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Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Von Thomas Marks & Michael Heicks.

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Präsentation zum Thema: "Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Von Thomas Marks & Michael Heicks."—  Präsentation transkript:

1 Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Von Thomas Marks & Michael Heicks

2 Gliederung Einführung Komponenten Eisspeicher Wärmepumpe Solar Luft-Absorber Heizung / Warmwasserspeicher Physikalisches Prinzip Latente Wärme Schmelzenergie Molekulare Struktur Energieerhaltungssatz Zusammenfassung Quellen Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

3 Einführung Erzeugen von Wärme mittels Wärmepumpe Wasser dient als Energiespeicher Nachhaltiges System, durch die Nutzung von Umgebungsluft, Sonnenenergie und Erdwärme Kühlung in der heizfreien Periode Netzunabhängige und somit dezentrale Energieversorgung Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

4 Solar- Luftabsorber Heizung und/oder Warmwasser- speicher Eisspeicher Wärmepumpe Komponenten Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

5 Eisspeicher Stahlbewehrter Betonbehälter Wasser als Wärmespeichermedium Zwei spiralförmig angeordnete Wärmetauscher Entzugswärmetauscher Regenerationswärmetauscher Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

6 Eisspeicher Die Temperaturspanne im Eisspeicher reicht von etwa - 7 bis + 25 °C Ein Solar-Eis-Speicher von ca. 12 m³ und 5 Solar-Luftabsorbern entspricht: etwa einer maximalen Heizlast von 7,5 kW und etwa 1800 Volllaststunden im Jahr oder 120l Heizöl Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

7 Wärmepumpe Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I Funktionsprinzip wie bei einem Kühlschrank Kältemittel mit einem niedrigem Siedepunkt Eisspeicher als Wärmequelle

8 Solar Luft-Absorber Offener Solar-Luftabsorber Nimmt Wärme der Sonne & Umgebungsluft auf Auch bei Bewölkung oder diffuser Strahlung Montage zweier Module übereinander ist möglich Absorbierte Energie wird über den Regenerationswärmetauscher in den Eis-Speicher übertragen Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

9 Heizung / Warmwasserspeicher Heizung Flächenheizung Heizungsrohre werden mäander oder spiralförmig verlegt Kleine Vorlauftemperaturen Radiatorheizungen Hohe Vorlauftemperaturen notwendig eher ungeeignet für Wärmepumpensysteme Warmwasserspeicher Bereitstellung des Trinkwassers Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

10 Physikalisches Prinzip Molekulare Struktur Eis Große Anziehungskraft der Moleküle untereinander Moleküle bilden ein Kristallgitter Wasser geringere Anziehungskraft der Moleküle untereinander Moleküle können sich frei bewegen Schmelzen Wärmeenergie wird zugeführt Lage und Anordnung der Moleküle ändert sich Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

11 Physikalisches Prinzip Eisspeicher nutzt Prinzip der latenten Wärme Latente Wärme Verborgene Wärme (lat. latere – verborgen sein) Bezeichnet die bei einem Phasenübergang aufgenommene/abgegebene Wärmeenergie Temperatur ändert sich nicht Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I Beispiel: Eiswürfel schmelzen Wärmeenergie führt zum Schmelzen des Eiswürfels Temperatur des geschmolzenen Wassers ändert sich nicht Sobald Eiswürfel komplett geschmolzen ist erhöht sich die Temperatur

12 Physikalisches Prinzip Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

13 Physikalisches Prinzip Wie lässt sich die Wärmeenergie durch den Schmelzvorgang bewerten? Thermische Energie: Q = Wärmemenge [kJ] m = Masse [kg] c = spez. Wärmekapazität [kJ / (kg*K)] ΔT = Temperaturänderung [K] Mit der Schmelzwärme von 335 kJ lässt sich 1 kg Wasser von 0°C auf 80°C erhitzen. Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

14 Physikalisches Prinzip Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

15 Physikalisches Prinzip Bisher nur Betrachtung der Schmelzenergie Nun Bezug auf die Kristallisationsenergie Energieerhaltungssatz In einem abgeschlossenen System ist die Summe aller Energien konstant Gesamtenergie bleibt erhalten Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

16 Physikalisches Prinzip Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I Schmelzvorgang E 1 = E i + Q Wärmeenergie Q EiEi Kristallisations- vorgang E 2 = E i - Q Wärmeenergie Q EiEi Nach dem Energieerhaltungssatz gilt: E = E 1 + E 2 = 0 E1 = - E2 |Schmelzenergie| = - |Kristallisationsenergie|

17 Zusammenfassung Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I Sehr innovatives System zur nachhaltigen Energiegewinnung Nutzung von 3 regenerativen Energiequellen zur Speisung des Systems Sonne Luft Erde Schnelle Amortisierung der Anlage Umweltschonende Heizung und Kühlung des Gebäudes Durch Nutzung der Latentwärme mehr Energie auf gleichem Volumen Weniger Wärmeverluste durch geringes Temperaturniveau Regeneration schon bei geringen Temperaturen

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I

19 Quellen Eisspeicher-System als Energiequelle für Wärmepumpen Ingenieurhydrologie I Effizientberaten: und-warmepumpe-zur-beheizung-von-gebauden-1000.html, abgerufen August 2013 IKZ: abgerufen August 2013 Isocal: abgerufen Juli 2013 Koch,M.: Skript Ingenieurhydrologie I. Universität Kassel, 2013 Simplyscience: mit-kalter-luft-heizen-.html, abgerufen Juli 2013 Viessmann: _zweifamilienhaus/produkte/Waermepumpen/Eisspeicher.html, abgerufen Juli 2013 Wikipedia: abgerufen Juli 2013


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