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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
Wärmepumpen Link Handbücher 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 benötigen zum Leben und Arbeiten mechanische oder elektrische Energie, Wärme und Kälte. Auf der Basis von thermodynamischen Kreisprozessen erfolgt vorrangig in thermischen Energieumwandlungsanlagen die kontinuierliche Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom. Die Kreisprozesse werden entsprechend der Prozeßführung in rechtsläufige Prozesse oder auch kurz Rechtsprozesse und in linksläufige Prozesse oder Linksprozesse unterteilt.

Die Rechtsprozesse dienen als Vergleichsprozesse für Kraftwerke, Verbrennungskraftmaschinen u. ä.. Hier wird durch Zuführung und Abführung von Wärme die Enthalpie eines Arbeitsmittels erhöht und verringert, dazwischen wird technische Arbeit gewonnen.

Bei einem Linksprozeß wird Wärme unter Aufwand von Arbeit entgegen dem natürlichen Temperaturgefälle auf ein höheres Temperaturniveau gehoben. Läuft der Prozeß in einem Temperaturbereich ab der über der Umgebungstemperatur liegt, spricht man von einem Wärmepumpenprozeß. Findet der Prozeß in einem Bereich unterhalb der Umgebungstemperatur statt, handelt es sich um einen Kältemaschinenprozeß. Bildhaft kann man sich die Kreisprozesse nach [RECKNAGEL], wie folgt vorstellen: Es gibt zwei Wärmebehälter 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

Linksprozeß Hier wird aus dem Wärmebehälter mit der niedrigen Temperatur T2 die Wärmemenge Q2 entnommen. Außerdem wird technische Arbeit zugeführt. Beide zusammen fließen in Wärmebehälter mit der hohen Temperatur.



Bild: Linksprozeß

Der Vorteil der Wärmepumpe gegenüber konventionellen Verfahren zur Bereitstellung von Heizwärme liegt darin, daß durch sie sonst nicht nutzbare Energie (z. B. Abwärme oder Umweltwärme), deren Temperaturniveau für den jeweiligen Anwendungsfall zu niedrig ist, durch eine "Temperaturanhebung" noch verwendet werden kann.

Durch den Einsatz der Wärmepumpe kommt es, z. B. bei Nutzung von Abwärme als Wärmequelle, zur Vermeidung von "Wärmemüll", Einsparung an Primärenergie und Vermeidung von CO2-Emissionen.

Der Kreisprozeß einer Wärmepumpe entspricht thermodynamisch dem eines Kühlschrankes. Allerdings wird bei der Wärmepumpe die "warme" und beim Kühlschrank die "kalte " Seite genutzt.

Aufbau einer Wärmepumpe Eine Wärmepumpe besteht aus folgen Bauteilen:



Bild: Prinzip der Wärmepumpe.

Verdampfer 1 Der Verdampfer ist ein Wärmeübertrager, in dem Wärme aus einer Wärmequelle aufgenommen und an ein Arbeitsmittel (Kältemittel) durch Verdampfung (Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Dampf) abgegeben wird.

Es gibt in Abhängigkeit vom Wärmeträgermedium und der Art der Wärmequelle verschiedene Verdampferbauarten: Plattenwärmeübertrager, Rohrbündelwärmeübertrager, Koaxialwärmeübertrager, Lamellenrohrwärmeübertrager.

Verdichter 2 Hier muß je nach Bauart der Wärmepumpe in mechanische oder thermische Verdichter unterschieden werden. Alle anderen Bauteile sind in Wärmepumpen identisch. In einer Kompressionswärmepumpe wird der durch die Verdampfung entstandene Kältemitteldampf durch die Zufuhr von hochwertiger Energie (Antriebsenergie für den mechanischen Verdichter in den meisten Fällen Strom) im Verdichter auf einen höheres Druck- und Temperaturniveau gebracht. Als Verdichter können 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 Kältemitteldampf in einem Lösungsmittel absorbiert. Bei diesem Prozeß wird Wärme frei, die für Heizzwecke genutzt wird.

Lösungsmittelpumpe II Mit der Lösungsmittelpumpe wird die im Absorber mit Kältemittel angereicherte Lösung (oder auch "reiche Lösung") auf einen höheren Druck im Austreiber gepumpt. Die Antriebsleistung für die Lösungsmittelpumpe ist im Vergleich zur notwendigen Antriebsleistung des Verdichters der Kompressionswärmepumpe sehr gering.

Austreiber II Im Austreiber werden Kältemittel und Lösungsmittel durch Wärmezufuhr von außen wieder getrennt. Die im Austreiber erforderliche Wärme stellt also die eigentliche Antriebsenergie der Absorptionswärmepumpe dar, die in Form von hochtemperierter Abwärme (z.B. Fernwärmerücklauf) oder durch einen Brennstoff (meist Gas) zugeführt werden muß. Das ausgetriebene Kältemittel strömt mit hohem Druck und hoher Temperatur in den Kondensator.

Drosselventil VI Das Lösungsmittel (oder auch die arme Lösung) strömt, nach der Druckreduzierung auf das Niveau im Absorber, im Drosselventil in den Absorber zurück.

Kondensator oder Verflüssiger 3 Der Kondensator ist ein Wärmeübertrager, in dem durch einen Phasenwechsel des Kältemittels (Dampf zur Flüssigkeit) bei konstanter Temperatur Wärme an die Wärmesenke abgegeben wird. Die Kondensatoren stehen in den selben Bauarten wie die Verdampfer zur Verfügung.

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 Brüdenverdichtung bei Eindampfungsanlagen Dephlegmatorkühlung bei der Gasgemischzerlegung Wärmerückgewinnung 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 Wärmepumpe als ein Aggregat bezeichnet werden, das Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau aufnimmt und unter Hinzunahme von Antriebsenergie (mechanische Energie oder höhere Temperaturen) Wärme auf einem höheren, nutzbaren Temperaturniveau abgibt. Damit eignet sich eine Wärmepumpe grundsätzlich für die Nutzung oberflächennaher Geothermie zu Heizzwecken; Wärme wird aus der Erde bei Temperaturen von etwa -5 °C bis +10°C gewonnen und mit ca. 35-55 °C an die Heizung abgegeben. Je niedriger dabei der Temperaturhub ist (z.B. 0 °C auf 35 °C), desto weniger Antriebsenergie wird benötigt, und desto besser ist die Energieeffizienz.

Eine Analogie zur Wärmepumpe findet sich in jedem Haushalt: Ein Kühlschrank fördert Wärme von niedrigem Niveau (Innenraum) auf ein höheres Niveau, auf dem sie an die Umgebungsluft abgegeben werden kann (Verflüssiger, meist auf der Kühlschrankrückseite; dieser wird im Betrieb warm). Ziel ist hierbei natürlich nicht die Heizung der Luft an der Kühlschrankrückseite, sondern die Kühlung des Innenraumes. Auch Wärmepumpen können so gebaut werden, daß sie für beide Zwecke eingesetzt werden können, nämlich die Heizung im Winter und die Raumkühlung im Sommer. Derartige Wärmepumpen werden in großen Stückzahlen in Japan und Nordamerika gebaut. Nachfolgend einige nähere Erläuterungen zur Wärmepumpe.



" 'Dampf kann mechanische Arbeit erzeugen!' Von diesem allgemein als richtig anerkannten Erfahrungssatze machte bis nun die Industrie unzählige nützliche Anwendungen, und sie verdankt demselben die größten Fortschritte der Neuzeit. Aber auch an der Richtigkeit des obigen umgekehrt ausgeprochenen Erfahrungssatzes: 'Mechanische Arbeit kann Dampf erzeugen', dürfte wohl kaum ein Physiker zweifeln, da ihn vielfache Analogien darauf führen müssen. Allein meines Wissens hat es bisher noch Niemand versucht, diesen Satz in seiner umgekehrten Form im Großen und zum Vortheile der Industrie anzuwenden und auszuführen." So schreibt RITTINGER im Jahr 1855 in der Vorrede zu seiner Abhandlung über ein neues Abdampfverfahren * . Er sah einen Einsatz in der österreichischen Salinenindustrie vor, wo der Brennstoffeinsatz zur Eindampfung der Sole reduziert werden sollte. Seine "Dampfpumpe", mit der die Temperatur des Brüdendampfes durch mechanische Kompression erhöht und dieser damit wieder zum Erhitzen der Sole genutzt werden sollte, kann als erster Vorläufer der Wärmepumpe angesehen werden. Das Jahr 1857, in dem in der Saline Ebensee südlich des Traunsees in Österreich erstmals eine solche Anlage in Betrieb ging, wird daher zum Geburtsjahr der Wärmepumpe.

Zwar handelt es sich bei Rittingers System um einen offenen Kreislauf, da ja ständig neuer Dampf aus der Sole entsteht und der komprimierte, heiße Dampf nach Abgabe von Wärme an die Sole in die Atmosphäre entlassen wird, doch ist eine praktische Nutzung mechanischer Energie zur Wärmeerzeugung gegeben. Nach dem Anheizen, das bis zur Dampfentwicklung konventionell durch Verbrennung erfolgen muß, kann der Abdampfprozeß durch mechanische Energie aufrecht erhalten werden. Rittinger hat zum Antrieb an Wasserkraft gedacht, und dabei 1855 eine jährliche Einsparung von 32.000 Kubik-Klaftern (ca. 293.000 m3) Holz bei Anwendung in allen österreichischen Salinen errechnet. Nach ersten Erfolgen geriet das System in Vergessenheit, heute jedoch arbeitet die Saline Ebensee wieder mit Brüdendampfkompression (durch elektrisch angetriebene Turbokompressoren).

Das Schema einer Kompressions-Wärmepumpe zeigt Abb. 1. In der Praxis sieht der Arbeitsmittelkreislauf folgendermaßen aus: Durch Wärmezufuhr auf niedrigem Temperaturniveau wird ein Medium mit tiefem Siedepunkt ("Kältemittel", heute meist ozonunschädliche FKWs wie R407c oder natürliche Stoffe wie R290/Propan) verdampft, die gasförmige Phase dann in einem Kompressor verdichtet (in der Praxis bis >20 bar) und dadurch erhitzt. Unter hohem Druck stehend, gibt das Arbeitsmittel seine Wärme 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 zugeführt.





Abb. 1: Schema einer Kompressions-Wärmepumpe

Für den Antrieb von Wärmepumpenkompressoren werden überwiegend Elektromotore eingesetzt. Bei größeren Einheiten (>100 kW Heizleistung) stehen auch Wärmepumpen zur Verfügung, deren Kompressor durch einen Gas- oder Dieselmotor angetrieben wird; im kleinen Leistungsbereich gibt es entsprechende Aggregate als Luft-Luft-Wärmepumpen in Japan und den USA, in Europa hat die Entwicklung noch nicht zu Serienprodukten geführt.

Bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Kompressionswärmepumpen lassen sich auch die Abwärme der Motorkühlung und ggf. der Abgase als Heizenergie nutzen. Anlagen, wo ein Aggregat zur Kraft-Wärme-Kopplung den Strom für eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe liefert (Beispiele existieren u.a. in der Schweiz), könnte man als verbrennungsmotorisch angetriebene Wärmepumpe mit elektrischer Kraftübertragung bezeichnen.

Durch Absorption eines Gases in einem Lösungsmittel (z.B. Wasser), Umpumpen und anschließendes Austreiben des Gases durch Erwärmung von außen (mit etwa 85 - 200 °C) kann eine primärenergie-betriebene Wärmepumpe realisiert werden. Um die Analogie zur Kompressionswärmepumpe herzustellen, kann man das System aus Absorber, Austreiber, Umwälzpumpe und Expansionsventil in einer derartigen Wärmepumpe als "Thermischen Verdichter" bezeichnen. Solche Absorptions-Wärmepumpen eignen sich wegen des bei kleineren Einheiten durchweg eingesetzten H2O/NH3- oder H2O/LiBr-Gemisches eher für Wärmequellentemperaturen über 0 °C, z.B. als Grundwasserwärmepumpen.

Nachfolgende Tabelle führt die wichtigsten Kennziffern zur Beurteilung einer Wärmepumpe bzw. einer Wärmepumpenanlage auf:

Name Berechnung / Bedeutung Aussage Leistungszahl e Das momentane Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener elektrischer Antriebsleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067, für einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverhältnis) Effizienz einer Elektro-Wärmepumpe Jahresarbeitszahl b a Das Verhältnis aus jährlich gelieferter Wärme zu jährlich aufgenommener elektrischer Antriebsenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067 Effizienz einer Wärmepumpenanlage mit Elektro-Wärmepumpe Heizzahl z Das momentane Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener Brennstoffleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067, für einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverhältnis) Effizienz einer primärenergetisch betriebenen Wärmepumpe (1) Jahresheizzahl z a Das Verhältnis aus jährlich gelieferter Wärme zu jährlich aufgenommener Brennstoffenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067 Effizienz einer Wärmepumpenanlage mit primärenergetisch betriebenen Wärmepumpe (1)

(1) Verbrennungsmotorisch angetriebene Kompressionswärmepumpe oder mit Primärenergie betriebene Absorptionswärmepumpe

Die idealen Bedingungen, und damit auch den Vergleichswert für die höchste erreichbare Leistungszahl beschreibt der Carnot-Kreisprozeß (Abb. 2). Dabei durchläuft 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 Wärmepumpenprozeß läuft vor allem die Expansion nicht isentrop, und die Verdichtung muß bis zu einer Temperatur gehen, die deutlich über derjenigen der isothermen Kondensation liegt (Abb. 1). Je größer der isotherme Anteil der Strecke 3-4 wird, desto näher kommt man dem Carnot-Prozeß. Die Leistungszahl einer Wärmepumpe, verglichen mit dem idealen Carnot-Prozeß, beschreibt den Carnot'schen Gütegrad. Dabei kann z.B. die für eine theoretische Wärmepumpe nach dem Carnot-Prozeß erforderliche Antriebsleistung mit der Antriebsleistung einer realen Wärmepumpe gleicher Wärmeabgabeleistung verglichen werden und der Carnot'sche Gütegrad h wc errechnet sich zu:

mit: Pc Antriebsenergie der Carnot-Wärmepumpe

P Antriebsenergie der realen Wärmepumpe

In einer realen Wärmepumpe gibt es noch weitere Unterschiede gegenüber dem idealen Carnot-Prozeß. So wird grundsätzlich mit einer gewissen Überhitzung gearbeitet, d.h., die in den Verdampfer eingespritzte Menge flüssigen Kältemittels wird so gesteuert, daß ihr insgesamt mehr Wärme zugeführt wird als für die reine Zustandsänderung erforderlich wäre, und damit die Temperatur des Dampfes angehoben (der Prozeß ist nicht mehr rein isotherm). Dadurch wird eine vollständige Verdampfung sichergestellt, um den Kompressor vor dem Ansaugen von Flüssigkeit zu schützen. Auch versucht man, im Kondensator eine gewisse Unterkühlung durch das kalte Rücklaufwasser herzustellen, womit sich die Leistungszahl etwas verbessern läßt. Schließlich gibt es noch Verluste im Verdichter, wo z.B. der beim Hubkolbenverdichter für den Schutz der Ventile erforderliche Totraum den Verdichterwirkungsgrad beeinträchtigt.

