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Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gaswärmepumpen: Steigerung der Energie-Effizienz Technik Einsatzbereiche Planung/Dimensionierung Produkte/Beispiele Anbieter.

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1 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gaswärmepumpen: Steigerung der Energie-Effizienz Technik Einsatzbereiche Planung/Dimensionierung Produkte/Beispiele Anbieter

2 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gaswärmepumpen machen Umwelt- oder Abwärme nutzbar. Dadurch erreichen Wärmepumpen höhere Nutzungsgrade als reine Heizkessel. Gaswärmepumpen werden zur Gebäudebeheizung, Warmwasserbereitung, Kühlen/Klimatisieren und Entfeuchten eingesetzt.

3 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Steigerung der Energie-Effizienz von Heizsystemen: Mit Erdgas wurden im Laufe der letzten Jahrzehnte neue rationelle Energieanwendungstechnologien ermöglicht und die Energie-Effizienz kontinuierlich gesteigert.

4 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Günstige Rahmenbedingungen für Gaswärmepumpen: 1.Sinkender Heizwärmebedarf moderner Gebäude bei gleichzeitig wachsendem Kühlbedarf. 2.Erstmals eröffnet die Energieeinsparverordnung (EnEV) einen zusätzlichen Spielraum, Dämmung durch CO 2 -sparende Heiztechnik zu ersetzen. 3.Auslegungstemperatur moderner Gebäudetemperiersysteme. 4.Qualitative Verbesserung von Gaswärmepumpen bezüglich ihrer energetischen Effizienz, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit. 5.Langzeiterfahrungen mit Gasmotoren in Blockheizkraftwerken

5 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Primärenergieeinsatz unterschiedlicher Heizsysteme Bezugspunkt ist die an den Nutzer abgegebene Heizenergie von 100 Prozent. (Warmwasserbereitung nicht berücksichtigt)

6 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gaswärmepumpen als CO 2 -Einsparer Gaswärmepumpen sind gegenüber anderen Heizsystemen nicht nur energetisch im Vorteil, sondern auch ökologisch. Vergleich der CO 2 -Emissionen unterschiedlicher Heizsysteme in einem Niedrigenergiehaus, bei dem verschiedene Primärenergieträger zum Einsatz kommen: Die Gegenüberstellung bezieht sich auf einen spezifischen Heizwärmebedarf von 70 kWh/m 2 a und einer Wohnfläche von 150 m 2.

7 Stand 01/03 Gaswärmepumpen So funktioniert die Wärmepumpe… Kompressionsgaswärmepumpe Gaswärmepumpen entziehen der Umwelt Wärme. Die dafür notwendige Antriebsenergie für den Kältemittel-Verdichter wird – zusammen mit der aus der Umwelt aufgenommenen Wärme – über einen Wärmeübertrager an ein Heizsystem abgegeben. Die Nutzung dieser Motor- Abwärme trägt wesentlich zur hohen Primärenergieausnutzung und damit zum geringen CO 2 - Ausstoß bei.

8 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Absorptionsgaswärmepumpe Die Absorptionswärmepumpe arbeitet nach ähnlichen Prinzipien wie eine Kompressions- wärmepumpe, also mit Verdampfer und einem Verflüssiger oder Kondensator. Statt das Kältemittel zu komprimieren, wird beim Absorptionsprozess ein gasförmiges Kältemittel von einem Lösungsmittel durch einen mit Erdgas oder einer anderen Wärmequelle beheizten thermischen Verdichter komprimiert. Ein wesentlicher Vorteil von Gasabsorptionswärme- pumpen ist der Einsatz von Kältemitteln, die weder die Ozonschicht zerstören noch einen direkten Treibhauseffekt bewirken.

9 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Analogiemodell der Wärmepumpe Nutzt man die Höhendifferenz zwischen Quelle und Wasserbehälter zum Antrieb einer Pumpe oder eines Schöpfwerkes, so kann aus der unmittelbaren Umgebung des Behälters Wasser in den Behälter gepumpt werden. Aus diesem Analogiemodell lässt sich also ableiten: Mit Hilfe hochwertiger Energie, z.B. Erdgas, Strom oder Hochtemperaturwärme, kann Umweltwärme auf ein Temperaturniveau angehoben (gepumpt) werden, das zur Beheizung eines Gebäudes oder zur Trinkwassererwärmung geeignet ist.

