WärmepumpeWärmepumpe
Physischer Vortrag von Emil ArdiansyahPhysischer Vortrag von Emil Ardiansyah
Studienkolleg Nordhausen...
Inhalt des ReferatesInhalt des Referates
1.1. DefinitionDefinition
2.2. GeschichteGeschichte
3.3. GesamtsystemGesamtsystem...
 Wärmepumpen sind verfahrenstechnischeWärmepumpen sind verfahrenstechnische
Energisysteme, die wärme von einemEnergisyste...
 18241824 veröffentlichte der Franzose Carnot Grundsätze veröffentlichte der Franzose Carnot Grundsätze
zur Wärmepumpe.zu...
3.1 Gesamtsystem3.1 Gesamtsystem
 WärmequellenanlageWärmequellenanlage
z.B. Erdwärmesondez.B. Erdwärmesonde
 WärmepumpeW...
3.2 Die Bauteile und3.2 Die Bauteile und
KreislaufKreislauf
4. Wärmequellen4. Wärmequellen
 LuftLuft
 ErdkollektorErdkollektor
 ErdwärmesondeErdwärmesonde
 GrundwasserGrundwasser
5. Wärmepumpen Video5. Wärmepumpen Video
http://www.youtube.com/whttp://www.youtube.com/w
atch?v=ZSVI5lekE44atch?v=ZSVI5le...
6.1 Erdwärmesonde6.1 Erdwärmesonde
 Vertikale ErdwärmesondeVertikale Erdwärmesonde
 Geringer PlatzbedarfGeringer Platzbe...
6.2 Erdkollektor6.2 Erdkollektor
 Waagerechtes großflächiges RohrsystemWaagerechtes großflächiges Rohrsystem
 Verlegung ...
6.3 Wärmequelle6.3 Wärmequelle GrundwasserGrundwasser
 Wasser wird über Förderpumpe angepumptWasser wird über Förderpumpe...
6.4 Wärmequelle6.4 Wärmequelle LuftLuft
 Einfacher Anschluss, fast überall möglichEinfacher Anschluss, fast überall mögli...
7. Bauartengegenüberstellung7. Bauartengegenüberstellung
VorVor – bzw– bzw NachteileNachteile
ErdreichErdreich Grundwasser...
8. Der Kreisprozess8. Der Kreisprozess
Der wesentliche Prozess der WärmepumpeDer wesentliche Prozess der Wärmepumpe
besteh...
9. Temperatur- und Druckänderung9. Temperatur- und Druckänderung
im Kreislaufim Kreislauf
10. 1. Verdampfer10. 1. Verdampfer
 Arbeitsmedium (Kältemittel)Arbeitsmedium (Kältemittel)
verdampftverdampft
 Entzieht ...
10.2. Verdichter10.2. Verdichter
 Verdampftes Kältemittel wirdVerdampftes Kältemittel wird
angesaugtangesaugt
 Dampf wir...
10.3. Verflüssiger10.3. Verflüssiger
 Das gasförmige Arbeitsmedium gelangt in denDas gasförmige Arbeitsmedium gelangt in ...
10.4. Expansionsventil10.4. Expansionsventil
 Arbeitsmedium entspanntArbeitsmedium entspannt
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 Vorlauftemperatur soll möglichst niedrig seinVorlauftemperatur soll möglichst niedrig sein
 Optimal geeignet sind Fläch...
11.2.11.2.
WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage
 Fußbodenheizung da geringe VorwärmeFußbodenheizung da geringe Vorwärme...
12. 1. Die Leistungszahl/12. 1. Die Leistungszahl/
COPCOP
 Je niedriger die Vorlauftemperatur & jeJe niedriger die Vorlau...
12.2.12.2. BeispieleBeispiele
 Für eine Wärmepumpe mit ErdwärmesondeFür eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde
(Verdampfungste...
 Nutzung kostenloser UmweltenergieNutzung kostenloser Umweltenergie
 Einsparung von PrimärenergieEinsparung von Primären...
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 Energieressourcen schonen, Referat von Daniel N. FOS –Energieressourcen schonen, Re...
