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Letzte Bearbeitung:
06.06.2010 19:34
IBS
HEIZUNG/
WÄRMEPUMPEN
.
Gas- und
Gasmotorwärmepumpen.
Absorptions- und
Adsorptionswärmepumpe, Diffusions-/Absorptionswärmepumpe, Zeolith-Gas-WP;
Vuilleumier-Wärmepumpe, Gasmotor-Wärmepumpe; Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung.
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Gas- und Gasmotorwärmepumpen |
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1.
Gaswärmepumpen mit thermischen Verdichtern |
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Entwicklungsstand
Schwer
tun sich in der Entwicklung immer noch die verschiedenen Formen der
Gaswärmepumpen im kleinen Leistungsbereich, die über einen Prototyp-Status noch nicht hinausgekommen
sind.
Ganz im
Gegensatz zu den elektrischen Kompressions-Wärmepumpen, die hatten mehr Glück.
Vor allem
auch durch "besondere Förderung" der mächtigen Elektroenergie-Erzeuger-Lobby,
die sich hier in den letzten Jahren mit einer teuren Werbestrategie für
Elektro-WP so richtig ins Zeug gelegt hat (...ein Schelm, der Böses dabei
denkt).
Politisch
und physikalisch müssten Gaswärmepumpen eigentlich die Heiztechnik
revolutionieren:
Erstens passen Sie genau in Klimadebatte und EnEV hinein, weil Sie
dank ihrer Arbeitszahl der Umwelt viel Gutes tun.
Mit ihren
totalen Nutzenergiefaktor 1,5-1,7 liegen sie theoretisch mindesten um 20-30%
besser als die elektrische Kompressions-Wärmepumpe.
Zweitens entsprechen sie mehr den Vorstellungen der Hardliner
unter den Ökologen, die jedwedes Heizen mit Strom verwerfen.
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Die Aggregate dürften in jedem Fall auch mit Biogas klarkommen, was bei
der Brennstoffzelle nicht gesichert scheint.
Probleme
Knackpunkt für die Einführung in die Heiztechnik sind z. Z.
noch die unerschwinglich hohen Kosten infolge der umfangreichen und
sehr sensiblen Technik im Prototyp-Status.
Der Unterschied zu elektrischen
Kompressions-Wärmepumpen ist der Verdichter
Elektrische Kompressions-WP arbeiten mit einem mechanischen
Verdichter.
Die Gas-WP der Typen Zeolith, Diffusions-Absorption und
Vuilleumier nutzen einen thermischen Verdichter, also ein Medium,
das sich bei Erwärmung ausdehnt und dabei Druck erzeugt.
In thermischen Verdichtern werden Kältemittel eingesetzt,
die die schon bei niedrigen Temperaturen und unter geringen Druck
verdampfen. |
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1.1 Gassorptionswärmepumpen |
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Eine
weitere Wärmepumpen-Bauart sind die Sorptions-Wärmepumpen mit Erdgas betriebenen
thermischen Verdichtern.
Absorptionsprinzip
Physikalisch-chemischer
Vorgang,
bei dem eine Flüssigkeit oder ein Gas von einer anderen Flüssigkeit aufgenommen
wird.
Beispiel
Absorption:
Kohlensäure, die im Mineralwasser absorbiert (gelöst) und beim Öffnen der
Flasche durch die Verringerung des Drucks wieder frei wird.
Adsorptionsprinzip
Chemisch-physikalischen Vorgang, bei dem eine
Flüssigkeit an der Oberfläche eines Festkörpers festgehalten wird.
Dies
geschieht unter bestimmten Bedingungen durch physikalische Einwirkungen wie
Druck oder Temperatur.
Beispiel Adsorption:
Das
Filtern von Gerüchen und Schadstoffen aus der Atemluft durch Aktivkohle
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Sorptionsvorgänge sind reversibel (umkehrbar).
Nach
diese Prinzipien gibt es Absorptions- und
Adsorptions-WP.
Entwicklungsstand, Probleme
Die Entwicklung
ist noch lange nicht abgeschlossen.
Verdampfer und
Wärmetauscher harmonieren nicht optimal.
Die Sensibilität
des Absorptionsvorganges, entweder im Zeolith oder im Wasser/Ammoniak,
steht einer Markeinführung z. Z. noch im Wege.
Auch z. B.
der Zeolith mit Wasser als Kältemittel, das er in seine Poren einlagert,
stellt höchste Anforderungen an die Sauberkeit beim Fertigungsprozess.
Verunreinigungen
stören das Absorbieren und Desorbieren.