10 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Kompressionswärmepumpe mit Gasmotor-Antrieb Eine Besonderheit der Gasmotorwärmepumpe ist das Angebot von gleich vier unterschiedlichen Temperaturniveaus: Verdampferwärme 10 °C und tiefer, je nach Wärmequelle. Kondensatorwärme aus dem Wärmepumpenprozess, 40 bis 50 °C. Kühlwasserabwärme des Gasmotors, ca. 90 °C. Sensible Wärme aus dem Abgas des Gasmotors, ca. 600 bis 100 °C. Blockheizkraftwerk Zugute kommen den Gaswärme- pumpen die enormen Fortschritte bei der Entwicklung von Gasmotoren aufgrund der Erfahrungen bei Blockheizkraftwerken.

11 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Direktbefeuerte Gasabsorptionswärmepumpen Gegenüber gasmotorisch angetriebenen Wärmepumpen haben Absorber den Vorteil, dass sie kaum bewegliche Teile aufweisen und deshalb sehr leise arbeiten. Die Leistungsregelung erfolgt In der Regel über Gasbrenner, die zwischen 35 und 100 Prozent modulieren. Bild: Loganova GWP, Buderus

12 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Wärmequellen für Gaswärmepumpen Folgende Wärmequellen bieten sich an: Umweltwärmequellen Umgebungsluft Diffuse und direkte Strahlung (Solarabsorber) Oberflächennahes Erdreich Grundwasser und Uferfiltrat Geometrische Wärmequellen Thermalquellen Thermale Schichtenwässer aus dem Erdmittelalter Thermalwässer aus vulkanischen Gesteinen Abwärmequellen Abwärme aus industriellen Prozessen Abwärme aus Kühlreisläufen Abwärme aus Abwasser und Abluft

13 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Kältemittel und Stoffpaare für Gaswärmepumpen Gasmotorwärmepumpen und Absorptionswärmepumpen arbeiten mit Kältemitteln bzw. Stoffpaaren, die weitgehend verlustfrei im Kreislauf geführt werden. Im Regelfall sind die Kreisläufe hermetisch geschlossen, d.h. Kältemittelemissionen treten selten auf. Die früher üblichen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind in Neuanlagen mittlerweile vollständig durch umweltschonendere Substanzen ersetzt worden. Allerdings tragen die meisten FCKW- Ersatzstoffe zum Treibhauseffekt bei, aber nur dann, wenn das Kältemittel z.B. bei Wartungsarbeiten unbeabsichtigt freigesetzt wird und in die Atmosphäre gelangt.

14 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Heizen – Kühlen – Entfeuchten Einsatzbereiche von Gaswärmepumpen Gaswärmepumpen, die richtige Lösung für: Gebäudebeheizung Warmwasserbereitung Klimatisierung Kühlung von Kühlräumen Entfeuchtung Gaswärmepumpen, die richtige Lösung für: Wohngebäude Industrie Hotels, Restaurants Schwimmbäder Krankenhäuser Fleischereien u.s.w. Jede Wärmepumpe verfügt über eine warme Seite (Verflüssiger/ Kondensator) und eine kalte Seite (Verdampfer). Jede Wärmepumpe ist somit in der Lage, gleichzeitig zu heizen und zu kühlen.

15 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Heizen – Kühlen – Entfeuchten Einsatzbereiche von Gaswärmepumpen Einsatz in Hallenschwimmbädern mit typischen Rahmenbedingungen: Wärmequelle durch stetigen Bedarf an Kaltwasser zur Entfeuchtung der Raumluft hohes Temperatur- und Feuchtigkeitsniveau der Wärmequelle Umluft/Abluft Wärmesenke vergleichsweise niedrige Beheizungstemperaturen für das Medium Raumluft und Badewasser höhere Temperaturen für die Brauchwarmwassererwärmung Es gibt kaum eine geeignetere Anwendung für Gasmotorwärmepumpen als ein Schwimmbad.

16 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Betriebsarten von Gaswärmepumpen Grundsätzlich unterscheidet man bei Wärmepumpen folgende Betriebsarten: bivalent monovalent multivalent Monovalenter Betrieb: Gesamter Heizwärmebedarf wird ausschließlich von der Gaswärmepumpe abgedeckt. Bivalenter Betrieb: Gaswärmepumpe deckt die Grundlast ab und ein separater Gasheizkessel (Spitzenlastkessel) sorgt für die Restwärme. Multivalenter Betrieb: Nutzung regenerativer Energien, wie Solarwärme oder die direkte Nutzung von Abwärme.