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Wärmepumpe

  1. 1. WärmepumpeWärmepumpe Physischer Vortrag von Emil ArdiansyahPhysischer Vortrag von Emil Ardiansyah Studienkolleg NordhausenStudienkolleg Nordhausen
  2. 2. Inhalt des ReferatesInhalt des Referates 1.1. DefinitionDefinition 2.2. GeschichteGeschichte 3.3. GesamtsystemGesamtsystem 4.4. WärmequellenWärmequellen 5.5. VideoVideo 6.6. Bauartengegenüberstellung pro/contraBauartengegenüberstellung pro/contra 7.7. Erdwärmequellenanlagen (Bauarten)Erdwärmequellenanlagen (Bauarten) 8.8. Der KreisprozessDer Kreisprozess 9.9. Temperatur- und Druckänderung im KreislaufTemperatur- und Druckänderung im Kreislauf 10.10. 4 Komponenten der Wärmepumpe4 Komponenten der Wärmepumpe 11.11. WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage 12.12. Die Leistungszahl/COPDie Leistungszahl/COP 13.13. Die Wärmepumpe als das Heizsystem der ZukunftDie Wärmepumpe als das Heizsystem der Zukunft 14.14. QuellenangabenQuellenangaben
  3. 3.  Wärmepumpen sind verfahrenstechnischeWärmepumpen sind verfahrenstechnische Energisysteme, die wärme von einemEnergisysteme, die wärme von einem niedriegeren auf ein höheres Temperaturniveausniedriegeren auf ein höheres Temperaturniveaus heben/pumpenheben/pumpen  Funktionsprinzip ähnlich wie KühlschrankFunktionsprinzip ähnlich wie Kühlschrank  Kühlschrank entzieht dem Innenraum dieKühlschrank entzieht dem Innenraum die WärmeWärme  Pumpe entzieht dem Außenbereich Wärme, gibtPumpe entzieht dem Außenbereich Wärme, gibt sie nach innen weiter (umgekehrt)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 1. Definition1. Definition
  4. 4.  18241824 veröffentlichte der Franzose Carnot Grundsätze veröffentlichte der Franzose Carnot Grundsätze zur Wärmepumpe.zur Wärmepumpe.  18551855 errichtete und betrieb er nach einem Entwurf von errichtete und betrieb er nach einem Entwurf von Peter Ritter von Rittinger die Saline Ebensee,Peter Ritter von Rittinger die Saline Ebensee, Oberösterreich, eine wirtschaftliche SoleverdampfungOberösterreich, eine wirtschaftliche Soleverdampfung nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks.nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks.  1860–18701860–1870 wurden Kompressionskältemaschinen und wurden Kompressionskältemaschinen und Absorptionskältemaschinen intensiv erforscht. Absorptionskältemaschinen intensiv erforscht.   19451945 Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den USA in Betrieb.USA in Betrieb. 19691969 nahm Klemens Oskar Waterkotte die erste nahm Klemens Oskar Waterkotte die erste Erdwärmepumpe in Deutschland in Betrieb.Erdwärmepumpe in Deutschland in Betrieb. 2. Geschichte2. Geschichte
  5. 5. 3.1 Gesamtsystem3.1 Gesamtsystem  WärmequellenanlageWärmequellenanlage z.B. Erdwärmesondez.B. Erdwärmesonde  WärmepumpeWärmepumpe  WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage, die Heizung, die Heizung
  6. 6. 3.2 Die Bauteile und3.2 Die Bauteile und KreislaufKreislauf
  7. 7. 4. Wärmequellen4. Wärmequellen  LuftLuft  ErdkollektorErdkollektor  ErdwärmesondeErdwärmesonde  GrundwasserGrundwasser
  8. 8. 5. Wärmepumpen Video5. Wärmepumpen Video http://www.youtube.com/whttp://www.youtube.com/w atch?v=ZSVI5lekE44atch?v=ZSVI5lekE44
  9. 9. 6.1 Erdwärmesonde6.1 Erdwärmesonde  Vertikale ErdwärmesondeVertikale Erdwärmesonde  Geringer PlatzbedarfGeringer Platzbedarf  Bohrtiefe bei Einfamilienhäusern ca. 100mBohrtiefe bei Einfamilienhäusern ca. 100m  Im Winter passiveIm Winter passive Kühlung möglichKühlung möglich  Arbeitsmedium SoleArbeitsmedium Sole
  10. 10. 6.2 Erdkollektor6.2 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 nichtFläche kann nicht bebaut werden, dabebaut werden, da der Boden Regender Boden Regen und Sonnenstrahlenund Sonnenstrahlen aufnehmen mussaufnehmen muss
  11. 11. 6.3 Wärmequelle6.3 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, Hilfsenergie durch Pumpendurch Pumpen  Lohnenswert eher fürLohnenswert eher für große Objekte mit hohemgroße Objekte mit hohem Heiz- und KühlbedarfHeiz- und Kühlbedarf
  12. 12. 6.4 Wärmequelle6.4 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 wenigerIm Winter weniger Effizient da keineEffizient da keine konstanten Temp.konstanten Temp.  Höherer Stromver-Höherer Stromver- brauchbrauch  Durch geringerenDurch geringeren Bauaufwand Kosten-Bauaufwand Kosten- ersparnisersparnis
  13. 13. 7. Bauartengegenüberstellung7. Bauartengegenüberstellung VorVor – 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 PlanungsaufwandPlanungsaufwand - 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.
