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

Inhalt des Referates Gesamtsystem Wärmequellen Video Bauartengegenüberstellung pro/contra Bodenbeschaffenheit Erdwärmequellenanlagen (Bauarten) Wärmepumpe Der Kreisprozess Temperatur- und Druckänderung im Kreislauf Das Kältemittel Das Kälteverfahren nach Carl Linde 4 Komponenten der Wärmepumpe Wärmenutzungsanlage Lückentext Quellenangaben

1. Gesamtsystem Wärmequellenanlage z.B. Erdsonde oder Erdkollektor Wärmepumpe Wärmenutzungsanlage, die Heizung

2. Wärmequellen Erdreich Bauarten z.B Erdsonde oder Erdkollektor Grundwasser Luft

3. Wärmepumpen Video http://www.youtube.com/watch?v=ZSVI5lekE44 F:\Technik der Wärmepumpe - Video ..............................mp4 http://www.youtube.com/watch?v=ZSVI5lekE44

4. Bauartengegenüberstellung Vor – bzw Nachteile Erdreich Grundwasser Luft Erdsonde Flächen-kollektor Förderpumpe Außenluft-anlage - Geringer Platzbedarf - Konstante Temp. - Günstiger in Anschaffung als Erdsonde - konst. Temp. - Kann nahezu überall genutzt werden - Keine Erdaushebung - Hoher Planungsaufwand - Hohe Investitionskosten - Erdreich- aushebung - Hilfsenergie durch Pumpen - Lohnenswert bei gr. Objekten - Niedrige Temp. im Winter - Höhere Heizkost.

Entzugsleistung Flächenkollektor 5. Bodenbeschaffenheit Bodenart Entzugsleistung Flächenkollektor Trocken sandiger Boden 10 – 15 W/m² Feuchter sandiger Boden 15 – 20 W/m² Trocken lehmiger Boden 20 – 25 W/m² Feuchter lehmiger Boden 25 – 30 W/m² Grundwasserführender Boden 30 – 35 W/m²

Erdwärme 6.1 Bauart Erdsonde Vertikale Erdwärmesonde Geringer Platzbedarf Bohrtiefe bei Einfamilienhäusern ca. 100m Im Winter passive Kühlung möglich Arbeitsmedium Sole

Erdwärme 6.2 Bauart Erdkollektor Waagerechtes großflächiges Rohrsystem Verlegung unterhalb der Frostgrenze 1-1.5m 200-250m² Kollektorenfläche für Einfamilienhaus Fläche kann nicht bebaut werden, da der Boden Regen und Sonnenstrahlen aufnehmen muss

6.3 Wärmequelle Grundwasser Wasser wird über Förderpumpe angepumpt Zurück über Schluckbrunnen Im Sommer passive Kühlung möglich Hoher Planungsauf- wand, Hilfsenergie durch Pumpen Lohnenswert eher für große Objekte mit hohem Heiz- und Kühlbedarf

6.4 Wärmequelle Luft Einfacher Anschluss, fast überall möglich Keine Bohrungen nötig Öftere Anwendung bei Altbausanierungen Im Winter weniger Effizient da keine konstanten Temp. Höherer Stromver- brauch Durch geringeren Bauaufwand Kosten- ersparnis

7. Wärmepumpe Funktionsprinzip ähnlich wie Kühlschrank Kühlschrank entzieht dem Innenraum die Wärme Pumpe entzieht dem Außenbereich Wärme, gibt sie nach innen weiter (umgekehrt) 75% kostenlose Umweltwärme + 25% Antriebsenergie Kann auch als Kühlung genutzt werden

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

9. Temperatur- und Druckänderung im Kreislauf

10. Die Kältemittel R 134 a, R 407 C, und Propan Es werden Stoffe verwendet, die bei niedrigen Temp. verdampfen Gleichzeitig besitzen sie eine hohe innere Wärme Nur Clor-freie Kältemittel zugelassen R 134 a und R 407 C unbrennbar und nicht giftig Bei der Verwendung von Propan gelten Einschränkungen und Aufstellungsrichtlinien der Anlage

11. Das Kälteverfahren – Carl Linde Verflüssigung von Luft Luft wird komprimiert Druckgefälle führt zur Abkühlung des Gases Temperatur unter dem Siedepunkt Gas wird flüssig

12.1 Verdampfer Arbeitsmedium (Kältemittel) verdampft Entzieht so der Umwelt Wärme Umgebungstemperatur kann durchaus -15°C betragen

12.2 Verdichter Verdampftes Kältemittel wird angesaugt Dampf wird verdichtet Somit steigen Druck und Temperatur des Mediums

12.3 Verflüssiger Das gasförmige Arbeitsmedium gelangt in den Verflüssiger Umgeben vom kälteren Heiz- wasser (Wärmetauscher) Arbeitsmedium kühlt ab und verflüssigt sich Heizwasser wird erwärmt, da es kälter ist als das Arbeitsmedium

12.4 Expansionsventil Arbeitsmedium entspannt Hoher Druck -> niedriger Druck Gelangt von dort wieder in den Verdampfer

13. Wärmenutzungsanlage Fußbodenheizung da geringe Vorwärme Altbau benötigte Vorlauftemp.: 55°C Neubau benötigte Vorlauftemp.: 35°C Monovalent und Bivalent einsetzbar zB Gas- , Öl- oder Solaranlagen

14. Lückentext Der Kreisprozess

15. Quellenangaben http://www.umweltundtechnik.de/index.php?id=170 http://www.ochsner.de/die-waermepumpe/funktionsweise/ http://www.weishaupt.de/mainAktion/mnAktion5/index.html/media?film=http://www.energiespar-center.info/media/wwp-tech_de.wmv&width=350&height=331 http://www.effiziento.de/erdwaermepumpe.html http://de.wikipedia.org/wiki/Carl_von_Linde#Linde-Verfahren