Wärmepumpenanlage Energieressourcen schonen Referat von Daniel N. FOS – Technik 10/11 01.04.2011

WärmepumpenanlageWärmepumpenanlage

Energieressourcen schonenEnergieressourcen schonenReferat von Daniel N.Referat von Daniel N.FOS – Technik 10/11FOS – Technik 10/11

01.04.201101.04.2011

Inhalt des ReferatesInhalt des Referates1.1. GesamtsystemGesamtsystem2.2. WärmequellenWärmequellen3.3. VideoVideo4.4. Bauartengegenüberstellung pro/contraBauartengegenüberstellung pro/contra5.5. BodenbeschaffenheitBodenbeschaffenheit6.6. Erdwärmequellenanlagen (Bauarten)Erdwärmequellenanlagen (Bauarten)7.7. WärmepumpeWärmepumpe8.8. Der KreisprozessDer Kreisprozess9.9. Temperatur- und Druckänderung im KreislaufTemperatur- und Druckänderung im Kreislauf10.10.Das KältemittelDas Kältemittel11.11.Das Kälteverfahren nach Carl LindeDas Kälteverfahren nach Carl Linde12.12.4 Komponenten der Wärmepumpe4 Komponenten der Wärmepumpe13.13.WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage14.14.LückentextLückentext15.15.QuellenangabenQuellenangaben

1. 1. GesamtsystemGesamtsystem

Wärmequellenanlage Wärmequellenanlage

z.B. Erdsonde oder Erdkollektorz.B. Erdsonde oder Erdkollektor WärmepumpeWärmepumpe WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage, die Heizung, die Heizung

2. 2. WärmequellenWärmequellen

ErdreichErdreich

Bauarten z.B Erdsonde oder ErdkollektorBauarten z.B Erdsonde oder Erdkollektor GrundwasserGrundwasser LuftLuft

3. 3. Wärmepumpen VideoWärmepumpen Video

F:\TechnikF:\Technik der Wärmepumpe - Video ................. der Wärmepumpe - Video ..............................mp4.............mp4

http://www.youtube.com/http://www.youtube.com/watch?v=ZSVI5lekE44watch?v=ZSVI5lekE44

4. 4. BauartengegenüberstellungBauartengegenüberstellungVor Vor – bzw – bzw NachteileNachteile

ErdreichErdreich GrundwasserGrundwasser LuftLuft

ErdsondeErdsonde Flächen-Flächen-kollektorkollektor FörderpumpeFörderpumpe Außenluft-Außenluft-

anlageanlage- Geringer - Geringer

PlatzbedarfPlatzbedarf

- Konstante - Konstante

Temp.Temp.

- Günstiger in- Günstiger in

AnschaffungAnschaffung

als Erdsondeals Erdsonde

- konst. Temp.- konst. Temp. - Kann nahezu- Kann nahezu

überall genutztüberall genutzt

werdenwerden

- Keine- Keine

ErdaushebungErdaushebung

- Hoher - Hoher

Planungsaufwand Planungsaufwand

- Hohe - Hohe InvestitionskostenInvestitionskosten

- Erdreich- - Erdreich-

aushebungaushebung

- Hilfsenergie - Hilfsenergie

durch Pumpendurch Pumpen

- Lohnenswert- Lohnenswert

bei gr. Objektenbei gr. Objekten

- Niedrige Temp.- Niedrige Temp.

im Winterim Winter

- Höhere Heizkost.- Höhere Heizkost.

5. 5. BodenbeschaffenheitBodenbeschaffenheit

BodenartBodenart Entzugsleistung Entzugsleistung FlächenkollektorFlächenkollektor

Trocken sandiger BodenTrocken sandiger Boden 10 – 15 W/m²10 – 15 W/m²

Feuchter sandiger BodenFeuchter sandiger Boden 15 – 20 W/m²15 – 20 W/m²

Trocken lehmiger BodenTrocken lehmiger Boden 20 – 25 W/m²20 – 25 W/m²

Feuchter lehmiger BodenFeuchter lehmiger Boden 25 – 30 W/m²25 – 30 W/m²

Grundwasserführender Grundwasserführender BodenBoden 30 – 35 W/m²30 – 35 W/m²

Erdwärme Erdwärme 6.1 6.1 Bauart ErdsondeBauart Erdsonde

Vertikale ErdwärmesondeVertikale Erdwärmesonde Geringer PlatzbedarfGeringer Platzbedarf Bohrtiefe bei Einfamilienhäusern ca. 100mBohrtiefe bei Einfamilienhäusern ca. 100m Im Winter passive Im Winter passive