  14. 14. 8. Der Kreisprozess8. Der Kreisprozess Der wesentliche Prozess der WärmepumpeDer wesentliche Prozess der Wärmepumpe besteht darin, dass ein Arbeitsmediumbesteht darin, dass ein Arbeitsmedium (Kältemittel) in einem ständigen Kreislauf seinen(Kältemittel) in einem ständigen Kreislauf seinen Aggregatzustand (flüssig bzw. gasförmig) ändertAggregatzustand (flüssig bzw. gasförmig) ändert und Wärme aufnimmt bzw. abgibt.und Wärme aufnimmt bzw. abgibt. DerDer Wärmepumpen-Kreisprozess folgt imWärmepumpen-Kreisprozess folgt im wesentlichen dem Carnot – Prozess.wesentlichen dem Carnot – Prozess.
  15. 15. 9. Temperatur- und Druckänderung9. Temperatur- und Druckänderung im Kreislaufim Kreislauf
  16. 16. 10. 1. Verdampfer10. 1. Verdampfer  Arbeitsmedium (Kältemittel)Arbeitsmedium (Kältemittel) verdampftverdampft  Entzieht so der Umwelt WärmeEntzieht so der Umwelt Wärme  Umgebungstemperatur kannUmgebungstemperatur kann durchaus -15°C betragendurchaus -15°C betragen
  17. 17. 10.2. Verdichter10.2. Verdichter  Verdampftes Kältemittel wirdVerdampftes Kältemittel wird angesaugtangesaugt  Dampf wird verdichtetDampf wird verdichtet  Somit steigen Druck undSomit steigen Druck und Temperatur des MediumsTemperatur des Mediums
  18. 18. 10.3. Verflüssiger10.3. Verflüssiger  Das gasförmige Arbeitsmedium gelangt in denDas gasförmige Arbeitsmedium gelangt in den VerflüssigerVerflüssiger  Umgeben vom kälteren Heiz-Umgeben vom kälteren Heiz- wasser (Wärmetauscher)wasser (Wärmetauscher)  Arbeitsmedium kühlt ab undArbeitsmedium kühlt ab und verflüssigt sichverflüssigt sich  Heizwasser wird erwärmt, daHeizwasser wird erwärmt, da es kälter ist als das Arbeitsmediumes kälter ist als das Arbeitsmedium
  19. 19. 10.4. Expansionsventil10.4. Expansionsventil  Arbeitsmedium entspanntArbeitsmedium entspannt  Hoher Druck -> niedriger DruckHoher Druck -> niedriger Druck  Gelangt von dort wieder in denGelangt von dort wieder in den VerdampferVerdampfer
  20. 20.  Vorlauftemperatur soll möglichst niedrig seinVorlauftemperatur soll möglichst niedrig sein  Optimal geeignet sind Flächenheizsysteme wieOptimal geeignet sind Flächenheizsysteme wie Fußboden- oder Wandheizungen bei ca. 35°CFußboden- oder Wandheizungen bei ca. 35°C  Radiatoren müssen auf max. 45°-50°CRadiatoren müssen auf max. 45°-50°C ausgelegtausgelegt werdenwerden  Je niedriger die Vorlauftemperatur, umsoJe niedriger die Vorlauftemperatur, umso besserbesser ist die Leistungszahl/COPist die Leistungszahl/COP 11.1 Die Wärmeverteilung11.1 Die Wärmeverteilung
  21. 21. 11.2.11.2. WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage  Fußbodenheizung da geringe VorwärmeFußbodenheizung da geringe Vorwärme  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
