmendem Ma√üe Propan (R290, brennbar), Propen (R1270, brennbar), Propan-Butan-Gemische (brennbar), Ammoniak (R717, brennbar) oder Kohlendioxid (R744, nicht brennbar, hohe volumetrische K√§lteleistung, geringer Preis).





ANWENDUNGSBEREICHE

Der Einsatz von W√§rmepumpen konzentriert sich fast ausschlie√ülich auf die Beheizung von Geb√§uden. Die Warmwasserbereitung erfordert erheblich h√∂here Vorlauftemperaturen, wodurch die Wirtschaftlichkeit einer W√§rmepumpenanlage deutlich sinkt. Zunehmender Beliebtheit vor allem in Nordamerika erfreut sich die Integration der Raumk√ľhlung in das erdsondengebundene W√§rmepumpensystem durch Umkehrung des K√§ltemittelkreislaufes oder unmittelbare Zuf√ľhrung des K√§ltemittels in eine spezielle K√ľhldecke. Dies wird bei gro√üen W√§rmeentz√ľgen im Winter erforderlich, um im Sommer Umgebungsw√§rme im Erdreich zu speichern bzw. das W√§rmereservoir wieder aufzuf√ľllen. Eine spezielle Anwendung erf√§hrt die W√§rmepumpentechnik - h√§ufig in Kombination mit der Solarw√§rmenutzung - zur Beseitigung von vereisten Verkehrsfl√§chen (z.B. Autobahnbr√ľcken) oder Nutzfl√§chen (z.B. Sportanlagen).




AKTUELLE ENTWICKLUNGEN

Im Bereich der W√§rmepumpen wird an verschiedenen Entwicklungsrichtungen gearbeitet, zu denen auch die Erweiterung der Einsatzspektren von W√§rmepumpen geh√∂rt. Eine Entwicklung zielt auf Verbesserungen der Erdw√§rmesondenleistung durch die sogenannte "Regenschirmsonde". Die Sonde weist ein zentrales R√ľcklaufrohr sowie 8 radial um das Zentralrohr herum angeordnete Vorlaufrohre auf. Die W√§rmeentzugsleistung kann durch diese Anordnung um ca. 30 % gesteigert werden. Die Sondenkosten sind demgegen√ľber nur um ca. 10 % erh√∂ht. Eine M√∂glichkeit die Wirtschaftlichkeit von W√§rmepumpen zu steigern, k√∂nnte die Direktverdampfung in Erdw√§rmesonden darstellen. Hierzu sind jedoch noch umfangreiche (weil langfristige) Arbeiten erforderlich. Durch exakte Dimensionierung von Erdsonden auf eine Nichtunterschreitung der Quellentemperatur von 5 ¬įC l√§√üt sich nicht nur die Jahresarbeitszahl erh√∂hen, sondern auch ein Kreislauf ohne Frostschutzmittel mit reinem Wasser realisieren, was die Umweltvertr√§glichkeit f√∂rdert. Hierzu wird an den erforderlichen Planungsdaten gearbeitet.

Zunehmend werden W√§rmepumpen in Kombination mit L√ľftungssystemen in Niedrigenergieh√§usern eingesetzt, wobei der Abluft √ľber eine W√§rmer√ľckgewinnung fast die gesamte W√§rmeenergie zur Erw√§rmung der Frischluft entzogen wird. F√ľr den Heizbedarf von Niedrigenergieh√§usern werden W√§rmepumpen im Leistungsbereich <4 kW konzipiert, die gerade bei dieser Leistungsklasse wirtschaftliche Vorteile aufweisen bzw. allein zur Verf√ľgung stehen. F√ľr das Einbringen von Erdw√§rmesonden wird in den Niederlanden ein System entwickelt, bei dem an Stelle des Bohrens die Sonden in den Boden gedr√ľckt werden. Dies ist nur bei vergleichsweise weichen und plastischen B√∂den m√∂glich, die erreichbare Tiefe liegt unter 50 m. Die Kosten sollen deutlich geringer sein als beim Bohren.