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/

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Initiativkreis Wärmepumpen Einführung in die Wärmepumpentechnik, Markt und Förderung in der Bundesrepublik Deutschland http://www.waermepumpe-iwp.de/ EU European Heat Pump Association (die Schweiz ist assoziiertes Mitglied) http://www.ehpa.org Orientierung über 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, Unterstützung, 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 Projektübersicht (laufende und künftige Annexe) http://www.heatpumpcentre.org/network/hpp.htm Annex 16 IEA Heat Pump CentreNewsletter, Berichte von IEA-Projekten http://www.heatpumpcentre.org/ Auslegungssoftware Übersicht über international verfügbare Auslegungssoftware für Wärmepumpen http://www.heatpumpcentre.org/tools Annex 18 Thermophysical Properties of Environmentally Acceptable Refrigerants; Kältemitteldatenbank des Annex 18 „Thermophysical Properties of Environmentally Ac­ceptable Refrigerants“. Einstieg in die Datenbank mit Klicken auf "MIDAS Database" http://www.itt.uni-stuttgart.de/~krauss/welcome.htm Annex 22 Natürliche Kältemittel, Planungsgrundlagen www.termo.unit.no/kkt/annex22 Annex 24 Absorptions- und Adsorptionswärmepumpen/-kälteaggregate http://www.ket.kth.se/avdelningar/ts/annex24/WELCOME.HTM Annex 27 Forschungsprojekte für Wärmepumpen mit CO2 als Arbeitsmittel http://www.egi.kth.se/annex27 Wärme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den Wärmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband für Wärme-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 Erdöl-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU Wärme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html

Wärme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den Wärmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband für Wärme-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 Erdöl-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU Wärme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html Abwärme BFE BFE-Projekte im Bereich der (industriellen) Abwärmenutzung http://www.abwaerme.ch/ NL Umfassende Übersicht zur Software für 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 Demon­strated Energy Technologies. Beispiele für energieeffiziente Anlagen http://www.caddet-ee.org/ Erdwärme BFE Forschung des Bundesamts für Energie im Bereich Erdwärme http://www.geothermal-energy.ch/ Ökologie NL ökologische Gesamtbelastung, Ecoindicator http://www.pre.nl/eco-ind.html UNO UNO-Studien zu den Kältemittelemissionen http://www.unfccc.org/program/wam/wamlistcat.html Literaturrecherche IEA/ETDE Energy Technology Data Exchange Umfassende Energie-Literaturdatenbank auch in den Bereich Wärmepumpen, Wärme-Kraft-Kopplung und Abwärmenutzung Nach online-Anmeldung für Einwohner von Mitgliedländern gratis! http://bia.osti.gov/ETDEWEB/ Patentrecherche EU Recherche nach europäischen 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 für 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
Öko 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

Erdwärmepumpen können immer als monovalente (alleinige) Heizung konzipiert werden ! Hersteller wie z.B. Viessman (BW) und Stiebel-Eltron (WPWE) bieten Sole/Wassser-Wärmepumpen im Bereich 4,8 ... 43 kW Wärmeleistung an, die sowohl mit Flach- als auch Tifensonden arbeiten können. Dabei kann eine Solaranlage den für die Wärmepumpe ungünstigen hochtemperierten Warmwasseranteil beisteuern. Elektro-Wärmepumpensysteme in realisierten Beispielanwendungen: Einfamilienhaus mit 6 kW Wärmebedarf (230 m² beheizte Wohnfläche) In Verbindung mit einer Fußbodenheizung (35 °C Vorlauf) wurde hier eine Siemens Sole/Wasser-Wärmepumpe mit 18 kW thermischer Leistung und horizontalen Erdkollektoren eingesetzt. Das Warmwasser wird mit durch eine Solaranlage erwärmt. Mehrfamilienhaus 10 WE mit Heizbedarf von 40,5 MWh/a (710 m² beheizte Wohnfläche) Um die Wärmeleistung auf dem vorhandenen Grundstück zur Verfügung zu stellen, wurden 6 Erdsonden à 60 m Tiefe verlegt, die eine 21 kW Wärmepumpe versorgen. Über die Fußbodenheizung des Hauses wird das Gebäude mit einer elektrischen Leistung von nur 5 kW beheizt. 3 Mehrfamilienhäuser mit Wärmebedarf von 187 kW (2400 m² beheizte Wohnfläche) Der Heizbedarf dieser mit Fußbodenheizung (Vorlauf 30 ... 50 °C) und Niedertemperatur-Radiatoren ausgerüsteten Häuser wird mittels 6 Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Leistungen zwischen 15 und 48 kW bzw. einer Gesamtleistung von 209 kW gedeckt. Die benötigte Erdwärme wird über 21 Erdsonden à 98 m Tiefe bereitgestellt. Nahwärmesystem für Ein- und Zweifamilienhäuser mit 70 WE und 550 kW Wärmebedarf Die Versorgung erfolgt durch ein Kaltwasser-Nahwärmenetz (10-15 °C), das durch zentrale Elektro-Wärmepumpen auf dem Luft/Wasser bzw. Sole/Wasser-Prinzip gespeist wird. Neben der Luftwärme wird die erforderliche Wärmeenergie durch 5 Erdsonden von je 100 m Tiefe bereitgestellt. Über den Hausanschluß erhalten die Häuser vorgewärmtes Wasser, welches durch dezentrale Elektro-Wärmepumpen auf heizungstaugliche Temperaturen (30 ... 40 °C) erwärmt wird. Die Gesamtkosten des Projektes beliefen sich auf ca. 1,8 Mio. DM.

Gas-Absorptions-Wärmepumpen sind ökologisch günstiger als Elektro-Wärmepumpen. Daher werden sie bei größeren Anlagen bereits oft eingesetzt. Inzwischen gibt es auch Fabrikate mit Leistungen unter 50 kW, die den Hausbauer interessieren. Angebotene Gas-Wärmepumpen 22 kW Absortions-Wärmepumpe AWT22 ab ca. 24.000,- DM 40 kW Absortions-Wärmepumpe 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

O.Ö. Energiesparverband > Tipps & Service > Förderungen > Energie-Technologie-Programm Beispiele: Junge-Energie-ForscherInnen


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

In Rahmen dieser Diplomarbeit wurde in Zusammenarbeit mit zwei oberösterreichischen Firmen ein neues System für die Überdachung von Industriehallen in Holzbauweise entwickelt und für ein Objekt projektiert. Die Beheizung der Halle erfolgt mittels einer Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplung, die mit den Produktionsabfällen betrieben wird. Die elektrische Energie wird großteils im Werk selbst verwendet. Eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung und Zuluft über Erdregister ergänzt das Niedertemperatur-Heizsystem. Das Projekt ist ein Prototyp für ein zugbeanspruchtes Dachsystem in Holzbauweise. Zur Anwendung kommen neue Verfahren der Hochfrequenzverleimung, neue optoelektrische Verfahren zur Selektion der Holzgüte und ein Verfahren zum Mitleimen von Spezialfolien für statische und bauphysikalische Effekte. Das Hängedach besteht aus vorgefertigten Elementen mit einer Breite von 3 m und einer Länge von 25 m. Es wird die Verwendung von Holz als Baustoff im Industriebau untersucht und damit auch in diesem Bereich, unter Berücksichtigung der "grauen Energie", ein Weg zum Niederenergiestandard aufgezeigt.



Die Erde – ein heisser Ball Geothermie – wie man Wärme aus der Tiefe holen «Geothermische Energie» – auch als Erdwärme bezeichnet – ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche. Im Erdinnern sind immense Wärmemengen gespeichert, deren Ursprung grösstenteils in der Zerfallsenergie natürlich radioaktiver Isotope liegt. So sind nach heutigen Kenntnissen im Erdkern Temperaturen von über 6000 °C, im oberen Erdmantel noch ca. 1300 °C anzunehmen. Der geothermische Wärmefluss durch die Erdoberfläche beträgt über 40 Milliarden kW. 99 % des Erdballs sind heisser als 1000 °C und nur 0,1 % sind kühler als 100 °C (Quelle: Häring GeoProject, Steinmaur)


Im Schnitt nimmt die Temperatur ab Erdoberfläche pro 100 m Tiefe um etwa 3 °C zu, was einem normalen geothermischen Tiefengradient entspricht. Vielerorts auf der Welt jedoch finden sich sogenannte Wärmeanomalien, das heisst Gebiete mit wesentlich höheren Temperaturgradienten, beispielsweise in Island, Italien, Indonesien oder Neuseeland. Hauptanliegen der geothermischen Energienutzung ist es, die Wärme mit Hilfe von geeigneten Technologien aus der Tiefe an die Erdoberfläche zu befördern. An einigen Stellen liefert die Natur selbst das notwendige Zirkulationssystem (z.B. Thermalquellen). Anderswo müssen Erschliessungsbohrungen mit Förderpumpe beziehungsweise Erdwärmesonden mit Zirkulationspumpe eingesetzt werden.

Bei der Verwendung von geothermischen Ressourcen erfolgt eine integrale Wärmeenergienutzung aus dem Untergrund – praktisch ab der Erdoberfläche bis zu technisch-ökonomisch erreichbaren Tiefen von maximal 5000 m. Letzteres ist von besonderem Interesse, da Wärme aus diesen Tiefenbereichen auch zur Produktion von Elektrizität verwendet werden kann (Deep Heat Mining oder Hot-Dry-Rock-Technologie).

In der Schweiz beschränkt sich der Grossteil der heute üblichen geothermischen Nutzungen auf die obersten 500 m ab Erdoberfläche.



Geothermie in der Schweiz

In der Geothermienutzung für Heizzwecke hat die Schweiz schon etliche Erfolge zu verzeichnen. So steht sie im weltweiten Vergleich hinsichtlich der Flächendichte von Erdwärmesonden – mit einer Anlage pro 2 km2 – an erster Stelle. Bei der geothermischen Leistung pro Kopf der Bevölkerung liegt die Schweiz mit rund 44 W nach Island, Neuseeland und Ungarn auf Rang 4.

Bei der Nutzung einheimischer geothermischer Ressourcen wird häufig eine Unterscheidung zwischen «untiefer» (z.B. konventionelle Erdwärmesonden und Energiepfähle) und «tiefer» Geothermie (z.B. hydrothermale Tiefbohrungen und Deep Heat Mining) gemacht. Dabei ist die Tiefe von 400 m als willkürliche Grenze gewählt worden. Um höhere Temperaturbereiche zu nutzen, stossen Erdwärmesonden mit zunehmender Tendenz in Tiefenbereiche vor, die als Übergangszone zwischen «untief» und «tief» zu bezeichnen sind.



Geothermische Nutzungsmethoden

Vertikale Erdwärmesonden verschiedenster Bauart Flächig verlegte Erdregister (heute nur noch selten eingesetzt) Wärmenutzung von Grundwasser (Beispiel: allein im Kanton Bern 870 Anlagen in Betrieb, Stand 1997) «Tiefe» Erdwärmesonden (Nachnutzung von Altbohrungen) Energiepfähle und Schlitzwände zur Wärme- und Kälteproduktion (Klimatisierung) Hydrothermale Nutzung von warmen Quellaufstössen oder mittels Singletten- und Doublettenanlagen (z.B. geothermische Heizanlage in Riehen) Nutzung von warmen Tunnelwässern für Heizzwecke (z.B. aus dem Furka-, Ricken- und Mappo-Morettina-Tunnel) Deep Heat Mining zur Strom- und Wärmegewinnung (z.B. die Pilotanlage in Soultz-sous-Forêts im Elsass; ein entsprechendes Schweizer Projekt ist in der Planungsphase)



Nutzung von Erdwärme: fünf Gründe

Geothermie ist eine einheimische und umweltfreundliche Energiequelle. Sie erzeugt weder Luftschadstoffe noch CO2 und ist somit ein idealer Ersatz für fossile Energieträger. Geothermie ist ständig verfügbar. Sie hängt nicht von klimatischen Verhältnissen oder von der Jahres- oder Tageszeit ab. Da in menschlichen Zeiträumen unerschöpflich, wird Geothermie zu den erneuerbaren Energien gerechnet, ist also «nachhaltig»; das heisst, die Bedürfnisse der heutigen Generation können befriedigt werden, ohne dadurch die Möglichkeiten künftiger Generationen zu beeinträchtigen. Die Schweiz verfügt über gute Voraussetzungen zur Geothermienutzung. Sowohl für Ein- und Mehrfamilienhäuser als auch für grössere Überbauungen und ganze Quartiere sind praxiserprobte Lösungen vorhanden. An der Erdoberfläche 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 Erdwärmesonden-Anlagen in der Schweiz (Quelle: Polydynamics, Zürich)



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 – 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 für das sonnige Jahrtausend"

(Freiburg) Am 25.06.1999 wurde der Grundstein für den Neubau des Fraunhofer-Instituts in Freiburg gelegt. Im neuen Gebäude - die Planung steht unter dem Motto "vorbildliches Bauen mit der Sonne" - werden rund 300 Institutsangehörige arbeiten. Angestrebt wird eine Kombination von effizienter Energienutzung, hoher Arbeitsplatzqualität und ansprechender Gestaltung. Die Photovoltaik-Anlage ist in das Shed-Dach eines Atriums integriert, das die ästhetischen Merkmale des Gebäudes aufzeigen soll: Nach Aussagen von Planern und Bauherr soll das neue Domizil ein offenes, funktional-elegantes und kommunikatives Gebäude werden. Zentrum der Energieversorgung ist ein Blockheizkraftwerk (BHKW), dessen Abwärme zur Gebäudeheizung dient und den Fremdstrombezug weiter reduziert. Die nächtliche Lüftung und ein Luft-Erdregister sorgen für sommerlichen Temperaturkomfort am Arbeitsplatz - ganz ohne Klimaanlage.

Die Fortschritte am Bau können über 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 über mikrobielle Verunreinigungen in Luftansaug-Erdregistern







Publikationen In zwölf Erdregisteranlagen wurden Untersuchungen über Konzentrationen von Mikroorganismen durchgeführt. Erfasst wurden Pilze und Bakterien in der Aussen-, Erdregister- und Zuluft. Um jahreszeiliche Einflüsse zu berücksichtigen, wurden drei Anlagen zu jeder Jahreszeit untersucht. Die Konzentration der Luftkeime lag nach Durchströmen 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 häufiger von Veränderungen in der Zusammensetzung der Mikroflora betroffen und die Abnahme im Erdregister fällt deutlich geringer aus. Gelegentlich wurden in der Erdregisterluft sogar höhere 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 hängt von der Filterqualität ab.