  22. 22. 12. 1. Die Leistungszahl/12. 1. Die Leistungszahl/ COPCOP  Je niedriger die Vorlauftemperatur & jeJe niedriger die Vorlauftemperatur & je höher die Wärmequellentemperatur, umsohöher die Wärmequellentemperatur, umso besser ist diebesser ist die Leistungszahl/Leistungszahl/ COP(Coefficient of Performance )COP(Coefficient of Performance )
  23. 23. 12.2.12.2. BeispieleBeispiele  Für eine Wärmepumpe mit ErdwärmesondeFür eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde (Verdampfungstemperatur T kalt= 273 K, etwa 0 °C) und(Verdampfungstemperatur T kalt= 273 K, etwa 0 °C) und Fußbodenheizung (T warm = 308 K, etwa 35 °CFußbodenheizung (T warm = 308 K, etwa 35 °C Vorlauftemperatur) errechnet man beispielsweise:Vorlauftemperatur) errechnet man beispielsweise:  Wenn an dem gleichen Wärmepumpenkreislauf eineWenn an dem gleichen Wärmepumpenkreislauf eine Radiatorenheizung mit 55 °C (T warm = 328 K)Radiatorenheizung mit 55 °C (T warm = 328 K) Vorlauftemperatur (Verdampfungstemperatur 0 °C)Vorlauftemperatur (Verdampfungstemperatur 0 °C) angeschlossen wird, ergibt sich eine deutlich niedrigereangeschlossen wird, ergibt sich eine deutlich niedrigere Leistungszahl:Leistungszahl:
  24. 24.  Nutzung kostenloser UmweltenergieNutzung kostenloser Umweltenergie  Einsparung von PrimärenergieEinsparung von Primärenergie  Kamin u. Brennstofflager entfallenKamin u. Brennstofflager entfallen  Keine Vorfinanzierung von BrennstoffKeine Vorfinanzierung von Brennstoff  Komfortable HeiztechnikKomfortable Heiztechnik  einfache Bedienungeinfache Bedienung  Jederzeit und überall einsetzbarJederzeit und überall einsetzbar  Reduzierung von Schadstoffen und CO2 AusstoßReduzierung von Schadstoffen und CO2 Ausstoß  Vor Ort emissionsfreiVor Ort emissionsfrei 13. Die Wärmepumpe als13. Die Wärmepumpe als Das Heizsystem derDas Heizsystem der ZukunftZukunft
  25. 25. 14. Quellenangaben14. Quellenangaben  Energieressourcen schonen, Referat von Daniel N. FOS –Energieressourcen schonen, Referat von Daniel N. FOS – Technik 10/11Technik 10/11  http://www.umweltundtechnik.de/index.php?id=170http://www.umweltundtechnik.de/index.php?id=170  http://www.ochsner.de/die-waermepumpe/funktionsweise/http://www.ochsner.de/die-waermepumpe/funktionsweise/  http://www.weishaupt.de/mainAktion/mnAktion5/index.html/http://www.weishaupt.de/mainAktion/mnAktion5/index.html/ media?film=http://www.energiespar-center.info/media/wwp-media?film=http://www.energiespar-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/Carl_von_Linde#Linde-http://de.wikipedia.org/wiki/Carl_von_Linde#Linde- VerfahrenVerfahren  http://www.ekrenn.com/Pages/de/Produkte/Waermepumpehttp://www.ekrenn.com/Pages/de/Produkte/Waermepumpe n/Waermepumpen.aspxn/Waermepumpen.aspx  http://www.so-geht-s.de/startseite/heizung/waermepumpe/http://www.so-geht-s.de/startseite/heizung/waermepumpe/ geschichte- der-waermepumpe/geschichte- der-waermepumpe/

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