Kühlung möglichKühlung möglich Arbeitsmedium SoleArbeitsmedium Sole

Erdwärme Erdwärme 6.2 6.2 Bauart ErdkollektorBauart Erdkollektor

Waagerechtes großflächiges RohrsystemWaagerechtes großflächiges Rohrsystem Verlegung unterhalb der Frostgrenze 1-1.5mVerlegung unterhalb der Frostgrenze 1-1.5m 200-250m² Kollektorenfläche für Einfamilienhaus200-250m² Kollektorenfläche für Einfamilienhaus Fläche kann nicht Fläche kann nicht

bebaut werden, dabebaut werden, da

der Boden Regen der Boden Regen

und Sonnenstrahlenund Sonnenstrahlen

aufnehmen mussaufnehmen muss

6.3 Wärmequelle 6.3 Wärmequelle GrundwasserGrundwasser

Wasser wird über Förderpumpe angepumptWasser wird über Förderpumpe angepumpt Zurück über SchluckbrunnenZurück über Schluckbrunnen Im Sommer passive Kühlung möglichIm Sommer passive Kühlung möglich Hoher Planungsauf-Hoher Planungsauf-

wand, Hilfsenergiewand, Hilfsenergiedurch Pumpendurch Pumpen

Lohnenswert eher für Lohnenswert eher für große Objekte mit hohemgroße Objekte mit hohemHeiz- und KühlbedarfHeiz- und Kühlbedarf

6.4 Wärmequelle 6.4 Wärmequelle LuftLuft Einfacher Anschluss, fast überall möglichEinfacher Anschluss, fast überall möglich Keine Bohrungen nötigKeine Bohrungen nötig Öftere Anwendung bei AltbausanierungenÖftere Anwendung bei Altbausanierungen Im Winter weniger Im Winter weniger

Effizient da keineEffizient da keinekonstanten Temp.konstanten Temp.

Höherer Stromver-Höherer Stromver-brauchbrauch

Durch geringeren Durch geringeren Bauaufwand Kosten-Bauaufwand Kosten-ersparnisersparnis

7. 7. WärmepumpeWärmepumpe Funktionsprinzip ähnlich wie KühlschrankFunktionsprinzip ähnlich wie Kühlschrank Kühlschrank entzieht dem Innenraum die Kühlschrank entzieht dem Innenraum die

WärmeWärme Pumpe entzieht dem Außenbereich Wärme, Pumpe entzieht dem Außenbereich Wärme,

gibt sie nach innen weiter (umgekehrt)gibt sie nach innen weiter (umgekehrt) 75% kostenlose Umweltwärme + 25% 75% kostenlose Umweltwärme + 25%

AntriebsenergieAntriebsenergie Kann auch als Kühlung genutzt werdenKann auch als Kühlung genutzt werden

8. 8. Der KreisprozessDer KreisprozessDer wesentliche Prozess der Wärmepumpe Der wesentliche Prozess der Wärmepumpe besteht darin, dass ein Arbeitsmedium besteht darin, dass ein Arbeitsmedium (Kältemittel) in einem ständigen Kreislauf (Kältemittel) in einem ständigen Kreislauf seinen Aggregatzustand (flüssig bzw. seinen Aggregatzustand (flüssig bzw. gasförmig) ändert und Wärme aufnimmt gasförmig) ändert und Wärme aufnimmt bzw. abgibt. bzw. abgibt. Der Wärmepumpen-Der Wärmepumpen-Kreisprozess folgt im wesentlichen Kreisprozess folgt im wesentlichen dem Carnot – Prozess.dem Carnot – Prozess.