Aufgrund der erhaltenen Resultate werden Empfehlungen aus lufthygienischer Sicht für 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 Wärmepumpen ist Bewegung gekommen. Für die Bundesländer Baden-Württemberg und Brandenburg haben die jeweils zuständigen Ministerien Unterlagen erarbeitet, die Vereinheitlichung und Verfahrenssicherheit zumindest auf Landesebene zum Ziel haben. Durch das in den letzten Jahren erheblich gestiegene Interesse an erdgekoppelten Wärmepumpen, aber auch durch vermehrte Erfahrungen und durch neue Festlegungen wie die VDI-Richtlinie 4640 war eine grundsätzliche Neubesinnung sowohl erforderlich als auch möglich.

Die letzte bundesweit einheitliche Festlegung war das LAWA-Arbeitsblatt "Grundlagen zur Beurteilung des Einsatzes von Wärmepumpen aus wasserwirtschaftlicher Sicht" von 1980, mit einer Ergänzung 1983. Es geht vor allem auf die Grundwasserwärmepumpe ein; Erdwärmesonden erschienen damals gerade erst als eine mögliche Alternative. Von daher hatte das LAWA-Arbeitsblatt festgelegt, dass der Betrieb von Anlagen der oberfächennnahen Geothermie gem. § 3 Abs. 2 Nr. 2 WHG immer eine wasserrechtliche Benutzung darstellt, weil die physikalischen Eigenschaften des Grundwasser verändert werden (Abkühlung). Das WHG schreibt zwar ausdrücklich von "dauernd oder in nicht nur unerheblichem Ausmaß schädlichen Veränderungen", bei dem damaligen Wissensstand musste die potentielle Schädlichkeit jedoch einfach unterstellt werden.

Mit dem inzwischen erreichten Kenntnisstand kann die Frage der schädlichen Veränderung nunmehr sehr viel differenzierter betrachtet werden. Messungen in Versuchsanlagen in Deutschland und der Schweiz sowie die Erfahrungen aus der großen Zahl realisierter Anlagen zeigen, dass bei kleineren Anlagen die thermischen Auswirkungen vernachlässigbar sind. Die beiden neuen Veröffentlichungen driicken dies für die Verwendungen von Erdwärmesonden folgendermaßen aus:

- "Bei kleinen Anlagen, wie sie für die Beheizung eines Einfamilienhauses verwendet werden, ist diese Beschaffenheitsveränderung in der Regeljedoch so geringfügig, dass der Tatbestand der Gewässerbenutzung im Sinne des § 3 Abs. 2 Nr. 2 WHG nicht erfüllt und somit keine Erlaubnis erforderlich ist." (Merkblatt Brandenburg) - "Die Temperaturänderung des Grundwassers durch Erdwärmesonden ist jedoch regelmäßig nicht geeignet, das Gnundwasser nachteilig zu beeinflussen.... Damit liegt unter den Gesichtspunkten Wärmeentzug und venvendetes Wärmetransportmittel eine Gewässerbenutzung nach § 3 Abs.2 Nr. 2 WHG im Zusammenhang mit Erdwärmesonden nicht vor. (Leitfaden Baden-Württemberg)

Daraus folgt jedoch nicht, dass Erdwärmesonden nunmehr in den beiden Bundesländern beliebig installiert werden könnten. Um einen wirksamen Schutz der Gnundwassers sicherzustellen, sind natürlich Einschränkungen und gewisse Verfahrenswege notwendig. Einschränkungen ergeben sich durch Was serschutzgebiete, durch be stimmte als geologisch weniger geeignet bewertete Regionen (Baden-Württemberg), durch die Anlagengröße (Brandenburg) u.a. In beiden Veröffentlichungen werden daher Verfahrenswege beschrieben, die den Behörden Kenntnis über die beabsichtigten Maßnahmen geben und gegebenenfalls auch die Einleitung eines förmlichen Verfahrens mit genauerer Einzelfallpriifung, einschränkenden Auflagen oder sogar der Versagung einer Erlaubnis ermöglichen. Im Leitfaden aus Baden-Württemberg ist aber auch festgeschrieben, dass, falls überhaupt eine Erlaubnispflicht im Einzelfall besteht, ein Erlaubnisverfahren nach § 108 Abs. 3 WG (BW) nur in Ausnahmefällen in Betracht kommt, die Regel aber ein vereinfachtes Verfahren nach § 108 Abs. 4 WG (BW) ist.

Die Verfahrenswege für die wasserrechtliche Behandlung von Erdwärmesonden sind in Tab. 1 kurz dargestellt. Das Merkblatt aus Brandenburg behandelt darüber hinaus noch weitere Verfahren der oberflächennahen Geothermie, nämlich Brunnen (Grundwasserwärmepumpen) und horizontale Erdwärmekollektoren. Brunnen sind grundsätzlich erlaubnispflichtig, Erdwärmekollektoren dagegen in der Regel nicht.

Der Leitfaden aus Baden-Württemberg befasst sich nur mit Erdwärmesonden. Für die Qualität der Planung und Ausführung wird ausdrücklich auf die von der GtV initiierte VDI-Richtlinie 4640 (Entwurf) verwiesen. Es wird weiterhin im Zusammenhang mit dem vereinfachten Erlaubnisverfahren ausdrücklich darauf hingewiesen, daß im Sinne von § 6 WHG die "Förderung regenerativer Energiequellen als öffentlicher Belang zu beriicksichtigen" ist. Schließlich enthält der Leitfaden noch als Hilfe für die Bewertung der Erlaubnispfichtigkeit von Erdwärmesonden eine Karte des Landes im Maßstab 1 : 1 Mio., in der folgende Regionen unterschieden sind:


- Gebiete, die zur Anlage von Erdwärmesonden günstig sind - Gebiete, die für die Anlage von Erdwärmesonden bis zur Basis des obersten Gnundwasserleiters günstig sind - Gebiete, die für die Anlage von Erdwärmesonden ungünstig sind - Wasserschutzgebiete

Die Herausgabe des Leitfadens in Baden-Württemberg geht auf eine Aktivität der GtV zurück. Der GtV-Vorstand traf sich im Herbst 1996 mit dem Minister für Umwelt und Verkehr des Landes Baden-Württemberg, Hermann Schauffler (s. GtE 17/1996,. S. 28), und dieser sagte als eine der Hilfen für die Geothermie die Erarbeitung einer einheitlichen Genehmigungsrichtlinie für sein Land zu.

Grundsätzlich wird in beiden Texten für eine Vielzahl von Fällen keine wasserrechtliche Erlaubnispflicht mehr gesehen. Neben der Verfahrensbeschleunigung bedeutet dies für die Bauherrschaft auch, dass keine Gebühren für eine wasserrechtliche Erlaubnis anfallen (diese haben besonders in Bayern und zeitweise auch in Hessen erhebliche Beträge erreicht). Für die Behörden bedeuten Merkblatt und Leitfaden, dass bestimmte Zeiträume im Verfahrensgang einzuhalten sind, und dass die Einleitung eines wasserrechtlichen Verfahrens begründet erfolgen muss (d.h. im Regelfall kein Erlaubnisverfahren). In Baden-Württemberg kann man sich anhand der Karte auch bereits im Vorfeld ein Bild von den Einsatzmöglichkeiten von Erdwärmesonden machen. Es bleibt zu hoffen, dass in weiteren Bundesländern Festlegungen mit ähnlichem Inhalt getroffen und möglichst auch entsprechende Karten erarbeitet werden.

Verzeichnis der neuen Schriften:

Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Raumordnung Brandenburg Abt. Gewässerschutz und Wasserwirtschaft "Merkblatt über wasserrechtliche Anforderungen an geothermische Anlagen" Potsdam, Januar 1998 Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg "Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden" Stuttgart, September 1998

Beispielhafte Unterlagen in der Schweiz neu bearbeitet

Eine Neuauflage hat die Karte des Kantons Bern erfahren: "Wärme aus Wasser und Boden, Übersichtskarte des Kantons Bern", Ausgabe 1998. Dabei wurde nicht nur die farbliche Gestaltung übersichtlicher gemacht, sondern auch neue Zonen für alternativen Bau von Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren ausgewiesen. Gleichzeitig wurde das zugehörige Merkblatt erstmals als Broschüre gebunden und wesentlich erweitert. Es handelt sich um die nunmehr 4. Ausgabe, die unter dem Titel "Anforderungen an Wärmepumpenanlagen für die Nutzung von Wärme aus Grundwasser, Oberflächenwasser, Erdwärmesonden, Erdregister" Angaben über das konkrete Vorgehen für Beantragung und Genehmigung von Anlagen der oberflächennahen Geotherrnie macht. Herausgegeben wurden Karte und Merkblatt gemeinsam durch das Wasser- und Energiewirtschaftsamt des Kantons Bern und das Amt für Gewässerschutz und Abfallwirtschaft des Kantons Bern (Bezug: WEA, Reiterstr. 11, CH-3011 Bern, Schweiz).


Tabelle 1: Verfahrenswege für die Anzeige bzw. Genehmigung von Erdwärmesonden --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Brandenburg (Merkblatt Jan. 1998)

- Anzeige bei der unteren Wasserbehörde (bzw. bei der Bergbehörde) zwei Monate vor Baubeginn, falls die Erlaubnispflichtigkeit nicht von vornherein feststeht und ein entsprechender Antrag gestellt wird. - Innerhalb von 6 Wochen kann die Behörde Anordnungen treffen, das Vorhaben einschränken, befristen oder untersagen (z.B. in Trinkwasserschutzzone II), auch für ansonsten nicht erlaubnispflichtige Anlagen. - Sieht die Behörde eine Erlaubnispficht als gegeben, so wird der Anzeigende innerhalb von 6 Wochen informiert und die Anzeige als Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis gewertet. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Baden-Württemberg (Leitfaden Sept. 1998) - Anzeige der geplanten Bohrungen mit Lageplan, erwartetem Bohrprofil, Beschreibung der Bohrtechnik und der Gesamtanlage. - Die Wasserbehörde bestätigt Eingang und Vollständigkeit der Anzeige. Erfolgt innerhalb eines Monats keine weitere Außerung der Wasserbehörde, ist die Bohrung als nicht erlaubnispfichtig anzusehen. - Besteht nach Ansicht der Wasserbehörde eine Erlaubnisbedürftigkeit, so wird die Anzeige als Antrag auf Durchführung eines vereinfachten Erlaubnisverfahrens nach § 108 Abs. 4 WG (BW) gewertet und der Betreiber entsprechend informiert. Leitet die Wasserbehörde innerhalb eines Monats nach Eingang der Anzeige kein Erlaubnisverfahren nach § 108 Abs. 3 WG (BW) ein, so gilt die Erlaubnis als im vereinfachten Verfahren erteilt. - Nur in Ausnahmefällen wird ein Erlaubnisverfahren nach § 108 Abs. 3 WHG durchgeführt.

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 Wärmepumpe! Gruss L.Müller


Zellenrad - Wärmepumpe Wärmepumpenanordnung mit Druck- austauscher-Zellenringsystem Auslegeschrift 1 049 401 Anmelder und Erfinder: Dudley Brian Spalding, London Anmeldetag: 23. März 1956 Die Wärmepumpenheizung des zürcherischen 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 Luftwärmepumpe verzichtet auf die Verwendung einer Kälteflüssigkeit als Arbeitsmittel. Sie setzt an deren Stelle die atmosphärische Luft; sie arbeitet somit mit einem kostenlosen, gefahrlosen und jederzeit vorhandenen Arbeitsmedium." Zitat, Seite 165: Ansicht der im Kongresshaus Zürich aufgestellten Luftwärmepumpe für 50 kWE/h Heizleistung und 27 kWE/h Kälteleistung, 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 Luftwärmepumpen mit Zellenraddruckaustauscher" Die Einfachheit der Zellenradwärmepumpe und ihre Anpassungsfähigkeit an die Bedürfnisse der Klimatechnik sind überzeugend." Seite 159, 160 in Wärmepumpen - Grundlagen + Praxis H. L. v. Cube, F. Steimke VDI-Verlag, Düsseldorf, 1977

Die Wärmepumpen-Heizung des renovierten zürcherischen Rathauses Dipl.-Ing. Max Egli, Zürich 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 für FCKW Ersatzkältemittel und Ersatztechnologien in der Kältetechnik 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 Kaltluftwärmepumpe mit relativ guten Leistungszahlen verwirklicht wurde. Die Ende der dreißiger 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, daß die Anlagen noch ohne Anwendung der Druckwellentheorie für 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-Kältemaschine für den Einsatz in Transportladeräumen A. Henatsch Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule für 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 Wärmepumpe – das Heizsystem der Zukunft

Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank, nur mit umgekehrtem Nutzen. Die Wärmeaufnahme und deren Transport übernimmt ein Arbeitsmittel, das sich in einem geschlossenen Kreislauf bewegt und nacheinander verschiedene Zustandsänderungen erfährt. Es wird verdampft, verdichtet, verflüssigt und entspannt. Die Wärmepumpe wandelt so Wärme niedriger Temperatur (z.B. 7 °C) in Wärme hoher Temperatur (z.B. 23°C) um. Drei Viertel der zum Heizen und Warmwasserbereiten benötigten Energie entzieht die Wärmepumpe der Umwelt – gespeicherte Sonnenwärme in Erdreich, Wasser und Luft. Durch Einsatz dieser kostenlosen Umweltwärme und rund einem Viertel Antriebsenergie für den Verdichter ist die Wärmepumpe problemlos in der Lage Ein- und Mehrfamilienhäuser zu beheizen. http://www.waermepumpe-iwp.de/flash/prinzip.htm


Dampfende Kälte Minusgrade aus wummernden Lautsprechern, Eisblöcke als Abfall aus dem Badezuber: Ökofreundliche Kältetechnik sucht neue Wege Spiegel 47/1994, 21.11.94, Seite 222-224

: Entwicklung und experimentelle Untersuchung neuer Regeneratorkonzepte für regenerative Gaskreisprozesse am Beispiel einer Vuilleumier-Wärmepumpe Development and experimental investigation of new concepts for regenerators of regenerative gas cycles-exemplary for Vuilleumier heat pumps Th. Pfeffer, H. -D. Kühl, S. Schulz, Ch. Walther


