Upload
paula-mcknight
View
12
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Start. „ Entdecken Sie den Energieschatz in Ihrem Vorgarten! “ (Slogan einer Marketinginitiative für Erdwärmepumpen). Quelle: www.bine.info. Start. Welche natürlichen Wärmespeicher gibt es?. Gespeicherte Sonnenenergie. Vorteile. Nachteile. Hohe Kosten einer entsprechenden Anlage. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
„Entdecken Sie den Energieschatz in Ihrem Vorgarten!“(Slogan einer Marketinginitiative für Erdwärmepumpen)
1. Welche natürlichen
Wärmespeicher gibt es?
2. Kann mit Wärme
geringerer Temperatur eine
Umgebung höherer
Temperatur beheizt werden?
3. Begriff der Wärmepumpe
und Funktion im Detail4.
Wärmepumpenmodell5.
Effizienzbetrachtung
6. Aktueller Stand & Ausblick
Start
Quelle: www.bine.info
Start
Erdreich
7 – 12 °C(ca. 15m Tiefe)
Oberflächenwasser
möglichst > 8 °C
Grundwasser
> 8 – 12°C
Luft
möglichst > 2 – 7 °C
Gespeicherte Sonnenenergie
Welche natürlichen Wärmespeicher gibt es?
Vorteile
Unerschöpfliche Energiequellen
Kontinuierliche Verfügbarkeit
Keine laufenden Energiekosten
. . .
Nachteile
Hohe Kosten einer entsprechenden Anlage
. . .
Zum Heizen werden jedoch wesentlich höhere Temperaturen benötigt (mind. 35 °C Heizungsvorlauf für z.B. eine Fußbodenheizung) !
Lediglich Wärme auf niedrigem Temperaturniveau verfügbar
Start
Kann mit Wärme geringer Temperatur eine Umgebung höherer Temperatur beheizt werden?
?Q+T2,Quelle
T1,Haus , T1 > T2
Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik fließt ein Wärmestrom stets von einem System höherer Temperatur in Richtung eines Systems niederer Temperatur, sodass sich die Temperaturen beider Systeme angleichen.
W
!
Skizze: Wärmepumpe
Umgebung (Wärmequelle)Niedriges Temperaturniveau
Hohes TemperaturniveauZur Umkehrung dieser Fließrichtung muss das kältere System mit T2 (die Umgebung) noch weiter abgekühlt werden, sodass ihm Wärme entzogen werden kann. Anschließend wird die gewonnene Wärme mittels eines Kompressors unter Zufuhr von Arbeit auf ein höheres Temperaturniveau T1 angehoben, sodass diese Wärme höherer Temperatur schließlich an ein Heizsystem abgegeben werden kann.Eine solche Anlage ist eine Wärmepumpe.
Als „Wärmeträger“ wird hierbei ein sog. Arbeitsmedium, konkret ein reales Gas verwendet.
Start
Das Prinzip der Wärmepumpe im Detail
T1, Q1
Kältemittelkreislauf
Im sogenannten Kältekreislauf zirkuliert als Arbeitsmedium ein Kältemittel, das zur Wärmeübertragung dient. Dieses ist bei normalen Druck- und Temperatur-bedingungen flüssig und besitzt einen sehr niedrigen Siedepunkt. Werden Druck und Temperatur erhöht, geht das Kältemittel in den gasförmigen Aggregatszustand über.
Verdampfer
Als Energiequelle dient hier z.B. Luft mit einer Temperatur von 7 °C.Sie durchströmt einen Verdampfer, der von -2 °C kaltem Kältemittel durchflossen wird. Im Verdampfer erwärmt sich nun also das Kältemittel um 5 K auf 3 °C, wobei der Siedepunkt von ca. 0 °C überschritten wird. Das Kältemittel geht in den Gasförmigen Zustand über.
Veranschaulichung:
Ethanol
w
Kompressor
Ein elektrischer Verdichter/Kompressor saugt nun das gasförmige Kältemittel an und komprimiert es. Durch adiabatische Verdichtung steigen sowohl Druck als auch Temperatur an.Das Kältemittel befindet sich nun als Heißgas auf einem hohen Temperaturniveau.
Veranschaulichung:
0
Kondensator
Das Heißgas hat nun nach Aufbringen von Arbeit in Form elektrischer Energie ein zum Heizen nutzbares Temperaturniveau erreicht. Es strömt in den Kondensator und gibt hier einen Teil seiner Wärme durch Kondensation an den Vorlauf der Heizung ab.Das Kältemittel ist nun also wieder flüssig.
Veranschaulichung:
Expansionsventil
Im Expansionsventil kann sich das nun mehr 48 °C warme Kältemittel ausdehnen und erlangt so seine ursprüngliche Ausgangstemperatur von -2°C. Der Kreislauf schließt sich und das Kältemittel kann erneut Wärmeenergie aus der Umwelt aufnehmen und transportieren.
Veranschaulichung:
Quelle Abb. links: www.ochsner.de
Start
Interaktives Modell einer Erdwärmepumpe
T1, Q1
Start
Klassifikation nach Wärmepumpen-Typen
T1, Q1
Sole/Wasser-WärmepumpeLuft/Wasser-WärmepumpeLuft/Luft-WärmepumpeWasser/Wasser-Wärmepumpe Bildquelle:
Start
Wie effizient ist eine Wärmepumpe?
T1, Q1
= Leistung der Wärmequelle
= Nutzleistung der Wärmepumpe = Leistung der Wärmequelle + elektrische Kompressorleistung = Q2 + Pel
.
Die Leistungszahl Der COP „coefficient of performance“ Die Jahresarbeitszahl (JAZ)
Start
Aktueller Stand & Ausblick
T1, Q1