Am Markt sind z.
Z. noch keine kleinen Anlagen (für Ein- oder Zweifamilienhäuser)
verfügbar.
Das könnte noch
ein bis zwei Jahre dauern.
Große Module
gibt es als Absorptions-Kältemaschine, die auch heizen. Im Großen Bereich
lohnt sich der Aufwand.
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1.1.1. Gas-Absorptionswärmepumpen (GAHP) |
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Aufbau und Funktion
Absorptions-WP werden in d. R. mit Erdgas betrieben.
Sie basieren
prinzipiell auf den gleichen physikalischen Grundlagen wie
Kompressions-WP.
Bestandteile:
Absorber, thermischer
Verdichter, Verdampfer, Druckreduzierventil, Kondensator,
Lösungsmittelpumpe.
Anders als bei
Kompressions-WP haben Absorptions-WP einen thermischen
Verdichter (anstatt eines mechanischen Verdichters).
Hier werden
Kältemittel eingesetzt, die schon unter niedrigen Temperaturen und geringem
Druck verdampfen, wenn sie Umgebungsenergie aufnehmen
(z. B. Ammoniak).
Der Kältemitteldampf
gelangt in den Absorber und wird dort von einem Lösungsmittel wie
beispielsweise Wasser gelöst (absorbiert) und gibt diese Lösungswärme ab.
Ein Wärmetauscher
gibt die Wärme dann in das Heiznetz.
Die Lösungsmittelpumpe
sorgt mit sehr geringem Energieaufwand für den Transport der Stoffpaar-Lösung
zum thermischen Verdichter. Das Stoffpaar besitzt
unterschiedliche Siedetemperaturen.
So ist es möglich, dass durch die
Zufuhr von Wärme im thermischen Verdichter das gelöste Kältemittel mit der
geringeren Siedetemperatur der beiden Stoffe wieder verdampft.
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Der Kältemitteldampf
(NH 3-Dampf),
der nun ein hohes Druck- und Temperaturniveau aufweist, gelangt in den
Verflüssiger (Kondensator), verflüssigt sich und gibt Kondensationswärme an das Heiznetz
ab.
Das flüssige Kältemittel entspannt
sich über das Expansionsventil und kehrt auf das vorherige Druck- und
Temperaturniveau zurück. In gleicher Weise wird mit dem Lösungsmittel im
"Verdichterkreis" verfahren.
Der thermische Verdichter benutzt die
Wärme aus der Gasverbrennung als Energiequelle, kann aber auch andere
Wärmeerzeuger nutzen.
Wesentlicher
Vorteil
der Absorptions-WP ist die
gute Ausnutzung der Primärenergie.
Auch braucht dieses
WP-Bauart außer der Lösungsmittelpumpe keine beweglichen Teile
und arbeiten somit sehr leise.
Entwicklungsstand, Probleme
Die Absorptions-WP für Ein-
und Zweifamilienhäuser ist auch wegen der z. Z. hohen Kosten noch in der Entwicklung.
Anwendung in der Kälte- und Klimatechnik Wie die Adsorptions-WP auch,
wird diese WP-Bauart schon seit längerer Zeit als leistungsstarke
Kältemaschine eingesetzt. |
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1.1.1.1. Direkt
befeuerte Gasabsorptionswärmepumpe |
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Bestandteile:
Absorber, thermischer
Verdichter, Gasbrenner, Verdampfer, Druckreduzierventil, Kondensator)
Von diesen meist
auf 20 kW Heizleistung ausgelegten Wärmepumpen ist bisher noch kein
Seriengerät verfügbar.
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Die
Leistungsregelung erfolgt in d. R. über Gasbrenner, die zwischen 35 und
100% modulieren.
Verwendung von
umweltneutralen Stoffpaaren:
Wasser
(Kältemittel) - Lithiumbromid (Lösungsmittel) bzw.
Ammoniak
(Kältemittel) - Wasser (Lösungsmittel). |
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1.1.1.2.
Diffusions-Absorptionswärmepumpe (DAWP) |
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Aufbau und Funktion
Bestandteile:
Austreiber, Absorber, Gasbrenner, Verdampfer, Kondensator.
Ammoniak (NH3)
diffundiert im Verdampfer in eine Heliumatmosphäre ein. Helium dient dabei
lediglich als Hilfsgas und ist an keinen Stoffaustausch beteiligt.
Durch den
niedrigen Partial-Dampfdruck in der Heliumatmosphäre verdampft das NH3
und das Mischgas nimmt dabei Umweltwärme auf.