Lehrstuhl für Thermodynamik, Universität 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-Prozeß sind. Ihnen kommt die Aufgabe zu, im Prozeßverlauf von dem sie durchströmenden Arbeitsmedium Wärme aufzunehmen und bei der Rückströmung diese Wärme wieder an das Arbeitsgas abzugeben. Aus diesen Aufgaben eines Regenerators resultieren unmittelbar die an das Regeneratormaterial zu stellenden Anforderungen. Neben einem möglichst guten Wärmeübertragungsverhalten muß vor allem ein günstiges Druckverlustverhalten der Regeneratormatrix eingefordert werden. Im Hinblick auf einen Einsatz in der Serie stehen zusätzlich die Konfektionierung sowie die Herstellungs- und Folgekosten des Matrixmaterials im Mittelpunkt des Interesses. Bisher finden in ausgeführten Maschinen vor allem Drahtnetzpackungen und Matrizen aus Drahtgestrick Anwendung; diese Lösungen sind aufgrund der hohen Herstellungskosten für eine Serienfertigung allerdings ungeeignet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neue Regeneratorkonzepte entwickelt, auf ihre Tauglichkeit aus thermodynamischer und strömungsmechanischer Sicht überprüft und unter fertigungstechnischen sowie ökonomischen 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 Möglichkeiten der Umladung auf sinnvolle Energieträger (Wärme, Elektrizität) 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 Wärmepumpe ist mit dem eines Kühlschranks vergleichbar. Eingesetzt wird die gleiche Technik, aber mit umgekehrten Nutzen: Der Umgebung, etwa Erdreich, Wasser oder Luft, wird gespeicherte Sonnenwärme entzogen und durch einen Kompressor gewissermaßen mit einem "Wärmelift" auf ein höheres Temperaturniveau gehoben. Das reicht zum Warmwasserbereiten, aber auch zum Heizen aus. So werden aus drei Teilen Umweltwärme und einem Teil Antriebsenergie vier Teile Nutzwärme. Für 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: Wärmepumpen bringen dem Betreiber nach einer Studie ca. 65% Kostenersparnisse gegenüber herkömmlichen Brennstoffheizungen. Von einem wirtschaftlichen Potential wie z.B. bei Kraftwerken kann man jedoch bei der Wärmepumpe nicht reden, da meines Wissens keine größeren Anlagen in Betrieb sind und man die gewonnene Wärme als Privatmensch weder in elektrische Energie umwandeln, noch in ein öffentliches Wärmenetz einspeisen kann. Mit einer modernen Wärmepumpenheizung werden aus einer in Österreichs Wärmekraftwerken eingesetzten Kilowattstunde Primärenergie über 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 Wärmepumpe sind eine Kostenersparniss von 65% gegenüber Brennstoffheizungen und bei der höheren Umweltverträglichkeit, die sich bei jeder Verbesserung der Kraftwerkstechnik zur Stromerzeugung ohne Zutun des Anlagenbetreibers noch erhöht. Ausserdem verursachen sie im Vergleich zu Öl-Heizungen etwa ein Drittel weniger Kohlenstoffdioxyd, rund 50 Prozent weniger Stickoxyde und mehr als die Hälfte weniger Schwefeldioxyd. Die obengenannte Kostenersparniss kommt dadurch, dass die Umgebungswärme kostenlos ist, und dass nur der für die Antriebenergie nötige Strom bezahlt werden muss. Über Nachteile ist mir bei Wärmepumpen nichts bekannt. Erwähnen sollt man aber, dass die Wärmeausbeute sehr schwankt, wenn man als Energieträger am Eingang die Wärme 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 für Elektrizitätsanwendung e.V.


Da eine Wärmepumpe normalerweise kein besonders spannender Anblick ist, habe ich hier das Bild einer Vorführ-Anlage aus dem Deutschen Museum eingefügt.

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


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

Testzentrum

Das im Unterwerk Winterthur-Töss der NOK untergebrachte Testzentrum dient der Prüfung von Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen (bis 100 kW Heizleistung) und Luft/Wasser-Wärmepumpen (bis 50 kW). Damit werden rund 95 Prozent aller gängigen Typen abgedeckt.

Die Wärmepumpen werden nach den in der Euronorm EN 255 festgelegten Prüfprogrammen getestet. Die Resultate können somit auch zum internationalen Vergleich beigezogen werden. Dank leistungsfähigen Prüf- und Messeinrichtungen können die in der Norm festgelegten Klima- und Betriebszustände von Wärmepumpen unter realistischen Bedingungen geprüft und aufgezeichnet werden. Experten der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (EMPA) messen ergänzend 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 Schlüsselrolle bezüglich einer sparsamen und umweltverträglichen 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 Gebäuden verursacht einen Grossteil der weltweiten Umweltbelastung durch Emissionen. Denn überall, wo in den Häusern fossile Energien wie Oel oder Gas verfeuert werden, erzeugt man nicht nur Heizwärme, man setzt zugleich auch Schadstoffe frei. Für vier Kilowattstunden Heizwärme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt. Jeder Bauherr sollte daher zur Entlastung der Umwelt beitragen Durch eine optimale Wärmedämmung des Gebäudes und durch den Einsatz besonders schadstoffarmer Heizanlagen. Ein herausragendes Heizsystem ist die Wärmepumpe. Das Besondere: Die Wärmepumpe verheizt keine fossilen Energieträger im Haus, sie kommt ganz ohne Flamme aus. Effekt: Man produziert drastisch weniger Emissionen. Und man verbraucht weniger Energie.

Die Heiztechnik, die aus der Kälte kam Mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Aggregats wird regenerative Umweltenergie in Heizwärme umgewandelt. Man braucht nur noch ein Fünftel der eingesetzten Energie zu bezahlen. Diese Bilanz rechnet sich für Umwelt und Bauherren. Das Funktionsprinzip ist vergleichbar mit dem Ihres Kühlschranks: Wärmepumpen entziehen der Umwelt jedoch keine Kälte, sondern Wärme. Das erwärmte Arbeitsmedium wird in der Pumpe verdichtet und verflüssigt. Dabei wird Wärme an das zu beheizende Heizungswasser abgegeben. Anschliessend wird das entwärmte Arbeitsmedium wieder entspannt. Der Pumpenkreislauf kann wieder von neuem beginnen - angetrieben von einem Elektromotor.

Wärmepumpen nutzen Umweltenergie Heute ist die Nutzung von Sonnenenergie schon soweit optimiert, daß sie sich auch für den privaten Haushalt lohnt: Elektrische Wärmepumpen gewährleisten eine maximale Energieausbeute bei minimalem Stromeinsatz. Aus einer Kilowattstunde Strom gewinnt die Wärmepumpe etwa drei Kilowattstunden Heizwärme. Zirka zwei Kilowattstunden davon sind Umweltenergie.

Energie für die Wärmepumpe Luft, Wasser und Erdreich speichern Sonnenwärme. Die elektrische Wärmepumpe macht diese Energie nutzbar- ein Heizverfahren, das nicht nur umweltfreundlich, sondern zudem besonders wirtschaftlich ist. Auch andere technische Neuentwicklungen wie Erdwärmeabsorber, Energiedächer oder Energiezäune arbeiten erst mit einer Wärmepumpe effektiv. Für vier Kilowattstunden Heizwärme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt.

Wärmequelle Luft Energie aus der Umgebungsluft. Was für die einen Luft ist, bedeutet für die anderen eine wichtige Wärmequelle. Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen Sonnenenergie, die in der Luft gespeichert ist. Und Luft gibt es überall Ein weiterer Vorteil: Der bauliche Aufwand ist gering. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe für Aussenaufstellung. Diese Geräte sind in wetterfeste Gehäuse eingebaut und bieten eine ideale Lösung, wenn im Heizungskeller keine Wärmepumpe untergebracht werden kann. Der Schalldruckpegel in 5 m Abstand beträgt je nach Leistungsgrösse zwischen 38 und 41 dB (A). Als Fundament genügen Gartenplatten. Für den Anschluss an die Heizung im Haus werden zwei wärmeisolierte Rohre für Vor- und Rücklauf sowie die elektrische Kabelverbindung im Erdreich verlegt.

Die Luft/Wasser- Wärmepumpe für Innenaufstellung. Diese Kompaktgeräte mit verschiedenen Leistungsbereichen passen in nahezu jeden Kellerraum. Sie lassen sowohl bivalente als auch monoenergetische Betriebsarten zu. Verdichter und Verdampfer sind im Gehäuse übereinander angeordnet. Die Luftkanäle werden seitlich gegenüber angeschlosssen; die Luftführung durch die Geräte erfolgt von links nach rechts. Unser Zubehörprogramm bietet vorgefertigte Anschlussteile für einfache Installation und kurze Montagezeiten. Passend zu diesen Geräten ist ein Unterstellpuffer mit 140 Litern Inhalt lieferbar, der in vielen Fällen die Montage der Luftkanäle 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 für die Installation einer Wasser/Wasser WP Für den Betrieb einer Wasser/Wasser- Wärmepumpe sind ein Förder- 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 für eine Dauerentnahme bei maximalem Wärmebedarf ausreichen - Angaben über Brunnenleistung und Wasseranalyse sowie eine Genehmigung der Wasserbehörde müssen vor Inbetriebnahme eingeholt werden. Betriebsweise :Die Wasser/Wasser-Heizungs- Wärmepumpen eignen sich für monovalente oder bivalente

Betriebsweise einer Wasser/Wasser WP. Um die Wärmepumpen monovalent einzusetzen, darf die Grundwassertemperatur nicht unter +7 'C sinken. Die Wärmeverteilung im Haus muss hierfür auf Niedertemperatur ausgelegt sein.

Wärmequelle Erde Sonnenkraft fürs ganze Haus Sole-Heizungs-Wärmepumpen sind äusserst leistungsstark. Mit einer einzigen Wärmepumpe können Ein- und Mehrfamilienhäuser von bis zu 1000 m2 Grundfläche beheizt werden - das ganze Jahr hindurch. Zudem kann die Wärmepumpe auch die komplette Warmwasserversorgung übernehmen. Ein Warmwasserspeicher von bis zu 500 Litern Inhalt ist anschliessbar.

Sole/Wasser-Heizungs- Wärmepumpen. Für alle Sole-Heizungs-Wärmepumpen bieten wir ein abgestimmtes Zubehörpaket mit der SoleUmwälzpumpe an, inklusive Kugelhähne vor und nach der Pumpe, Membrandruckausdehnungsgefäss mit Kappenventil, einer kompletten Sicherheitsbaugruppe mit Überdruckventil, Druckmanometer sowie mit einem Schnell- und Grossentlüfter Dieses Zubehörpaket können Sie sowohl einzeln bestellen als auch bei den Wärmepumpen fertig verrohrt im Gehäuse 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 für Wohnen und Warmwasser Wärmepumpen sind so konzipiert, daß sie dieselben Aufgaben erfüllen wie eine Zentral-Warmwasserheizung: - Raumheizung - Warmwasserbereitung - Schwimmbecken wassererwärmung

Es gibt 3 Arten von Wärmepumpen: Die Luft/Wasser- Wärmepumpe nutzt die Außenluft als Energiequelle. Sogar bei Temperaturen bis -20°C entzieht die Hezungs-Wärmepumpe der Luft noch Heuzenergie. Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe schöpft die Heizwärme aus dem Grundwasser, wenn es in ausreichender Menge und Qualität vorhanden ist. Die Sole/Wasser -Wärmepumpe nutzt das Erdreich über Erdkollektoren oder Erdsonden als Wärmequelle.




So arbeiten Wärmepumpen Wärmepumpen übertragen die in einem Verdampfer gewonnene Wärme aus der Umwelt auf ein Arbeitsmedium, das durch die Wärmezufuhr verdampft. Anschließend wird das Arbeitsmedium verdichtet und verflüssigt - dabei gibt es Wärme an das zu beheizende Wasser ab. Danach wird das Arbeitsmedium entspannt und von neuem verdichtet. Der Antrieb dieses Pumpenkreislaufs erfolgt mit einem Elektromotor: Für vier Kilowattstunden Heizwärme brauchen Sie nur eine Kilowattstunde zu bezahlen - drei Kilowattstunden liefert die Umwelt.


Mehr Komfort durch automatische Regelung Alle Wärmepumpen sind ab Werk mit einer Basissteuerung ausgerüstet. In Verbindung mit unserem Wärmepumpenregler (WPR) erhält man eine Komfortsteuerung. Im WPR ist ein Heizungsregler integriert, mit dem die Heizungsanlage in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt wird. Wärmepumpe, Brunnen-, Sole-, Heizungs-, Warmwasserpumpe, Mischermotor und Heizkessel - alle Komponenten werden vom Wärmepumpenregler automatisch angesteuert. Bei Sonderanwendungen kann auch eine einfache Wärmepumpensteuerung eingesetzt werden.

Extra-Sparsystem für heißes Wasser Mit allen Wärmepumpen kann man warmes Brauchwasser erzeugen. Dafür bieten wir spezielle Warmwasserspeicher mit optimal abgestimmter Wärmetauscherfläche und einem Fassungsvermögen 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 über die Gewährung einer Förderung für die Errichtung von Solar-, Wärmepumpen- 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) müssen nach dem 1.4.1993 errichtet und behördlich genehmigt worden sein.



3) Die Beheizung von Schwimmbädern wird nicht gefördert.



4) Die in diesen Richtlinien festgesetzten Zuschüsse werden nach Maßgabe der finanziellen Mittel der Stadtgemeinde Amstetten gewährt; ein Rechtsanspruch auf die Gewährung eines Zuschusses besteht nicht.


§ 2 Förderungsvoraussetzungen Eine Förderung für Anlagen im Sinne des § 1 Abs.1 wird nur für Anlagen gewährt, für die bereits nach den Richtlinien des Landes Niederösterreich über die Direktförderung von Solar-, Wärmepumpen- und Photovoltaikanlagen eine Förderung des Landes NÖ. zugesichert wurde.


§ 3 Förderungswerber Als Förderungswerber gelten natürliche Personen als Liegenschaftseigentümer, Miteigentümer, Wohnungseigentümer, Bauberechtigte, Mieter und Pächter.


§ 4 Art und Höhe der Förderung 1) Die Förderung der Stadtgemeinde Amstetten für die im § 1 angeführten Anlagen besteht in einem nicht rückzahlbaren Bargeldzuschuß zu den Anschaffungs- bzw. Errichtungskosten der Anlage.


2) Die Höhe des Förderungszuschusses beträgt 30 % des vom Land Niederösterreich gemäß den geltenden Richtlinien für dieselbe Anlage zugesicherten Förderungsbetrages.

§ 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 Förderungsantrag ist die Zusicherung des Bundeslandes Niederösterreich über die Gewährung einer Förderung nach den bestehenden Richtlinien des Bundeslandes NÖ. beizuschließen.



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) Förderungen nach diesen Richtlinien bewilligt über Vorschlag des Finanzausschusses der Gemeinderat.



5) Über die Bewilligung oder Ablehnung des Förderungsansuchens erhält der Förderungswerber eine schriftliche Verständigung, die im Falle einer Ablehnung des Ansuchens die dafür maßgeblichen Gründe 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) Für jene Anlagen, die vor dem 31.3.1993, längstens jedoch ein Jahr vor Antragstellung, angeschafft bzw. errichtet wurden, erfolgt die Förderung nach den bisherigen Richtlinien der Stadtgemeinde Amstetten über die Gewährung einer Förderung für die Errichtung von Anlagen zur Nutzung sich erneuernder Energieträger 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.