17 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Dimensionierung der Gaswärmepumpe im bivalenten Betrieb Für die Dimensionierung von Gaswärmepumpen sind objektbezogene Jahresganglinien hilfreich. Im Idealfall deckt ein für die Raumheizung eingesetztes Gaswärmepumpenaggregat ausschließlich den Grundlastwärmebedarf, die Spitzenlast dagegen ein Heizkessel ab. Je nach Objektgröße und Jahresdauerlinie können auch mehrere Gaswärmepumpen- aggregate eingesetzt werden. Gaswärmepumpe: Einzellaufzeiten bei Aufteilung auf zwei Aggregate.

18 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Einbindung der Gasmotorwärmepumpe in ein Heizsystem In jedem Fall wird ein Niedertemperatur- Heizsystem empfohlen. Ein zur Gaswärmepumpe parallel geschalteter Heizwasserspeicher im Heizkreislauf ermöglicht eine energetische und betriebliche Optimierung der Gasmotorwärmepumpe in Zeiten mit geringer Wärmeabnahme durch die Verbraucher. Der Heizwasserspeicher ist so zu dimensionieren, dass die Gaswärmepumpe eine Laufzeit von jeweils mindestens einer Stunde erreicht. Entscheidend für eine hohe Wirtschaftlichkeit der Gaswärmepumpe ist sowohl das Temperaturniveau der Wärmequelle als auch die Systemtemperatur der Heizungsanlage.

19 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gasbetriebene Wärmepumpen für das Ein- und Zweifamilienhaus DAWP-Gerät Erwartet wird die Markteinführung der Diffusions-Absorptionswärmepumpe (DAWP) Loganova GWP von Buderus. Mit einer Nennwärmeleistung von 3,6 kW, bezogen auf 0 °C Sole- und 40 °C Heizwassertemperatur, deckt das gasbetriebene Wärmepumpenaggregat rund 80 Prozent des Gebäudewärmebedarfs eines Einfamilienhauses heutiger Bauart ab; bei einem Gebäude mit 15 kW Gesamtwärmebedarf werden bis zu 60 Prozent erreicht. Bei Spitzenlast und zur Trinkwassererwärmung setzt sich automatisch das integrierte Brennwertgerät (11 oder 19 kW) In Betrieb.

20 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Gasmotorisch angetriebene Klimageräte aus Japan Gas Driven Heat Pumps (GHP): In Japan sind bereits über solcher GHP installiert. Es handelt sich um kältemittelführende Heizungs- und Klimageräte mit Direktexpansion in den Innengeräten.

21 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Erstes CE-zertifiziertes Gas-Klimagerät mit VRV-Multisplitsystem Bild: MHI

22 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Beispiel: Nahwärme-Ost, Göppingen Technische Daten: Thermische Leistung 700 kW Energieeinsatz 355 kW Jahresarbeitszahl 1,97 Betreiber: Stadtwerke Göppingen und Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG (EVF). Das etwa 30 Grad Celsius warme Kühlturmwasser aus der Produktion der Deutschen Gelatinefabrik Stoess (DGF) wird genutzt. Neben einer Schule mit Schwimmbad werden auch ein Verwaltungsgebäude mit Lagerräumen der EVF, der benachbarte Bauhof der Stadt Göppingen sowie eine Anzahl Mehrfamilienhäuser mit Wärme versorgt.

23 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Beispiel: Panoramabad, Freudenstadt 40 Prozent Primärenergieeinsparung gegenüber konventioneller Heizkessel-/Lüftungs-Variante Seit über 20 Jahren ist die Gaswärmepumpenanlage im Panoramabad in Freudenstadt im Schwarzwald bereits in Betrieb. Durch die gleichzeitige Nutzung der kalten und warmen Seite der Wärmepumpe wird nicht nur die Luft im Schwimmbad um stündlich 190 Liter Wasser entfeuchtet, sondern auch das Beckenwasser und das Brauchwarmwasser beheizt.

24 Stand 01/03 Gaswärmepumpen Anbieter von Gaswärmepumpen Rubrik: Wer bietet an? - Gaswärmepumpen


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