Anschließend
strömen NH3 und Helium in den
Absorber.
Der trennt durch Kondensation die beiden Komponenten wieder und
speichert das NH3 in einer
Wasserlösung ab.
Das Helium wird
wieder zum Verdampfer geleitet.
Mit einem
Gasbrenner wird durch Erhitzen das NH3
vom Wasser wieder getrennt.
Leistung
Mit einer
Nennwärmeleistung von 3,6 kW bei 0°C Soletemperatur und 40°C
Heizwassertemperatur deckt das gasbetriebene Wärmepumpenaggregat rund 80%
des Gebäudewärmebedarfs eines Niedrigenergiehauses ab.
Bei 15 kW
Wärmebedarf werden bis zu 60% erreicht.
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Standart-Wärmequelle
ist z. B. ein soledurchflossener Luftkollektor mit 2 m² Fläche
(Erdreichkollektor oder Erdwärmesonden sind auch möglich).
Einsparung
gegenüber Brennwertgerät bei EnEV-Standart max. 25%,
bei 15 kW Wärmebedarf ca. 10%,
bei Ersatz eines NT-Kessels in Verbindung mit NT-Heizsystem
(Fußbodenheizung) bis 40%.
Entwicklungsstand, Probleme
Diese WP sollten
schon
seit 2005 am Markt verfügbar sein.
Die Entwicklung
ist aber noch lange nicht abgeschlossen.
Verdampfer und
Wärmetauscher harmonieren nicht optimal.
Die Sensibilität
des Absorptionsvorganges, entweder im Zeolith oder im Wasser/Ammoniak,
steht einer Markeinführung z. Z. noch im Wege.
Quellen: Buderus;
Heizungsjournal 4/5 2007 |
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1.1.2. Adsorptionswärmepumpe |
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Aufbau und Funktion
Im Gegensatz zur
Absorptions-WP basiert die Adsorptions-WP auf Feststoffen,
wie beispielsweise Aktivkohle, Silicagel oder Zeolith.
Zeolith ist ein
Mineral, das Wasserdampf ansaugt, an sich bindet (adsorbiert) und dabei Wärme
bis etwa 300°C abgibt.
Die
Adsorptions-WP arbeitet wie die anderen Wärmepumpen in einem
Kreisprozess, läuft allerdings periodisch ab und unter der Voraussetzung eines
Vakuumsystems.
Der apparative Aufwand
ist allerdings wegen der Vakuumtechnik recht groß bei dieser WP-Bauart.
In der so genannten
Desorptionsphase wird dem Wärmetauscher, der mit Silicagel oder Zeolith
beschichtet ist, beispielsweise mit einem Gasbrenner Wärme zugeführt.
Das gebundene Wasser der Feststoffe
Silicagel oder Zeolith setzt sich als Dampf frei und gelangt zum zweiten
Wärmetauscher.
Dieser Wärmetauscher gibt in einer
ersten Phase die Wärme, die bei der Kondensation des Dampfes frei wird, an
das Heizsystem ab. Wenn das Zeolith wasserfrei ist, der
erwünschte Trocknungsgrad erreicht ist und das Wasser am zweiten Wärmetauscher
kondensiert, ist die erste Phase beendet und der Brenner wird abgeschaltet.
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In der zweiten Phase wirkt der
Wärmetauscher als Verdampfer, er leitet dem Wasser Umweltwärme zu.
In dieser Phase befinden sich im
System Druckverhältnisse von etwa 6 Millibar, so dass das Kältemittel Wasser bei
der Aufnahme von Umweltwärme verdampft.
Der Wasserdampf gelangt wieder zum
Wärmetauscher, wo ihn Silicagel oder Zeolith erneut aufnehmen (adsorbieren). Die
Wärme, die von Silicagel oder Zeolith abgegeben wird, wird per Wärmetauscher an
das Heizsystem gegeben.
Die komplette Periode ist dann
abgeschlossen, wenn der Wasserdampf vollständig adsorbiert ist.
Entwicklungsstand, Probleme
Die Adsorptions-WP für Ein-
und Zweifamilienhäuser ist noch in der Entwicklung.
Auch z. B. der Zeolith
mit Wasser als Kältemittel, das er in seine Poren einlagert, stellt
höchste Anforderungen an die Sauberkeit beim Fertigungsprozess.
Verunreinigungen stören das
Absorbieren und Desorbieren.
s. a. unter Neuheiten
Anwendung in
der Kältetechnik Wie die Absorptions-WP auch,
wird diese WP-Bauart für Großanlagen schon seit längerer Zeit als leistungsstarke
Kältemaschine eingesetzt. |
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1.1.3.