Die Nutzung von Erdw√§rmesonden-Speichern als Hochtemperaturspeicher (40-70 ¬įC) wird derzeit untersucht. Erste Ergebnisse lassen einen Speichernutzungsgrad von 50-70 % erwarten. Hochtemperatur-Erdspeicher lassen sich bis zu einem bestimmten Temperaturniveau auch ohne W√§rmepumpe f√ľr den Niedertemperaturbereich einsetzen, was die Energiebilanz des Systems und z.T. auch die Wirtschaftlichkeit verbessert. Als W√§rmequelle zur Beladung k√∂nnen Solarsysteme dienen, oder Abw√§rme aus industriellen Prozessen (z.B. BHKW-Betrieb). Hochtemperaturspeicher sollten ein Volumen von 10.000 m3 nicht unterschreiten. Besonders geeignet zur W√§rmespeicherung sind Aquifere (wasserf√ľhrende Schichten). Pfahlgr√ľndungen k√∂nnen als "Energiepf√§hle" durch gleichzeitiges Einbringen von Rohren in die Bewehrungsk√∂rbe genutzt werden. Die Betongr√ľndungspf√§hle k√∂nnen als Tauscherfl√§chen sowohl f√ľr die Heizung als auch die K√ľhlung dienen. Die Pf√§hle k√∂nnen in Ortbeton oder als Fertigteil ausgef√ľhrt werden, neben Bohr- oder Rammpf√§hlen kommen auch Hohlpf√§hle zum Einsatz sowie Stahlrohrpf√§hle. Erste Systeme dieser Art sind bereits installiert.

√úber den Fortgang dieser und weiterer Entwicklungen - soweit verf√ľgbar - halten wir Sie in unseren aktuellen Meldungen auf dem neuesten Stand.


W√ĄRMEPUMPEN-NEWS

Sie finden hier aktuelle News der letzten Wochen zum Thema W√§rmepumpen aus unseren Tagesmeldungen. Die Top-News zu allen Themenbereichen der Regenerativen Energie erreichen Sie auf der Startseite. √Ąltere Meldungen (2 Wochen) sind f√ľr alle Themenbereiche im Archiv abgelegt.



30.11.1999 / Nr. 3

√Ėsterreich hat neues Pr√ľfzentrum f√ľr W√§rmepumpen

In Zusammenarbeit mit der Technischen Universit√§t Graz ist in √Ėsterreich ein neues Pr√ľfzentrum f√ľr W√§rmepumpen in Betrieb genommen worden. Erstmalig kann in den Pr√ľfstand die gesamte Anlage (W√§rmepumpe, Erdkollektor mit Leitungen) eingebracht werden, wobei das Erdreich durch ein Wasser-/Frostschutz-Gemisch simuliert wird. Aufgrund der schnell zu ermittelnden Kennwerte kann eine W√§rmepumpe mit dem "G√ľtezeichen f√ľr W√§rmepumpen" ausgezeichnet werden, das im gesamten deutschsprachigen Raum G√ľltigkeit besitzt.

29.10.1999 / Nr. 2

USA-China-Kooperation bringt Auftrag f√ľr W√§rmepumpenhersteller

Die USA und China haben Anfang des Jahres ein Kooperationsabkommen √ľber Energie und Umwelt abgeschlossen (s.a. Meldung 16.04.1999 / Nr. 1). Im Rahmen dieser Kooperation hat nun der amerikanische W√§rmepumpenhersteller Trane Corporation den Auftrag f√ľr ein Demonstrationsprojekt in Shanghai erhalten. Es handelt sich hierbei schon um das dritte Demonstrationsprojekt zur Nutzung der Erdw√§rme, einer Technologie, die in den USA weit entwickelt und verbreitet ist und die in China bei einem riesigen bestehenden Potential aufgebaut werden soll. (bid)


04.10.1999 / Nr. 2

Neue amerikanische Pr√ľfnorm f√ľr K√ľhlmittel

Der amerikanische Verband der Heizungs-, K√ľhl- und Klimaanlageningenieure ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) hat eine Pr√ľfnorm 97-1999 "Versiegelte-Glaskolben-Methode zur Pr√ľfung der chemischen Stabilit√§t von Stoffen zur Verwendung in K√ľhlsystemen" ver√∂ffentlicht. Die auch f√ľr den Einsatz von K√ľhlmitteln in W√§rmepumpen relevante Norm kann kostenpflichtig bei der ASHRAE bestellt werden (Fax: 001-404 / 3215478). (bid)

25.08.1999 / Nr. 1

1998 mehr Wärmepumpen

Die Anzahl der betriebenen Wärmepumpen ist 1998 von 49.080 (1997) auf 50.365 gestiegen. Das entspricht einer Zunahme von 2,4 %.Allein im Jahr 1998 wurden davon 3.818 Wärmepumpen neu installiert. (Quelle: Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke VDEW)


24.08.1999 / Nr. 1

Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen

Die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen kann nach Angaben der Brandenburgischen Energiespar-Agentur GmbH durch einen Erdsonden-Verbund gesteigert werden. Mehrere Gebäude erhalten demnach jeweils eigene Wärmepumpen, die das Sondenfeld gemeinsam nutzen und damit die Anzahl der erforderlichen Erdsonden pro einzelner Wärmepumpe reduzieren. In Brandenburg ist die Umsetzung dieses Vorhabens bereits an zwei Standorten geplant. (bid)

http://www.boxer99.de/waermepumpen.htm

13 Dec 2004
22:35:28
Kernen

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