Dies hängt mit dem Siedepunkt zusammen. Um zB 1 l Wasser von
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Was ist eine Wärmepumpe? Und wie funktioniert die Wärmepumpe? DB 111212 Grundlagen DB 111212 Dies ist zum Beispiel eine Wärmepumpe! DB 111212 Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank DB 111212 Aber was passiert jetzt genau im Kühlschrank, oder in einer Wärmepumpe? DB 111212 In dem Kreislauf der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel, welches mal flüssig oder gasförmig ist. DB 111212 Dies hängt mit dem Siedepunkt zusammen. 300 200 Temperatur in °C Um z.B. 1 l Wasser von 100°C Wasser in 100°C Dampf umzuwandeln benötigt man eine Verdampfungswärme von 2257 kJ / kg 100 0 -100 -200 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 0 Die Temperatur steigt dabei nicht an, obwohl weiter Energie hinzugefügt wird. 200 -300 Enthalpie H in kJ/kg Enthalpie von Wasser Man nennt dies auch latente Wärme. DB 111212 Andere Stoffe sieden / kochen schon bei ganz anderen Temperaturen: Alkohole: Ethanol (78 C), Methanol (65 C) und Diethylether (25 C) Metalle: Blei (1.749 C), Aluminium (2.519 C), Kupfer (2.567 C), Eisen (2.750 C) Gase: Helium (-268,93 C), Stickstoff (−195,79 C), Sauerstoff (-182,97 C), Propan (-42,1 C), n-Butan (-0,5 C) DB 111212 Also erwärme ich mein Kältemittel, damit es von einer Flüssigkeit zu einem Gas wird! DB 111212 Jetzt haben wir ein Gas, welches aber noch sehr kalt ist. Dieses Gas können wir durch Druck erwärmen. DB 111212 Auf hohen Bergen kocht Wasser schon bei geringeren Temperaturen, wegen dem geringeren Luftdruck. Auf der Zugspitze (knapp 3000 Meter) kocht Wasser bei 90 Grad. Und auf dem Mount Everest (fast 9000 Meter) schon bei 70 Grad. DB 111212 In einem Schnellkochtopf kocht Wasser erst bei viel höheren Temperaturen als 100 C. 0,5 bar 4,0 bar DB 111212 Das heißt: Druck und Temperatur stehen in einem Verhältnis! DB 111212 Wenn man also mit Temperatur Druck erzeugen kann, muss man doch mit Druck auch Temperatur erzeugen können! DB 111212 30 Druck in bar 25 20 15 10 5 0 0 75 150 225 Temperatur in °C Dampfdruckkurve von Wasser DB 111212 Diese erzeugte Wärme geben wir nun an das Heizungssystem ab. Das heißt wir erwärmen mit dem heißen Kältemittel das Heizungswasser. DB 111212 Dadurch, das dem Kältemittel Energie (Wärme) entzogen wird, kühlt es sich ab, und unterschreitet den Taupunkt. Es wir wieder flüssig. Aber es steht immer noch unter hohem Druck. DB 111212 Nun lassen wir den Druck durch eine kleine Düse auf die andere Seite entweichen. Weil wir vorher schon Energie (Wärme) abgenommen haben, und nun den Druck ablassen, sinkt die Temperatur unter das Niveau als zu Beginn des Kreislaufes. DB 111212 Der Verdichter bringt das Gas unter Druck und erzeugt somit Wärme Umweltwärme wird zum Verdampfer geführt Verdampfer Das Heizungswasser nimmt die Wärme des Kältemittels auf Verflüssiger verdichten verdampfen Im Verdampfer befindet sich ein flüssiges Kältemittel, welches bei niedrigen Temperaturen, z.B. 0 C, anfängt zu „kochen“ und verdampft verflüssigen entspannen Expansionsventil Im Verflüssiger (Kondensator) gibt das Kältemittel die Wärme Im Expansionsventil wird der Druck an das Heizungswasser ab und kondensiert abgelassen, dadurch entsteht eine geringere Temperatur als zu Beginn (wird flüssig). des Prozesses DB 111212 Das Gute daran ist: + ca. 3 - 5 kW (Anteile Umweltwärme) + = ca. 1 kW (elektrischer Strom) = ca. 4 - 6 kW (Heizenergie) DB 111212 So funktioniert eine Wärmepumpe. Aber: Woher bekommt Sie die Wärme zum verdampfen? DB 111212 Energiequellen DB 111212 Einige Beispiele von verschiedene Quellen! DB 111212 Die Wärme kommt in der Regel nicht vom Erdkern, sondern ist gespeicherte Sonnenenergie Quelle: BWP Quelle: BDH DB 111212 Die verschiedenen Wärmepumpenarten Medium der Wärmequelle Bezeichnung der ElektroWärmepumpe Medium der Heizungsanlage Luft Luft- / WasserWärmepumpe Wasser Erdreich (Kollektor, Sonde) Sole- / WasserWärmepumpe Wasser (Grund-) Wasser Wasser- / WasserWärmepumpe Wasser DB 111212 Wo und wann kann man eine Wärmepumpe einsetzen? DB 111212 Voraussetzungen: 1. Überall dort wo Energie eingespart werden soll! 2 . Ein Niedertemperatursystem (< 60 C Vorlauftemperatur ) vorhanden ist. (bivalent >60 C) 3. Eine ausreichende Quelle vorhanden ist DB 111212 Worauf ist jetzt bei der Planung zu achten? DB 111212 Vorgehensweise: 1. Ermittlung des Norm-Gebäudewärmebedarfs nach DIN 12831 2. Festlegung des Heizungssystems (Niedertemperatur, z.B. Fußbodenheizung) 3. Ermittlung der Energiequelle (Platzbedarf, finanzieller Aufwand, Geräuschbelästigung) 4. Warmwasserversorgung DB 111212 Kommunikationsmodel beim Bau einer Wärmepumpe: Genehmigungsbehörden Fachhandwerker als Subunternehmer Kunde Fachhandwerker EVU oder Energieberater Planer bei Großanlagen als Bohrunternehmer als Subunternehmer GeneralHersteller unternehmer Quelle: Energieargentur DB 111212 Zuständigkeit beim Bau einer Wärmepumpe: Planung WärmepumpenHeizungsanlage SHK-, Elektro-Handwerk, Brunnenbauer,Architekt, Planer Ausführung Erschließung Wärmequelle (z.B. Erdsonde) SHK-, Elektro-Handwerk, Brunnenbauer Aufstellung Wärmeerzeugung (Wärmepumpe) SHK-, Elektro-Handwerk Installation Wärmeverteilung (Flächenheizsystem) SHK-Handwerk DB 111212 Was muß bei der Planung berücksichtigt werden? 1. Größe des Aufstellraumes für die Wärmepumpe 2. Lage des Heizungsraumes beachten 2. Fußbodenaufbau anpassen (FBH) 3. Genehmigungen z.B. untere Wasserbehörde für Sonden erfragen / beantragen. DB 111212 In 2 großen Feldtests wurden über 100 Wärmepumpen ca. 6 Jahre lang minütlich erfasst und Ausgewertet www.wp-monitor.ise.fraunhofer.de DB 111212 Übrigens: mit einer Wärmepumpe kann man auch kühlen! DB 111212 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit DB 111212
