Wärmepumpentechnik

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Udo Hupach

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Nutzen Sie die Energie der Elemente „Sonne-Wasser-Feuer-Luft-Erde“.

 

Wärmepumpen

 

Sie entziehen der Umwelt (Wasser, Erdreich, Außen- oder Raumluft) Wärme und führt sie über den Verflüssiger dem Heizsystem (Fußbodenheizung, Radiatoren) zu. Als Antriebsenergie benötigt sie ca. 25% elektrischen Strom, um Sie mit 100% Heizungswärme und Warmwasser zu versorgen, d.h. ca. 75% der benötigten Energie entzieht die Wärmepumpe Ihrer Umwelt

 

Nutzen Sie Ihre Umwelt als Energiequelle

 

  • kostenlose Energie aus dem Erdreich, der Luft oder dem Wasser
  • enorme Einsparung an Heizkosten
  • umweltfreundlich
  • sehr lange Lebensdauer
  • pflichtwartungsfrei

 

Voraussetzungen für den Einsatz einer Wärmepumpe

 

  • Niedertemperatur-Heizsystem
  • Rücklauftemperatur bei Auslegungsbedingungen <50°C
  • Optimal ist ein Fußboden- oder Wandheizungssystem mit maximalen Vorlauftemperaturen von 35°C. Die frühere schlechtere Regelbarkeit von Fußbodenheizungen gegenüber Heizkörpern ist bei den heutigen geringen Heizlasten von <50 W/qm aufgrund des bei geringeren Oberflächentemperaturen verbesserten selbstregeleffektes nicht mehr von Bedeutung.
  • Die geringe Vorlauftemperatur ist maßgebend für eine hohe Jahresarbeitszahl.

 

positive Einflußgrößen

 

  • niedrige Auslegungs-Vorlauftemperatur des Heizsystems
  • hohe Wärmequellentemperatur
  • niedriger Druckverlust im Fördersystem der Wärmepquelle
  • Wärmepumpe mit hohen COP-Werten
  • Trinkwassererwärmung über Warmwasserwärmepumpe, Solaranlage ...

 

negative Einflußgrößen

 

  • hohe Auslegungs-Vorlauftemperaturen des Heizsystems (Altanlage)
  • niedrige Wärmequellentemperatur (z.B. falsche Dimensionierung)
  • hoher Druckverlust im Fördersystem der Wärmequelle (z.B. zu klein dimensionierte Leitungen im Solekreislauf)

 

Wärmepumpentechnik

 

 

Wärmeaufnahme aus der Umwelt

 

Im Verdampfer befindet sich das flüssige Arbeitsmittel bei niedrigem Druck. Die Umgebungstemperatur des Verdampfers ist höher als die dem Druck entsprechende Siedetemperatur des Arbeitsmittels. Diese Temperaturdifferenz bewirkt eine Wärmeübertragung von der Umgebung auf das Arbeitsmittel, wobei das Arbeitsmittel siedet und verdampft. Die dazu erforderliche Wärme wird der Wärmequelle entzogen.

 

Wärmeaufwertung im Kompressor

 

Das nun dampfförmige Arbeitsmittel wird ständig vom Verdichter aus dem Verdampfer abgesaugt und verdichtet. Bei der Verdichtung steigt der Druck des Dampfes und dessen Temperatur.

 

Wärmeabgabe an das Heizsystem

 

Vom Verdichter gelangt der Arbeitsmitteldampf in den Verflüssiger, der vom Heizwasser umspült wird. Die Temperatur dieses Wasserstromes ist niedriger als die Verflüssigungstemperatur des Arbeitsmittels, so daß der Dampf gekühlt und dabei wieder verflüssigt wird. Die im Verdampfer aufgenommene Energie (Wärme), zuzüglich der durch das Verdichten zugeführten Energie (Strom), wird im Verflüssiger freigesetzt und an den kälteren Heizwasserstrom abgegeben. Nach dem Verflüssigen wird das Arbeitsmittel über ein Expansionsventil in den Verdampfer zurückgeführt. das Arbeitsmittel wird von dem hohen Druck des Verflüssigers auf den niedrigen Druck des Verdampfers entspannt (expantiert). Beim Eintritt in den Verdampfer sind der Anfangsdruck und die Anfangstemperatur wieder erreicht.

 

Der Kreislauf ist geschlossen und beginnt von neuem.
waermepumpentechnik

 

Monovalente Betriebsweise

 

Die Wärmepumpe dient als alleiniger Wärmeerzeuger; Voraussetzung dafür ist, dass das nachgeschaltete Wärmeverteilsystem auf eine Vorlauftemperatur unterhalb der maximalen Vorlauftemperatur der Wärmepumpe ausgelegt ist. Am besten eignet sich eine Fussbodenheizung mit einer max. Vorlauftemperatur von 35°C.

 

Bivalente Betriebsweise

 

Eine bivalent betriebene Heizungsanlage ist eine Heizungsanlage mit mindestens zwei Wärmeerzeugern, bei denen die elektrisch angetriebene Wärmepumpe mit mindestens einem weiteren Wärmeerzeuger für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe kombiniert wird.

 

Bivalent alternative Betriebsweise

 

Außer der Wärmepumpe steht noch ein zweiter Wärmeerzeuger mit Gas, Strom oder Öl als Energieträger zur Verfügung. Dieser geht in Betrieb, wenn die Wärmepumpe die Heizlast nicht mehr alleine decken kann. Diesen Betriebspunkt bezeichnet man auch als Bivalenzpunkt und die dazugehörige Außentemperatur als Bivalenztemperatur. Die Wärmepumpe schaltet bei Überschreiten eines bestimmten Wärmebedarfs ab und statt dessen übernimmt der zweite Wärmeerzeuger allein die Deckung des Wärmebedarfs.

 

Bivalent teilparallele Betriebsweise

 

Der zweite Wärmeerzeuger geht in Betrieb, wenn die Wärmepumpe die Heizlast nicht mehr alleine decken kann. Diese bleibt parallel dazu in Betrieb, bis eine bestimmte Einsatzgrenze (z.B. Außentemperatur kleiner -5°C) unterschritten wird. Dann schaltet die Wärmepumpe aus.

 

Bivalent parallele Betriebsweise

 

Der zweite Wärmeerzeuger geht in Betrieb, wenn die Wärmepumpe die Heizlast nicht mehr alleine decken kann. Diese bleibt parallel dazu in Betrieb, auch am kältesten Wintertag.

 

Monoenergetische Betriebsweise

 

Monoenergetische Betriebsweise bedeutet, dass die Wärmepumpe an wenigen, sehr kalten Wintertagen des Jahres mit einem elektrischen Direktheizstab im Pufferspeicher oder mit einem Wärmeerzeuger im Durchlaufprinzip im Rohrsystem parallel betrieben wird.