§ 7 Widerruf Eine nach diesen Richtlinien gewährte Förderung ist vom Bürgermeister schriftlich zu widerrufen, wenn der Förderungswerber zur Erlangung der Förderung unrichtige Angaben gemacht hat.


§ 8 Gesamtausmaß der Förderung und Berichterstattung 1) Die Summe der Förderungszuschüsse darf den dafür im Voranschlag des jeweiligen Haushaltsjahres ausgewiesenen Voranschlagsansatz nicht überschreiten.


2) Über die insgesamt bewilligten Förderungsansuchen, den Gesamtstand der ausbezahlten Zuschüsse sowie über allenfalls abgelehnte Förderungsansuchen ist dem Gemeinderat vom Bürgermeister jährlich bis 31.3. des Folgejahres zu berichten.

§ 9 Wirksamkeitsbeginn Die Bestimmungen dieser Richtlinien gelten ab 1.1.1996 rückwirkend für alle ab diesen Zeitpunkt eingebrachten Förderungsansuchen.

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 Wärmepumpen Einführung in die Wärmepumpentechnik, Markt und Förderung in der Bundesrepublik Deutschland http://www.waermepumpe-iwp.de/ EU European Network on Heat Pumping Technologies Grundlagen, Projekte, Markt, Hersteller, Beispiele installierter Anlagen, Unterstützung, 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 Projektübersicht (laufende und künftige 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; Kältemitteldatenbank des Annex 18 „Thermophysical Properties of Environmentally Ac­ceptable Refrigerants“. Einstieg in die Datenbank mit Klicken auf "MIDAS Database" http://www.itt.uni-stuttgart.de/~krauss/welcome.htm Annex 22 Natürliche Kältemittel, Planungsgrundlagen www.termo.unit.no/kkt/annex22 Annex 24 Absorptions- und Adsorptionswärmepumpen/-kälteaggregate http://www.ket.kth.se/avdelningar/ts/annex24/WELCOME.HTM Wärme-Kraft-Kopplung Schweiz BFE gleiche Links wie bei den Wärmepumpen --> siehe oben WKK Schweizerischer Fachverband für Wärme-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 Erdöl-Vereinigung http://www.erdoel.ch/ube_ind.htm EU Wärme-Kraft-Kopplung in Europa http://www.cogen.org/home.html Abwärme BFE BFE-Projekte im Bereich der (industriellen) Abwärmenutzung http://www.abwaerme.ch/ NL Umfassende Übersicht zur Software für 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 Demon­strated Energy Technologies. Beispiele für energieeffiziente Anlagen http://www.caddet-ee.org/ Erdwärme BFE Forschung des Bundesamts für Energie im Bereich Erdwärme http://www.geothermal-energy.ch/ Ökologie NL ökologische Gesamtbelastung, Ecoindicator http://www.pre.nl/eco-ind.html UNO UNO-Studien zu den Kältemittelemissionen http://www.unfccc.org/program/wam/wamlistcat.html Literaturrecherche IEA/ETDE Energy Technology Data Exchange Umfassende Energie-Literaturdatenbank auch in den Bereich Wärmepumpen, Wärme-Kraft-Kopplung und Abwärmenutzung Nach online-Anmeldung für Einwohner von Mitgliedländern gratis! http://bia.osti.gov/ETDEWEB/ Patentrecherche EU Recherche nach europäischen 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 für 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 Wärmepumpen Schweiz

BFE Bundesamt für 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, Kältemittel, Ökologie, Berichte aus der IEA, internationale Veranstaltungen, National Team IEA Heat Pump Centre http://www.waermepumpe.ch/hpc/ FWS Fördergemeinschaft Wärmepumpen Schweiz Wärmepumpenmarkt, Statistiken, Qualitätssicherung, Workshops, Weiterbidlungskurse, Messen http://www.fws.ch/ AWP Arbeitsgemeinschaft Wärmepumpen Schweiz CH-Wärmepumpenhersteller, Publikationen http://www.jgp.ch/awp/ WPZ Wärmepumpentest- und Ausbildungszentrum Winterthur-Töss Wärmepumpentestberichte,Einzhelheiten zur Prüfung http://www.wpz.ch/ PSEL Projekt- und Studienfonds der Elektrizitätswirtschaft Projekte, Berichte http://www.psel.ch/ SVK Schweizerischer Verein für Kältetechnik Aktuelle Informationen zur Kälte- und Wärmepumpentechnik http://www.svk.ch/


http://www.waermepumpe.ch/fe/pagelinks.htmlDeutsche Bürgermeister im Wärmepumpentestzentrum Töss

(wpz) Auf Einladung des Elektrizitätswerks des Kantons Schaffhausen (EKS) weilten dieser Tage 25 Bürgermeister und Angestellte der vom EKS versorgten deutschen Nachbargemeinden im Wärmepumpentest- und Ausbildungszentrum Winterthur-Töss. Das Interesse der Besuchergruppe galt dem rasanten Anstieg des Einsatzes von Wärmepumpen im Heizbereich in der Schweiz. Allein 1997 wurden mehr als 5'200 neue Heizungs-Wärmepumpen und zusätzlich mehrere hundert Wärmepumpen für die Warmwasserbereitung in Betrieb genommen. Bis zur Jahrhundertwende sollen gemäss dem Bundesprogramm "Energie 2000" an die 100'000 Wärmepumpen in Betrieb sein. Unterstützt durch die Förderaktionen des Bundes, verschiedener Kantone und einer immer grösseren Zahl von Elektrizitätswerken, hat sich die Wärmepumpe in den vergangenen fünf Jahren als der neue Heizungsfavorit etabliert. Fast 40 Prozent aller Neubauten werden heute bereits mit Wärmepumpen ausgestattet. Die Tendenz ist weiter steigend.

Das hohe Interesse für die Wärmepumpen liegt vor allem in der Einsicht begründet, dass die sparsame Verwendung von Energie und eine verbesserte Energienutzung immer mehr zu den Geboten des täglichen Lebens werden. Die Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) und anderen Luftschadstoffen in die Atmosphäre muss gebremst werden. Neben der Reduktion der Autoabgase als eine der grössten Schadstoffemissionen gilt es auch die Verheizung von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Erneuerbare Umweltenergie muss vermehrt zur Deckung unseres Energiebedarfs herangezogen werden. Die Wärmepumpe erfüllt diese Forderungen in hohem Masse.

Strenge Prüfungen der neuen Wärmepumpen im Testzentrum Winterthur-Töss (WPZ) dienen dem neutralen Vergleich und der Qualitätssicherung. Bisher wurden 175 Wärmepumpen mit Heizleistungen von 4 bis 62 Kilowatt geprüft. Von den im WPZ Bulletin Nr. 16 im Mai 1998 veröffentlichten 117 Testresultaten - 24 weitere früher publizierte Wärmepumpentypen sind unterdessen nicht mehr lieferbar - entfallen 26 auf Luft/Wasser-Wärmepumpen, 54 auf Sole/Wasser- und 37 auf Wasser/Wasser-Wärmepumpen. Die Prüfresultate werden vierteljährlich in deutscher, französischer und italienischer Sprache veröffentlicht. Sie sind auch im Internet abrufbar (http://www.wpz.ch).

«Geprüft im Testzentrum Töss» ist in der Fachwelt zum Begriff geworden. Die ursprünglich spezifisch für das WPZ Töss entwickelten Prüfreglemente für Luft/Wasser-Wärmepumpen, für Sole/Wasser- und für Wasser/Wasser-Wärmepumpen bilden nun die Grundlage für das kommende internationale Wärmepumpen-Gütesiegel. Die Einführung dieses dem Benutzer und dem Hersteller dienenden Qualitätszeichens im November 1998 ist zwischen den Fördergemeinschaften Deutschlands, Österreichs und der Schweiz vereinbart worden. Den äusseren Anlass bietet die 3. Nationale Wärmepumpen-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

Nähere Auskünfte erteilt: Karl-Heinz Handl, Leiter des Testzentrums Töss, 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 – Bezirksverein Berlin-Brandenburg



1. Einleitung

Der Bundesminister für Wirtschaft und Technologie hat auf seiner ersten Pressekonferenz in Berlin am 26. August 1999 zur Einführung seines neuen 200 Mio. DM Marktanreizprogramms zugunsten erneuerbarer Energien zur Wärmepumpe folgendes ausgeführt:

Auch Wärmepumpen werden weiter gefördert. Wir ergänzen die Förderung jedoch um eine zusätzliche ökologische Komponente: Es werden zukünftig solche Anlagen gefördert, 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 Wärmepumpenförderung des BMWi, da nur noch Anlagen gefördert werden, die mit dem im Vergleich zum bisherigen "Wärmepumpenstrom" der EVUs um den Faktor drei teueren, regenerativ erzeugten Strom betrieben werden müssen. Damit ist die Wirtschaftlichkeit dieser energiesparenden und umweltfreundlichen Technologie, letztlich der eigentliche Sinn des Förderprogramms, wieder in die weite Ferne gerückt.

Damit wird jedoch die seit 1994 eingeleitete Renaissance der Wärmepumpe in Frage gestellt, die gerade durch das bisherige Programm des Bundesministeriums für Wirtschaft zur Förderung erneuerbarer Energien, aber auch die Förderprogramme der Länder 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 ausschließlich um elektrisch betriebene Kompressionswärmepumpen kleiner und mittlerer Leistung, die gegenwärtig beim Heizen von Gebäuden und bei der Warmwasserversorgung in Deutschland marktbeherrschend sind. Der deutliche Aufwärtstrend zeigt sich in Abb. 2 mit einer Steigerung der installierten Heizungswärmepumpen in Deutschland um 820 Anlagen oder 22 % im Jahr 1998 gegenüber 1997 [2,3].

Die 1998 in Deutschland insgesamt installierten ca. 4.500 elektrischen Heizungswärmepumpen entsprachen einer Gesamtinvestition von ca. 125 Millionen DM, die der Wärmepumpenindustrie einen wesentlichen wirtschaftlichen Aufschwung erbracht und die Möglichkeiten für eine kostengünstigere Serienfertigung eröffnet haben. So sind im "Initiativkreis Wärmepumpen - IWP e.V." zur Zeit bereits wieder 28 Firmen Mitglied, die heute Heizungswärmepumpen in Deutschland herstellen oder vertreiben.

Damit ist jedoch noch lange nicht der Stand der Anwendung nach den beiden Ölkrisen 1973 und 1979 erreicht, mit jeweils mehr als 10.000 installierten Heizungswärmepumpen 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 Kreisprozeß einer Wärmepumpe (Abb. 3) thermodynamisch dem eines Kühlschrankes, wobei die Wärmezufuhr im Verdampfer (Wärmequelle) sowie die Wärmeabgabe im Verflüssiger (Heizungswasser) in der Regel auf einem höheren Temperaturniveau erfolgen und die Wärme - nicht die Kälte - genutzt wird. Dabei wird das Arbeitsmittel, auch Kältemittel genannt, eine schon bei niedrigen Temperaturen siedende Flüssigkeit, in einem Kreislauf geführt und dabei nacheinander verdampft, verdichtet, verflüssigt und entspannt. Dabei sollte nicht unerwähnt bleiben, daß dieses hervorragende thermodynamische Verfahren an der Kälteerzeugung im häuslichen Bereich zu nahezu 100 % beteiligt ist, an der Erzeugung von Raumwärme 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 Zusammenhängen zeigt sich, daß die Effektivität der Wärmepumpe insbesondere von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und –senke abhängt. Der Wärmequelle fällt damit eine besondere Bedeutung für den energie-effizienten und wirtschaftlichen Einsatz der Wärmepumpe zu. Für die Nutzung von Heizungswärmepumpen stehen vor allem die Wärmequellen Erdreich, Wasser und Umgebungsluft zur Verfügung.

Die Nutzung des Erdreichs als Wärmequelle mit Hilfe von horizontalen Flachkollektoren und vertikalen Erdsonden hat in den letzten Jahren ständig an Bedeutung gewonnen. So wurden fast 60 % der 1998 installierten Wärmepumpen monovalent mit der Wärmequelle Erdreich ausgestattet. Da bei Neubauten aus Platzgründen horizontal verlegte Wärmeerzeuger oft nicht möglich 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 Wärmepumpen aufgetreten. Die Gründe sind mangelnde Kenntnisse der zuständigen Behörden, fehlende einheitliche Richtlinien für Genehmigungsverfahren aber auch die persönliche 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 Ausführung des Untergrunds sicherzustellen, sie sind jedoch nur bedingt als Richtlinie für die Genehmigungsverfahren geeignet.

Grundwasser-Wärmepumpen sind zwar wegen der nahezu konstanten Wassertemperaturen über das gesamte Jahr aus energetischen Gründen besonders günstig. Die Zuverlässigkeit der Wärmequelle ist jedoch wegen unzureichender Wasserqualität häufig ungenügend. Auch wird die Genehmigung bei den zuständigen Wasserwirtschaftsbehörden für die Entnahme und Wiedereinleitung von Grundwasser für Heizzwecke zunehmend verweigert.

Die Außenluft bietet sich als überall verfügbare, leicht nutzbare und preiswerteste Wärmequelle für Wärmepumpen an. Auf Grund der jahreszeitlich unterschiedlichen Außentemperaturen wurde ihre Nutzung bisher in der Regel mit einem weiteren Wärmeerzeuger kombiniert (bivalente oder monoenergetische Systeme).

Bei den gegenwärtigen Energiepreisen bieten jedoch bivalente Wärmepumpensysteme im Vergleich zu konventionellen Heizungsanlagen in den meisten Fällen keine Kostenvorteile. Für den möglichen zukünftigen Einsatz wirtschaftlicher monovalenter Luft/Wasser-Wärmepumpen sind neben der Nutzung von Abluft mit ganzjähriger Verfügbarkeit und dem Einsatz intelligenter Regelungen u.a. die Entwicklung von drehzahlgeregelten Verdichtern und mehrstufige Systeme von Bedeutung.

Ohne Frage haben "steckerfertige" Luft/Wasser-Wärmepumpen langfristig die besten Marktchancen für einen wirtschaftlichen Einsatz. Natürlich ist hier noch zusätzlicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf erforderlich. Dies gilt vor allem für die Modernisierung von Heizungsanlagen im Gebäudebestand, der mit ca. 30 Millionen Wohnungen einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der vorgegebenen CO2-Emissionen in der Zukunft leisten muß.



3. Energieeinsparung und Umweltaspekte

Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpe 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 spürbare Entlastung für die Umwelt erreicht wird.

Da für Wärmepumpen und konventionelle Wärmeerzeuger unterschiedliche Endenergieträger eingesetzt werden, müssen für einen energetischen Vergleich unterschiedliche Faktoren berücksichtigt werden. Darüber hinaus sollte für eine vergleichende Betrachtung die gesamte Kette der Energieübertragung von der Primärenergiegewinnung bis zur Nutzwärme einbezogen werden.

Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Rahmenbedingungen wurden in einer Studie des IZW e.V. moderne Heizungssysteme im Hinblick auf den Primärenergiebedarf und die Treibhausgasemissionen untersucht [6]. Es wurden dazu Meßdaten der energetischen Eigenschaften von Wärmepumpenanlagen gesammelt und ausgewertet. In einer parallel erstellten Studie [7] wurden aktualisierte Basisdaten für Endenergien der Heizungssysteme bestimmt, die in einem sogenannten IZW-Datensatz zusammengefaßt wurden. Auf der Basis dieses Datensatzes wurden mit dem Programm GEMIS 3.08 [8] Variantenrechnungen zum Primärenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen durchgeführt.

In den Abb. 5 und Abb. 6 sind die Ergebnisse der Berechnungen des Primärenergiefaktors und der Treibhausgasemissionen (=CO2-Äquivalent) für verschiedene Wärmepumpen-Heizsysteme dargestellt. Die Werte gelten für ein 35°C / 30°C Wärmeverteilsystem, Mittelwerte gemessener Jahresarbeitszahlen und Strom der öffentlichen Versorgung. Das Referenzsystem ist eine Gasbrennwert-Heizungsanlage (Gas-BW), das den höchsten technischen Stand konventioneller, mit fossilen Brennstoffen angetriebener Heizungsanlagen darstellt. Alle Wärmepumpensysteme bieten deutliche Einsparungen an Primärenergie und Minderungen der Treibhausgasemissionen gegenüber dem Referenzsystem.

Die strengen Rahmenbedingungen des einleitend erwähnten Förderprogramms des BMWi, z. B. der Ausschluß der H-FCKW-Kältemittel, z. B. R22 und die ständig verschärften Mindestjahresarbeitszahlen für Elektrowärmepumpen. haben nicht nur der Entwicklung umweltfreundlicher Kältemittel und innovativer Systeme wesentliche Impulse gegeben, sondern vor allem den Beitrag der Wärmepumpen zur Primärenergieeinsparung und Minderung der CO2-Emissionen weiter verbessert (Abb. 7).

Die Aussage des Bundeswirtschaftsministers in der oben zitierten Pressekonferenz

Die zur Verfügung stehenden Mittel werden jetzt gezielt für neue umweltfreundliche Konzepte der Wärmepumpennutzung 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.

Für eine objektive Bewertung der Wärmepumpe muß natürlich auch der negative Einfluß möglicher Arbeitsmittel-Emissionen bedacht werden. Der Kältemittelkreis ist zwar ein geschlossenes System, es ist aber nicht auszuschließen, daß im Falle einer Leckage oder auch im Servicefall Arbeitsmittel austritt. Hierbei sind die mögliche Menge und die unterschiedliche klimarelevante (GWP = Global-Warming-Potential) und ozonabbauende (ODP = Ozone-Depleting-Potential) Wirkung der Arbeitsmittel zu betrachten.

Durch verbesserte Servicemaßnahmen, Rückgewinnung von Arbeitsmitteln, umweltgerechte Entsorgung von Altanlagen aber vor allem gezielte Maßnahmen der Hersteller zur Verbesserung der Dichtigkeit von Anlagen, kann man davon ausgehen, dass der direkte Beitrag der Arbeitsmittel zum Treibhauseffekt praktisch vernachlässigbar ist. Schließlich ist die Minderung des Ozonabbaus in der Stratosphäre in Deutschland durch die FCKW-Halon-Verbotsverordnung eindeutig geregelt.

Nach dem heutigen Stand der Erkenntnisse kommen in Heizungswärmepumpen als Ersatz für 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 üblichen Wassergehalten ist aus wirtschaftlichen Gründen nur in Großwärmepumpen einsetzbar und für den Einsatz von CO2 als Kältemittel besteht noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Die bisherigen Ergebnisse sind jedoch vielversprechend für einen zukünftigen Einsatz in Wärmepumpen.

Auf Grund des Verbots von R22 ab dem 01.01.2000 in Neuanlagen wurden in Deutschland schon frühzeitig Kohlenwasserstoffe, vor allem Propan (R290) und Propen (R1270) kommerziell als Kältemittel eingesetzt. Einziger Nachteil ist die Brennbarkeit. Die sicherheitstechnischen Anforderungen (UVV-VBG 20; DIN 7003; DIN-EN 378-3) wurden von den Herstellern in entsprechende Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt, die ein Sicherheitsrisiko bei sachgemäßer Installation und Betriebsweise praktisch ausschließen. Nachdem in der letzten Zeit führende Hersteller in den USA aus Haftungsgründen die Lieferung von Verdichtern mit Kohlenwasserstoffen verweigert haben, muß man langfristig den Einsatz dieser thermodynamisch hervorragenden und umweltverträglichen Kältemittel in Frage stellen.



4. Wirtschaftlichkeit

Allgemein verbindliche Angaben über die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpenanlagen im Vergleich zu konventionellen Heizungssystemen sind nicht möglich, da vor allem die Erschließungskosten der Wärmequelle von einer Vielzahl von Parametern und den örtlichen Gegebenheiten abhängen aber auch von den Anforderungen der Bauherren und den individuellen Angeboten bestimmt werden.

Die Wirtschaftlichkeit ist zwar das Hauptkriterium bei der Entscheidung für oder gegen den Einsatz der Wärmepumpe, in den Entscheidungsprozess sind jedoch gerade in der letzten Zeit die Umweltverträglichkeit der eingesetzten Systeme verstärkt eingefloßen. In der derzeitigen Markteinführungsphase sind deshalb wie bei den meisten erneuerbaren Energien, die Fördermaßnahmen des Bundes, aber auch der Länder und der Energieversorgungsunternehmen im Hinblick auf die realistischen Möglichkeiten zur Energieeinsparung und Minderung der CO2-Emissionen beim Heizen von Gebäuden und bei der Warmwassererzeugung besonders wichtig. (Abb. 9).

Wie bereits erwähnt, werden beim Einbau einer monovalenten Wärmepumpe in einem Neubau die Investitionskosten vor allem durch die Erschließungskosten der Wärmequelle geprägt. Da die Kosten für eine Kesselanlage, Schornstein und Brennstofflager bzw. Gasanschluß entfallen, sind bei optimaler Auslegung der Gesamtanlage nur geringe Mehrkosten gegenüber einer Brennstoffheizung zu erwarten, die jedoch durch geringere verbrauchsgebundene Kosten bei entsprechender Amortisationszeit mehr als kompensiert werden.

Von entscheidender Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit sind deshalb die tariflichen Sonderabkommen der überregionalen und regionalen Energieversorgungs-unternehmen sowie Stadtwerke. So bieten gegenwärtig rund 250 EVUs und Stadt-werke Sondertarife für elektrische Wärmepumpen 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 abzuschätzen.

Die Aussage von Herrn Wirtschaftsminister Müller auf der Pressekonferenz:

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

ist auf Grund der Bemühungen der Hersteller und vor allem durch die von der Mehrheit der Stromversorger angebotenen Sondertarife für elektrische Wärmepumpen zum Teil richtig. Für den endgültigen wirtschaftlichen Durchbruch sind jedoch noch weitere, zeitlich begrenzte Investititionshilfen erforderlich.

So war mit den geplanten und bisher vom Bund geförderten, steigenden Marktanteilen der umweltfreundlichen und energie-effizienten Wärmepumpe durch Serienfertigung von Komponenten und Anlagen, Standardisierung der Wärmequellenerschließung und Erfahrungen bei der Installation der Anlagen eine Verringerung der Investitionskosten und eine Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit gegenüber 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 für Systemtechnik und Innovationsforschung: Evaluierung der Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien durch das Bundesministerium für Wirtschaft (1994 – 1998); Studie für das Bundesministerium für Wirtschaft, Endbericht, Karlsruhe, Januar 1999

[2] VDEW: Ergebnisse der Erhebung über elektrische Wärmepumpen zur Raumheizung 1998, 10. August 1999

[3] Initiativkreis WärmePumpe (IWP) e.V., München

[4] Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi): Erneuerbare Energien verstärkt nutzen. E. Umweltwärme – Die Wärmepumpe 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 Primärenergie-bedarf und den Treibhausgasemissionen von modernen Wärmepumpen. Fachinformationszentrum Karlsruhe – IZW, April 1999, IZW-Bericht 2/99

[7] Heidelck, R; Laue, H.J.: Aktualisierung der Basisdaten für den Primärenergiebedarf und die Treibhausgasemissionen im Gebäudesektor zur ganzheitlichen Bewertung verschiedener Heizungssysteme. Fachinformationszentrum Karlsruhe – IZW, April 1999, IZW-Bericht 1/99

[8] Öko-Institut, Gesamthochschule Kassel: GEMIS – Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme, Version 3.08. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Jugend und Familie, 1998


Wärmepumpe

Dr. Burkhard Sanner

Generell kann eine Wärmepumpe als ein Aggregat bezeichnet werden, das Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau aufnimmt und unter Hinzunahme von Antriebsenergie (mechanische Energie oder höhere Temperaturen) Wärme auf einem höheren, nutzbaren Temperaturniveau abgibt. Damit eignet sich eine Wärmepumpe grundsätzlich für die Nutzung oberflächennaher Geothermie zu Heizzwecken; Wärme wird aus der Erde bei Temperaturen von etwa -5 °C bis +10°C gewonnen und mit ca. 35-55 °C an die Heizung abgegeben. Je niedriger dabei der Temperaturhub ist (z.B. 0 °C auf 35 °C), desto weniger Antriebsenergie wird benötigt, und desto besser ist die Energieeffizienz.

Eine Analogie zur Wärmepumpe findet sich in jedem Haushalt: Ein Kühlschrank fördert Wärme von niedrigem Niveau (Innenraum) auf ein höheres Niveau, auf dem sie an die Umgebungsluft abgegeben werden kann (Verflüssiger, meist auf der Kühlschrankrückseite; dieser wird im Betrieb warm). Ziel ist hierbei natürlich nicht die Heizung der Luft an der Kühlschrankrückseite, sondern die Kühlung des Innenraumes. Auch Wärmepumpen können so gebaut werden, daß sie für beide Zwecke eingesetzt werden können, nämlich die Heizung im Winter und die Raumkühlung im Sommer. Derartige Wärmepumpen werden in großen Stückzahlen in Japan und Nordamerika gebaut. Nachfolgend einige nähere Erläuterungen zur Wärmepumpe.



" 'Dampf kann mechanische Arbeit erzeugen!' Von diesem allgemein als richtig anerkannten Erfahrungssatze machte bis nun die Industrie unzählige nützliche Anwendungen, und sie verdankt demselben die größten Fortschritte der Neuzeit. Aber auch an der Richtigkeit des obigen umgekehrt ausgeprochenen Erfahrungssatzes: 'Mechanische Arbeit kann Dampf erzeugen', dürfte wohl kaum ein Physiker zweifeln, da ihn vielfache Analogien darauf führen müssen. Allein meines Wissens hat es bisher noch Niemand versucht, diesen Satz in seiner umgekehrten Form im Großen und zum Vortheile der Industrie anzuwenden und auszuführen." So schreibt RITTINGER im Jahr 1855 in der Vorrede zu seiner Abhandlung über ein neues Abdampfverfahren * . Er sah einen Einsatz in der österreichischen Salinenindustrie vor, wo der Brennstoffeinsatz zur Eindampfung der Sole reduziert werden sollte. Seine "Dampfpumpe", mit der die Temperatur des Brüdendampfes durch mechanische Kompression erhöht und dieser damit wieder zum Erhitzen der Sole genutzt werden sollte, kann als erster Vorläufer der Wärmepumpe angesehen werden. Das Jahr 1857, in dem in der Saline Ebensee südlich des Traunsees in Österreich erstmals eine solche Anlage in Betrieb ging, wird daher zum Geburtsjahr der Wärmepumpe.

Zwar handelt es sich bei Rittingers System um einen offenen Kreislauf, da ja ständig neuer Dampf aus der Sole entsteht und der komprimierte, heiße Dampf nach Abgabe von Wärme an die Sole in die Atmosphäre entlassen wird, doch ist eine praktische Nutzung mechanischer Energie zur Wärmeerzeugung gegeben. Nach dem Anheizen, das bis zur Dampfentwicklung konventionell durch Verbrennung erfolgen muß, kann der Abdampfprozeß durch mechanische Energie aufrecht erhalten werden. Rittinger hat zum Antrieb an Wasserkraft gedacht, und dabei 1855 eine jährliche Einsparung von 32.000 Kubik-Klaftern (ca. 293.000 m3) Holz bei Anwendung in allen österreichischen Salinen errechnet. Nach ersten Erfolgen geriet das System in Vergessenheit, heute jedoch arbeitet die Saline Ebensee wieder mit Brüdendampfkompression (durch elektrisch angetriebene Turbokompressoren).

Das Schema einer Kompressions-Wärmepumpe zeigt Abb. 1. In der Praxis sieht der Arbeitsmittelkreislauf folgendermaßen aus: Durch Wärmezufuhr auf niedrigem Temperaturniveau wird ein Medium mit tiefem Siedepunkt ("Kältemittel", heute meist ozonunschädliche FKWs wie R407c oder natürliche Stoffe wie R290/Propan) verdampft, die gasförmige Phase dann in einem Kompressor verdichtet (in der Praxis bis >20 bar) und dadurch erhitzt. Unter hohem Druck stehend, gibt das Arbeitsmittel seine Wärme 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 zugeführt.





Abb. 1: Schema einer Kompressions-Wärmepumpe

Für den Antrieb von Wärmepumpenkompressoren werden überwiegend Elektromotore eingesetzt. Bei größeren Einheiten (>100 kW Heizleistung) stehen auch Wärmepumpen zur Verfügung, deren Kompressor durch einen Gas- oder Dieselmotor angetrieben wird; im kleinen Leistungsbereich gibt es entsprechende Aggregate als Luft-Luft-Wärmepumpen in Japan und den USA, in Europa hat die Entwicklung noch nicht zu Serienprodukten geführt.

Bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Kompressionswärmepumpen lassen sich auch die Abwärme der Motorkühlung und ggf. der Abgase als Heizenergie nutzen. Anlagen, wo ein Aggregat zur Kraft-Wärme-Kopplung den Strom für eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe liefert (Beispiele existieren u.a. in der Schweiz), könnte man als verbrennungsmotorisch angetriebene Wärmepumpe mit elektrischer Kraftübertragung bezeichnen.

Durch Absorption eines Gases in einem Lösungsmittel (z.B. Wasser), Umpumpen und anschließendes Austreiben des Gases durch Erwärmung von außen (mit etwa 85 - 200 °C) kann eine primärenergie-betriebene Wärmepumpe realisiert werden. Um die Analogie zur Kompressionswärmepumpe herzustellen, kann man das System aus Absorber, Austreiber, Umwälzpumpe und Expansionsventil in einer derartigen Wärmepumpe als "Thermischen Verdichter" bezeichnen. Solche Absorptions-Wärmepumpen eignen sich wegen des bei kleineren Einheiten durchweg eingesetzten H2O/NH3- oder H2O/LiBr-Gemisches eher für Wärmequellentemperaturen über 0 °C, z.B. als Grundwasserwärmepumpen.

