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. 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. 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. 3.1 Gesamtsystem3.1 Gesamtsystem
WärmequellenanlageWärmequellenanlage
z.B. Erdwärmesondez.B. Erdwärmesonde
WärmepumpeWärmepumpe
WärmenutzungsanlageWärmenutzungsanlage, die Heizung, die Heizung
8. 5. Wärmepumpen Video5. Wärmepumpen Video
http://www.youtube.com/whttp://www.youtube.com/w
atch?v=ZSVI5lekE44atch?v=ZSVI5lekE44
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. 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. 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. 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. 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. 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. 9. Temperatur- und Druckänderung9. Temperatur- und Druckänderung
im Kreislaufim Kreislauf
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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/