9. 9. Temperatur- und DruckänderungTemperatur- und Druckänderungim Kreislaufim Kreislauf

10. 10. Die KältemittelDie Kältemittel R 134 a, R 407 C, und PropanR 134 a, R 407 C, und Propan Es werden Stoffe verwendet, die bei Es werden Stoffe verwendet, die bei

niedrigen Temp. verdampfenniedrigen Temp. verdampfen Gleichzeitig besitzen sie eine hohe Gleichzeitig besitzen sie eine hohe

innere Wärmeinnere Wärme Nur Clor-freie Kältemittel zugelassenNur Clor-freie Kältemittel zugelassen R 134 a und R 407 C unbrennbar und R 134 a und R 407 C unbrennbar und

nicht giftignicht giftig Bei der Verwendung von Propan Bei der Verwendung von Propan

gelten Einschränkungen und gelten Einschränkungen und Aufstellungsrichtlinien der AnlageAufstellungsrichtlinien der Anlage

11. 11. Das Kälteverfahren – Carl Das Kälteverfahren – Carl LindeLinde

Verflüssigung von LuftVerflüssigung von Luft Luft wird komprimiertLuft wird komprimiert Druckgefälle führt zur Druckgefälle führt zur

Abkühlung des GasesAbkühlung des Gases Temperatur unter demTemperatur unter dem

SiedepunktSiedepunkt Gas wird flüssigGas wird flüssig

12.1 12.1 VerdampferVerdampfer

Arbeitsmedium (Kältemittel)Arbeitsmedium (Kältemittel)

verdampftverdampft Entzieht so der Umwelt WärmeEntzieht so der Umwelt Wärme Umgebungstemperatur kann Umgebungstemperatur kann

durchaus -15°C betragendurchaus -15°C betragen

12.2 12.2 VerdichterVerdichter

Verdampftes Kältemittel wird Verdampftes Kältemittel wird angesaugtangesaugt

Dampf wird verdichtetDampf wird verdichtet Somit steigen Druck und Somit steigen Druck und

Temperatur des MediumsTemperatur des Mediums

12.3 12.3 VerflüssigerVerflüssiger

Das gasförmige Arbeitsmedium gelangt Das gasförmige Arbeitsmedium gelangt in den Verflüssigerin den Verflüssiger

Umgeben vom kälteren Heiz- Umgeben vom kälteren Heiz- wasser (Wärmetauscher)wasser (Wärmetauscher)

Arbeitsmedium kühlt ab und Arbeitsmedium kühlt ab und verflüssigt sichverflüssigt sich

Heizwasser wird erwärmt, da Heizwasser wird erwärmt, da es kälter ist als das Arbeitsmediumes kälter ist als das Arbeitsmedium

12.4 12.4 ExpansionsventilExpansionsventil

Arbeitsmedium entspanntArbeitsmedium entspannt Hoher Druck -> niedriger DruckHoher Druck -> niedriger Druck Gelangt von dort wieder in denGelangt von dort wieder in den

VerdampferVerdampfer

13. 13. WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage

Fußbodenheizung da geringe Fußbodenheizung da geringe VorwärmeVorwärme

Altbau benötigte Vorlauftemp.: 55°CAltbau benötigte Vorlauftemp.: 55°C Neubau benötigte Vorlauftemp.: 35°CNeubau benötigte Vorlauftemp.: 35°C Monovalent und Bivalent einsetzbarMonovalent und Bivalent einsetzbar zB Gas- , Öl- oder SolaranlagenzB Gas- , Öl- oder Solaranlagen

14. 14. Lückentext Lückentext Der KreisprozessDer Kreisprozess

15. 15. QuellenangabenQuellenangaben

http://www.umweltundtechnik.de/index.php?http://www.umweltundtechnik.de/index.php?id=170id=170

http://www.ochsner.de/die-waermepumpe/http://www.ochsner.de/die-waermepumpe/funktionsweise/funktionsweise/

http://www.weishaupt.de/mainAktion/mnAktion5/http://www.weishaupt.de/mainAktion/mnAktion5/index.html/media?film=http://www.energiespar-index.html/media?film=http://www.energiespar-center.info/media/wwp-center.info/media/wwp-tech_de.wmv&width=350&height=331tech_de.wmv&width=350&height=331

http://www.effiziento.de/erdwaermepumpe.htmlhttp://www.effiziento.de/erdwaermepumpe.html http://de.wikipedia.org/wiki/http://de.wikipedia.org/wiki/

Carl_von_Linde#Linde-VerfahrenCarl_von_Linde#Linde-Verfahren