Nachfolgende Tabelle führt die wichtigsten Kennziffern zur Beurteilung einer Wärmepumpe bzw. einer Wärmepumpenanlage auf:

Name Berechnung / Bedeutung Aussage Leistungszahl e Das momentane Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener elektrischer Antriebsleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067, für einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverhältnis) Effizienz einer Elektro-Wärmepumpe Jahresarbeitszahl b a Das Verhältnis aus jährlich gelieferter Wärme zu jährlich aufgenommener elektrischer Antriebsenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067 Effizienz einer Wärmepumpenanlage mit Elektro-Wärmepumpe Heizzahl z Das momentane Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener Brennstoffleistung, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067, für einen bestimmten Arbeitspunkt (Temperaturverhältnis) Effizienz einer primärenergetisch betriebenen Wärmepumpe (1) Jahresheizzahl z a Das Verhältnis aus jährlich gelieferter Wärme zu jährlich aufgenommener Brennstoffenergie, bezogen auf einen bestimmten Anlagenumfang gemäß VDI 2067 Effizienz einer Wärmepumpenanlage mit primärenergetisch betriebenen Wärmepumpe (1)

(1) Verbrennungsmotorisch angetriebene Kompressionswärmepumpe oder mit Primärenergie betriebene Absorptionswärmepumpe

Die idealen Bedingungen, und damit auch den Vergleichswert für die höchste erreichbare Leistungszahl beschreibt der Carnot-Kreisprozeß (Abb. 2). Dabei durchläuft 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 Wärmepumpenprozeß läuft vor allem die Expansion nicht isentrop, und die Verdichtung muß bis zu einer Temperatur gehen, die deutlich über derjenigen der isothermen Kondensation liegt (Abb. 1). Je größer der isotherme Anteil der Strecke 3-4 wird, desto näher kommt man dem Carnot-Prozeß. Die Leistungszahl einer Wärmepumpe, verglichen mit dem idealen Carnot-Prozeß, beschreibt den Carnot'schen Gütegrad. Dabei kann z.B. die für eine theoretische Wärmepumpe nach dem Carnot-Prozeß erforderliche Antriebsleistung mit der Antriebsleistung einer realen Wärmepumpe gleicher Wärmeabgabeleistung verglichen werden und der Carnot'sche Gütegrad h wc errechnet sich zu:

mit: Pc Antriebsenergie der Carnot-Wärmepumpe

P Antriebsenergie der realen Wärmepumpe

In einer realen Wärmepumpe gibt es noch weitere Unterschiede gegenüber dem idealen Carnot-Prozeß. So wird grundsätzlich mit einer gewissen Überhitzung gearbeitet, d.h., die in den Verdampfer eingespritzte Menge flüssigen Kältemittels wird so gesteuert, daß ihr insgesamt mehr Wärme zugeführt wird als für die reine Zustandsänderung erforderlich wäre, und damit die Temperatur des Dampfes angehoben (der Prozeß ist nicht mehr rein isotherm). Dadurch wird eine vollständige Verdampfung sichergestellt, um den Kompressor vor dem Ansaugen von Flüssigkeit zu schützen. Auch versucht man, im Kondensator eine gewisse Unterkühlung durch das kalte Rücklaufwasser herzustellen, womit sich die Leistungszahl etwas verbessern läßt. Schließlich gibt es noch Verluste im Verdichter, wo z.B. der beim Hubkolbenverdichter für den Schutz der Ventile erforderliche Totraum den Verdichterwirkungsgrad beeinträchtigt.

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. Müller
Wärmepumpe mit Eis/Wasserspeicher für 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, + Österreich, + Schweiz) Die Optimierung der Solar- und Umweltenergie-Nutzung mit Wärmepumpe und "Wasser-Eis-Speicher"

Zur Information

das Patent für das Wärmepufferspeichersystem ist erteilt (Nr. DE 195 16 837). Bei Interesse informieren wir Sie sehr gern, wenn Sie uns eine Nachricht senden. hgrasshoff@gmx.de Warum Wärme zwischenspeichern? Solarkollektoren ohne Pufferspeicher sind nur die Hälfte wert ! Nicht jeden Tag scheint die Sonne, aber wenn sie scheint reicht ihre Energie für mehrere Tage zur Wärmeversorgung. Das ist in der Übergangszeit von ganz besonderer Bedeutung.

Die heute üblicherweise verwendeten Pufferspeicher stehen unter Leitungsdruck und sind viel zu klein ausgelegt. Ein von uns entwickelter überdruckloser Pufferspeicher mit etwa 3.500 Litern Inhalt versorgt das Haus in der Übergangszeit bis zu 5 Tage mit Heizwärme und sorgt etwa ebenso lange für warmes Brauchwasser, das stets frisch erzeugt wird. Nur so lohnt sich eine Solaranlage überhaupt 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 muß teilweise abgekühlt wieder zurückgeführt werden. Dabei tritt nach heute üblichen Methoden eine Durchmischung auf. Um dieses auszuschließen wurde ein Patent angemeldet, das mittels trichterförmiger Körper für 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 GRÜNDEN IST ES WICHTIG UNSEREN WÄRMESCHICHTSPEICHER EINZUSETZEN:

Er ist kostengünsiger als alle am Mark vorhandenen, die dem normalem Leitungsdruck ausgesetzt sind. In unserem drucklosen Speicherbehälter befindet sich Leitungsdruck nur in den Rohrleitungen der Wärmetauscher, nicht im eigentlichen Speichersystemedium. Warmes Wasser ist sofort verfügbar. Es steht unmittelbar nach Beginn der Erwärmung durch Solaranlage oder Wärmepumpe zur Verfügung. Mit durchmischtem Wasser kann man erst nach dem Aufheizen des gesamten Speicherbehälters über warmes Wasser verfügen, also erst viel später! Die Wärmetauscher sind alle leicht zugänglich und können im Servicefall unproblematisch ausgetauscht werden.

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


Die Anwendung von Kühlwasseranlagen mit Kälte-speicherung in Form von Eis ist überall dort interessant wo kurzfristig große Kühlleistungen verlangt werden wie bei der Klimatisierung und bei Kühlprozessen. Zum Beispiel:

Klimatisierung von Konferenzräumen, Kinos, Theater, etc. Kühlung von Milch in Käsereien, kurzfristige Kühlprozesse, etc. Die ökonomische Art "Kälte" zu speichern ist die Eisspeicherung, weil die latente Energie von Eise 93 Watt per Kg beträgt. Im Vergleich mit Anlagen ohne Kältespeicherung, die nur während des Kühlprozesses in Funktion sind, können folgende Vorteile genannt werden:

Minimierte Betriebskosten durch kleineren Energiebedarf und Nutzung von Niedertarifen der Versorgungsunternehmen. Verwendung von Wasser als Kälteträger, keine aggressiven Stoffe und Zusätze. Maximaler Wirkungsgrad der Wärmeaustauscher bei Wasser nahe 0° C. Höchste Betriebssicherheit, bei Gefrieren des Wassers im Behälter keine Deformation wie z.B. bei geschlossenen Bündelrohrverdampfern in Kaltwassersätzen. Große Betriebssicherheit, da bei Störung oder Ausfall durch die Kältespeicherung ein Weiterbetrieb gewährleistet ist bis zur Behebung.


Technische Daten

Auswahltabelle / Zuordnung - Eiswasserspeicher + Kältesatz (R22) bezogen auf die gewünschte Ladeze

Erhöhung der Kältekeistung durch Zusatzspeicherung

Technische Daten für Kältesätze R22 mit luftgekühltem Verflüssiger

Externe Verflüssiger Sätze



Konstruktive Merkmale INNENBEHÄLTER: verzinktes Stahlblech oder Edelstahl AISI 304 (1.4301). ISOLIERUNG: Diffusionsdicht, Dampfsperre, Polystyrol mit höchster 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: Rührwerk(e) oder externe Luftturbine. VERDAMPFER: Rohrbatterien aus Stahl verzinkt oder Edelstahl AISI 304 (1.4301). AUSFÜHRUNG: Verdampfer mit Verteiler und Anschluß für Thermoexpansionsventil (Alternativ: mit Mehrfach-Kollektoren für überfluteten oder Pumpenbetrieb). EIS-ANSATZREGLER: für die Steuerung des Kältesatzes.

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® 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 ÿcomputer 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 (Auszüge) und Links zu Ihrem Thema, viel Erfolg!! Gruss J.Kernen

http://www.heatpumpcentre.org/


Wärmepumpen - Planung, Bau und Betrieb von Elektrowärmepumpen

Die Wärmepumpen-Technik, die Elektro-Thermo-Verstärkung und die Bilanzgrenzen werden erläutert. Planungshinweise und Auslegungen von Anlagen mit Standartschaltungen sind angegeben. Die Notwendigkeit eines technischen Speichers für einen optimalen Betrieb einer Wärmepumpen-Anlage wird begründet und berechnet. Mit einem Fallbeispiel wird eine Anlage dimensioniert und einer Wirtschaftlichkeitsberechnung unterzogen. Wertvolle Hinweise betreffend Bewilligung, Wärmequellen, und Schallschutz helfen dem Planer bei der Arbeit.

Hrsg. Bundesamt für 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/ WÄRMEPUMPEN

Eine Wärmepumpe transformiert bereits vorhandene Wärme in einem thermodynamischen Kreislauf auf ein höheres, nutzbares Wärmeniveau. Die vorhandene Wärme kann aus unterschiedlichen Quellen genutzt werden. Die Atmosphäre, Massiv-Absorber und auch die oberflächennahen Bodenschichten werden durch eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und können als Wärmequelle zur Verfügung stehen. Die Nutzung der Wärme tieferer Schichten beruht auf dem Zerfall radioaktiver Elemente im Erdinneren und ist dem Bereich der Geothermie zuzuordnen. Die genutzte Wärme aus dem Grundwasser beruht sowohl auf der Sonnenenergie als auch auf der Erdwärme. Weiterhin ist die Nutzung von Abwärme aus gewerblichen/industriellen Produktionsprozessen möglich. Für diese Transformation ist Fremdenergie erforderlich, jedoch ist der Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergie dadurch besonders hoch, daß die vorhandene Wärme aus der genutzten Wärmequelle kostenlos zur Verfügung steht.


FUNKTIONSPRINZIP

Das Prinzip der Wärmepumpe entspricht dem Prinzip eines Kühlschrankes, an dessen Rückseite ebenfalls Wärme produziert wird. Der Kühlschrank kühlt einen kleinen, begrenzten Luftraum und erwärmt gleichzeitig einen aus Sicht des Kühlschrankes unendlichen Luftraum. Die Wärmepumpe kühlt umgekehrt nicht gezielt einen kleinen Luftraum, sondern eine aus Sicht einer Wärmepumpe unerschöpfliche Wärmequelle, die von der Kühlung durch die Wärmepumpe nicht beeinflußt wird (entsprechende Auslegung bei Erdsonden erforderlich), während sie gleichzeitig einen kleinen, begrenzten Luftraum erwärmt. Der Kreislauf einer typischen Wärmepumpe (Kompressionswärmepumpe mit Elektro-, Gas- oder Dieselantrieb) besteht aus Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion eines Kältemittels. Dieses befindet sich im Verdampfer zunächst im flüssigen Zustand, wobei die Temperatur der umgebenden Wärmequelle höher ist als der Siedepunkt des Kältemittels. Dadurch bedingt findet eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf das Kältemittel statt, wodurch dieses genügend Energie erhält, um zu verdampfen. Der Verdichter saugt den Kältemitteldampf kontinuierlich an, welcher beim Verdichten auf ein mehrfaches verdichtet und dabei erhitzt wird. Er gibt die Wärme im Kondensator an den Wärmenutzer ab (z.B. Rücklauf der Heizung), wobei die Temperatur des Wärmenutzers unter der Verflüssigungstemperatur des Kältemitteldampfes liegt. Das nunmehr wieder flüssige Kältemittel verliert durch ein Expansionsventil soviel Druck und Temperatur, daß das Niveau wieder unter die Temperatur der Wärmequelle sinkt, so daß im Verdampfer wiederum Wärme aus der Wärmequelle aufgenommen werden kann. Bei der Absorptionswärmepumpe macht man sich in Abweichung davon den Effekt zunutze, daß bei der Absorption eines Kältemittels in einem Lösungsmittel Absorptionswärme frei wird, so daß auf die Erwärmung durch Verdichtung verzichtet werden kann. Eine Absorptionswärmepumpe kann durch verschiedene eingesetzte Kältemittel als ein- oder zweistufiges Verfahren ausgelegt werden mit der Option, Wärme auf verschiedenen Temperaturniveaus zur Verfügung zu stellen. Absorptionswärmepumpen sind für den privaten Gebrauch (EFH) noch nicht geeignet.




KENNWERTE

Die Maßzahl für den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl b (Verhältnis von abgegebener Wärmemenge (Heizwärme) zur zugeführten 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 Verhältnis von Heizleistung zu Verdichterleistung, wobei die Verdichterleistung in der Heizleistung enthalten ist, da auch sie einen Beitrag zur Wärmeerzeugung bringt. Da die Wärmepumpe weitgehend einem Carnot-Prozeß entspricht, kann die Leistungszahl e CP (idealisiert) auch durch die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle TQ (°K) und Wärmenutzer TN (°K) dargestellt werden:

e CP = TN/(TN - TQ)

Aufgrund elektrischer, mechanischer und thermischer Verluste ist erfahrungsgemäß ein Wirkungsgrad von ca. 50 % anzusetzen um von e CP zur tatsächlichen Leistungszahl e zu gelangen. Es wird deutlich, daß bei sinkender Temperaturdifferenz zwischen Wärmenutzer und Wärmequelle die Leistungszahl steigt. Dies bedeutet einerseits, daß die Wärmequelle mit dem höchsten Temperaturniveau gewählt werden sollte (Grundwasser > Erdreich > Atmosphäre), und andererseits die Wärmenutzung (Heizkreisvorlauftemperatur) so niedrig wie möglich gewählt werden sollte. Gelegentlich wird auch ein Primärenergiefaktor berechnet, indem die Jahresarbeitszahl auf den Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergieerzeugung bezogen wird. So ergäbe sich für eine Elektrowärmepumpe, die mit Strom aus einem Kraftwerk mit 40 % Wirkungsgrad versorgt würde, bereits bei einer Jahresarbeitszahl von 3 ein Primärenergiefaktor von 1,2.


WÄRMEPUMPENANLAGEN

Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz einer Wärmepumpe ist die genaue Abstimmung zwischen Wärmequelle, Wärmepumpe und Wärmenutzung (-verteilung). Die Wärmepumpe ist somit nur einer von mehreren Bestandteilen eines gesamten Wärmesystems. Wärmepumpen können sowohl monovalent (ausreichende Heizleistung auch ohne Zusatzheizung) als auch bivalent (Zusatzheizung erforderlich) betrieben werden. Bei Einsatz von Kältemitteln, die bereits bei Temperaturen unter 5 °C verdampfen, kann auch eine Wärmequelle von ca. 10 °C genutzt werden, um einen Wärmenutzer auf über 50 °C zu erwärmen. Die Temperatur- und Druckbereiche innerhalb derer die Wärmepumpe arbeitet sind sehr stark vom gewählten Kältemittel sowie den Temperaturniveaus von Wärmequelle und Wärmenutzer abhängig. Typischerweise wird das Kältemittel im Verdampfer von wenigen Minusgraden um ca. 5 °C erwärmt und im Verdichter von wenigen bar Druck auf über 13 bar verdichtet, womit eine Erwärmung um ca. 60-70 °C verbunden ist. Im Kondensator findet bei konstantem Druck eine Abkühlung um ca. 20-30 °C statt und durch die Expansion eine Abkühlung auf das ursprüngliche Temperaturniveau und eine Entspannung auf den ursprünglichen Druck.

Eine Wärmepumpe arbeitet besonders dann mit einer hohen Leistungszahl (s.o.), wenn das Wärmeniveau der Wärmequelle nur wenig unter dem gewünschten Nutzwärmeniveau (Vorlauftemperatur Heizung) liegt. Um aus der hohen Leistungszahl auch energetische Vorteile ziehen zu können, ist eine Regelung der Wärmepumpe erforderlich, da eine geringere Verdichtung erforderlich wird, um die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Nutzer zu überschreiten. Diese muß in Abhängigkeit der beiden Temperaturniveaus gesteuert werden. Hinsichtlich Verschleiß des Verdichters und Effizienz der Wärmepumpe ist hierfür eine Frequenzumformer-Steuerung wesentlich günstiger zu beurteilen als eine Ein/Aus-Steuerung der Wärmepumpe. Bei einer Drehzahl-Regulierung kann außerdem eine Pufferspeicherung bzw. ein Mischer entfallen. Günstig sind deshalb Vorlauftemperaturen unter 50 °C, die zum Teil nur in Neubauten realisiert werden können. Eine flächige Heizung ist aufgrund des höheren Anteils an Strahlungswärme gegenüber Konvektionswärme positiv zu beurteilen, neben der Fußbodenheizung kann dies auch eine Wandheizung sein. Die Warmwasserbereitung wird häufig nicht durch die Wärmepumpe geleistet, da die Vorlauftemperaturen deutlich höher liegen als die Heizungsvorlauftemperaturen. Hier können z.B. Sonnenkollektoren mit Pufferspeicher eingesetzt werden. Zu beachten ist, daß mit der Installation einer Wärmepumpe im Kellerbereich in aller Regel Mauerdurchführungen durch die Kelleraußenwände verbunden sind. Insbesondere bei als "Wanne" errichteten und abgedichteten Kellern ist hier größtmögliche Sorgfalt erforderlich. Bei Elektrowärmepumpen ist daran zu denken, daß bei dem zuständigen Energieversorger die Genehmigung zum Betrieb einer Wärmepumpe eingeholt werden muß. Die meisten Energieversorger bieten Sondertarife für den Betrieb einer Wärmepumpe an.



WÄRMEQUELLEN

Die bei Neuanlagen heute am häufigsten genutzte Wärmequelle dürfte das Erdreich darstellen. Es kann oberflächennah in 1,00-2,00 m genutzt werden durch horizontale Verlegung der Wärmetauscherrohre oder durch das Einbringen vertikaler Erdsonden bis ca. 100 m Tiefe. Als weitere Wärmequelle steht die Umgebungswärme der Atmosphäre zur Verfügung, die direkt über Wärmetauscher oder vorzugsweise über Massiv-Absorber genutzt wird. Die Wärmequelle mit dem höchsten Temperaturniveau ist das Grundwasser, nur in Einzelfällen wird die Nutzung von Abwärme aus gewerblichen Bereichen möglich sein. Das Erdreich wird bis ca. 0,30-0,70 m Tiefe durch Tagesschwankungen der Lufttemperatur beeinflußt und bis ca. 10-20 m durch Jahresschwankungen der Lufttemperatur. Ohne diese Beeinflussungen würde das Erdreich die Jahresmitteltemperatur des jeweiligen Standortes aufweisen und mit zunehmender Tiefe einen Temperaturanstieg von ca. 3 °C pro 100 m Tiefe zeigen. Die Stärke der Beeinflussung ist abhängig von der Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Standortes bzw. von der Boden- oder Gesteinsart, der Feuchte, der Homogenität und der Exposition (Höhenlage, Neigung, Himmelsrichtung etc.).


Die Nutzung der Wärme des Erdreiches erfolgt mittels Erdsonden. Erdsonden werden in der Regel bis zu 100 m Tiefe installiert, am häufigsten zwischen 40 m und 50 m. Als Material wird meist HDPE (High Density Polyethylen) verwendet, als Kreislaufflüssigkeit oft Wasser mit Frostschutzmittel (Sole). Bei der Verwendung von Stahlrohren ist die Anfälligkeit für Korrosion zu beachten, die die Lebensdauer der Anlage einschränken kann. Das Bohrloch wird mit plastischen Stoffen (Tone oder Tongemische) verfüllt, um den Kontakt zwischen Sonde und Erdreich sicherzustellen und die verschiedenen Tiefenhorizonte bzw. Grundwasserleiter des Erdreiches gegeneinander abzudichten. Die Genehmigung für 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 Wärmeentzugsleistung ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins/Bodens sowie des plastischen Verfüllmaterials, Erdsondengeometrie, Temperaturgradient etc.. Die Wärmeleitfähigkeit kann von 0,3 W/m*K bei trockenem Sand bis über 2,0 W/m*K bei nassem Lehm und bis über 5 W/m*K bei gesättigtem Sand schwanken, die Wärmekapazität entsprechend von 1,3*106*W*s/(m3*K) bei trockenem Sand bis über 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 über einen Förderbrunnen und einen Schluckbrunnen. Aufgrund eventueller Schwankungen der Wasserqualität und damit einhergehender Störungen an Brunnen oder Wärmepumpenanlage sowie der Abhängigkeit von jahrzehntelang kontinuierlich ausreichender Wassermenge ist die Grundwasser-Wärmepumpe nicht unproblematisch. Die Nutzung von Grundwasser als Wärmequelle ist generell genehmigungspflichtig. Massiv-Absorber können sowohl die Wärme der umgebenden Atmosphäre als auch direkter Sonneneinstrahlung aufnehmen und speichern. Der Einsatz von Massiv-Absorbern aus Beton hat den Vorteil einer möglichen Doppelnutzung (konstruktiv z.B. Garage, Stützmauer, Balkon, Fassade sowie energetisch) und ist auch für monovalenten Betrieb ausreichend. Beton weist eine Wärmekapazität 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 Wärmeenergie aus der Umgebung) fähig, der erdgekoppelte Anteil wirkt vergleichmäßigend auf die Soletemperatur. Massiv-Absorber sind relativ genau vorab kalkulierbar und können Jahresarbeitszahlen >3 erreichen.

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KÄLTEMITTEL

Die Auswahl eines Kältemittels für den Kreislauf innerhalb der Wärmepumpe wird von mehreren Faktoren bestimmt. Einerseits dürfen aus Umweltschutzgründen FCKW nicht mehr eingesetzt werden, andererseits werden Mittel gesucht, die bezüglich Siede- und Kondensationsverhalten den Anforderungen entsprechen sowie möglichst nicht brennbar sein sollen. Als Kältemittel werden derzeit teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe oder -gemische eingesetzt, wie R134a, R404A, 407A/B/C oder R410A, außerdem in zunehmendem Maße Propan (R290, brennbar), Propen (R1270, brennbar), Propan-Butan-Gemische (brennbar), Ammoniak (R717, brennbar) oder Kohlendioxid (R744, nicht brennbar, hohe volumetrische Kälteleistung, geringer Preis).





ANWENDUNGSBEREICHE

Der Einsatz von Wärmepumpen konzentriert sich fast ausschließlich auf die Beheizung von Gebäuden. Die Warmwasserbereitung erfordert erheblich höhere Vorlauftemperaturen, wodurch die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpenanlage deutlich sinkt. Zunehmender Beliebtheit vor allem in Nordamerika erfreut sich die Integration der Raumkühlung in das erdsondengebundene Wärmepumpensystem durch Umkehrung des Kältemittelkreislaufes oder unmittelbare Zuführung des Kältemittels in eine spezielle Kühldecke. Dies wird bei großen Wärmeentzügen im Winter erforderlich, um im Sommer Umgebungswärme im Erdreich zu speichern bzw. das Wärmereservoir wieder aufzufüllen. Eine spezielle Anwendung erfährt die Wärmepumpentechnik - häufig in Kombination mit der Solarwärmenutzung - zur Beseitigung von vereisten Verkehrsflächen (z.B. Autobahnbrücken) oder Nutzflächen (z.B. Sportanlagen).




AKTUELLE ENTWICKLUNGEN

Im Bereich der Wärmepumpen wird an verschiedenen Entwicklungsrichtungen gearbeitet, zu denen auch die Erweiterung der Einsatzspektren von Wärmepumpen gehört. Eine Entwicklung zielt auf Verbesserungen der Erdwärmesondenleistung durch die sogenannte "Regenschirmsonde". Die Sonde weist ein zentrales Rücklaufrohr sowie 8 radial um das Zentralrohr herum angeordnete Vorlaufrohre auf. Die Wärmeentzugsleistung kann durch diese Anordnung um ca. 30 % gesteigert werden. Die Sondenkosten sind demgegenüber nur um ca. 10 % erhöht. Eine Möglichkeit die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen zu steigern, könnte die Direktverdampfung in Erdwärmesonden darstellen. Hierzu sind jedoch noch umfangreiche (weil langfristige) Arbeiten erforderlich. Durch exakte Dimensionierung von Erdsonden auf eine Nichtunterschreitung der Quellentemperatur von 5 °C läßt sich nicht nur die Jahresarbeitszahl erhöhen, sondern auch ein Kreislauf ohne Frostschutzmittel mit reinem Wasser realisieren, was die Umweltverträglichkeit fördert. Hierzu wird an den erforderlichen Planungsdaten gearbeitet.

Zunehmend werden Wärmepumpen in Kombination mit Lüftungssystemen in Niedrigenergiehäusern eingesetzt, wobei der Abluft über eine Wärmerückgewinnung fast die gesamte Wärmeenergie zur Erwärmung der Frischluft entzogen wird. Für den Heizbedarf von Niedrigenergiehäusern werden Wärmepumpen im Leistungsbereich <4 kW konzipiert, die gerade bei dieser Leistungsklasse wirtschaftliche Vorteile aufweisen bzw. allein zur Verfügung stehen. Für das Einbringen von Erdwärmesonden wird in den Niederlanden ein System entwickelt, bei dem an Stelle des Bohrens die Sonden in den Boden gedrückt werden. Dies ist nur bei vergleichsweise weichen und plastischen Böden möglich, die erreichbare Tiefe liegt unter 50 m. Die Kosten sollen deutlich geringer sein als beim Bohren.

Die Nutzung von Erdwärmesonden-Speichern als Hochtemperaturspeicher (40-70 °C) wird derzeit untersucht. Erste Ergebnisse lassen einen Speichernutzungsgrad von 50-70 % erwarten. Hochtemperatur-Erdspeicher lassen sich bis zu einem bestimmten Temperaturniveau auch ohne Wärmepumpe für den Niedertemperaturbereich einsetzen, was die Energiebilanz des Systems und z.T. auch die Wirtschaftlichkeit verbessert. Als Wärmequelle zur Beladung können Solarsysteme dienen, oder Abwärme aus industriellen Prozessen (z.B. BHKW-Betrieb). Hochtemperaturspeicher sollten ein Volumen von 10.000 m3 nicht unterschreiten. Besonders geeignet zur Wärmespeicherung sind Aquifere (wasserführende Schichten). Pfahlgründungen können als "Energiepfähle" durch gleichzeitiges Einbringen von Rohren in die Bewehrungskörbe genutzt werden. Die Betongründungspfähle können als Tauscherflächen sowohl für die Heizung als auch die Kühlung dienen. Die Pfähle können in Ortbeton oder als Fertigteil ausgeführt werden, neben Bohr- oder Rammpfählen kommen auch Hohlpfähle zum Einsatz sowie Stahlrohrpfähle. Erste Systeme dieser Art sind bereits installiert.

Über den Fortgang dieser und weiterer Entwicklungen - soweit verfügbar - halten wir Sie in unseren aktuellen Meldungen auf dem neuesten Stand.


WÄRMEPUMPEN-NEWS

Sie finden hier aktuelle News der letzten Wochen zum Thema Wärmepumpen aus unseren Tagesmeldungen. Die Top-News zu allen Themenbereichen der Regenerativen Energie erreichen Sie auf der Startseite. Ältere Meldungen (2 Wochen) sind für alle Themenbereiche im Archiv abgelegt.



30.11.1999 / Nr. 3

Österreich hat neues Prüfzentrum für Wärmepumpen

In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Graz ist in Österreich ein neues Prüfzentrum für Wärmepumpen in Betrieb genommen worden. Erstmalig kann in den Prüfstand die gesamte Anlage (Wärmepumpe, Erdkollektor mit Leitungen) eingebracht werden, wobei das Erdreich durch ein Wasser-/Frostschutz-Gemisch simuliert wird. Aufgrund der schnell zu ermittelnden Kennwerte kann eine Wärmepumpe mit dem "Gütezeichen für Wärmepumpen" ausgezeichnet werden, das im gesamten deutschsprachigen Raum Gültigkeit besitzt.

29.10.1999 / Nr. 2

USA-China-Kooperation bringt Auftrag für Wärmepumpenhersteller

Die USA und China haben Anfang des Jahres ein Kooperationsabkommen über Energie und Umwelt abgeschlossen (s.a. Meldung 16.04.1999 / Nr. 1). Im Rahmen dieser Kooperation hat nun der amerikanische Wärmepumpenhersteller Trane Corporation den Auftrag für ein Demonstrationsprojekt in Shanghai erhalten. Es handelt sich hierbei schon um das dritte Demonstrationsprojekt zur Nutzung der Erdwärme, 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 Prüfnorm für Kühlmittel

Der amerikanische Verband der Heizungs-, Kühl- und Klimaanlageningenieure ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) hat eine Prüfnorm 97-1999 "Versiegelte-Glaskolben-Methode zur Prüfung der chemischen Stabilität von Stoffen zur Verwendung in Kühlsystemen" veröffentlicht. Die auch für den Einsatz von Kühlmitteln in Wärmepumpen 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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