Vuilleumier-Wärmepumpe |
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Aufbau und Funktion
Die
Vuilleumier-Wärmepumpe ist benannt nach dem französischen Ingenieur Rudolph
Vuilleumier (gesprochen "Wülömjär"), der 1918 in Amerika für seine Erfindung ein Patent erhielt.
Die
Vuilleumier-WP wird - wie die Absorptions-WP - mit Erdgas
betrieben.
Sie arbeitet in einem
thermisch angetriebenen regenerativen Gas-Kreisprozess mit dem
Arbeitsmedium Helium.
Beim Vuilleumier-Verfahren können
zwei Wärmequellen mit jeweils unterschiedlichem Temperaturniveau genutzt werden.
Das Verfahren ähnelt mehr einen
Stirling-Motor als einer Wärmepumpe.
In ihr wird, wie auch beim
Sterlingmotor, in einem hermetisch abgeschlossenen Raum ein Gas hin und her
geschoben, nämlich von der warmen zur kalten und von der kalten zur warmen Seite
mit der Folge, dass sich das Gas ausdehnt oder zusammenzieht.
Der Unterschied zum Sterlingmotor ist
allerdings, dass man das Arbeitsmedium unter die Umgebungstemperatur
abkühlt, so dass es Umweltenergie einkoppelt.
Angetrieben wird der Kreisprozess
über einen Gasbrenner und als zweite Wärmequelle wird über einen Wärmetauscher
als Umweltenergie z. B. die Wärme der Außenluft genutzt.
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Vorteil des
Verfahrens
Selbst bei Außentemperaturen von
minus 20 °C sind Vorlauftemperaturen von 75 °C erreichbar, so dass sie besonders auch für
ältere Gebäude einsetzbar sind.
Derzeit erprobte Systeme (Junkers,
Viessmann) zeigen, dass
gegenüber der Gas-Brennwerttechnik Einsparungen in der Primärenergie von
bis zu 44 Prozent möglich sind.
So lassen sich
Vuilleumier-Wärmepumpen durchaus für einen Bereich zwischen 15 und etwa 45 kW
thermischer Leistung entwickeln.
Damit sind Vuilleumier-Wärmepumpen im
Vergleich zu Kompressions- oder Absorptionspumpen energetisch eine interessante
Alternative.
Entwicklungsstand, Probleme
Die Entwicklung ist noch lange
nicht abgeschlossen und die Serienreife noch
nicht erlangt.
Der Prozess ist noch schwer
beherrschbar und vor allem die Kosten sind extrem zu hoch.
Vorerst wurde bei Junkers und
Viessmann die Entwicklung eingestellt, d.h. die Probleme liegen wieder in
der Schublade.
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2.
Mit Gasmotor angetriebene Kompressionswärmepumpen |
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Gasmotor-Wärmepumpen
Unter den
Wärmepumpen-Bauarten der Kompressions-WP gibt es auch
WP, die mit Erdgas, Dieselkraftstoff oder Biomasse (Rapsöl,
Biogas) betrieben werden.
Ein
Verbrennungsmotor (Gasmotor), statt eines elektrischen Motors, treibt in diesem
Fall den Verdichter an.
Allerdings
benötigt der Verbrennungsmotor eine Schalldämmung und eine Versorgung mit
Kraftstoff.
Gas-Kompressions-Wärmepumpen arbeiten primärenergetisch effizienter
(20-30%) als
Elektro-WP, weil sich die Abwärme des Verbrennungsprozesses als
Heizwärme nutzen lässt.
Aufbau und
die Funktion
ist analog dem der Elektrowärmepumpe, der Verdichter
(Kompressor) wird aber von einem Gasmotor angetrieben (anstatt E-Motor).
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Zusätzlich kann
hier die Wärme aus dem Kühlwasser sowie aus dem Abgas des Gasmotors in das
Heizungssystem abgegeben werden.
Vorteile gegenüber Elektrowärmepumpen:
- Höhere
Primärenergieausnutzng
-
geringerer CO2-Ausstoß
- Heizen ohne Strom
- höhere Arbeitszahlen
Elektrowärmepumpen erzeugen selbst unter günstigen Bedingungen mehr CO2,
als moderne Gas-Brennwertheizungen.
Was bei der Elektrowärmepumpe durch den schlechten Kraftwerkswirkungsgrad
(36%) an Abwärme bzw. durch Verteilungsverluste (54%) verloren geht, kann
bei der Gaswärmepumpe fast vollständig genutzt werden. |
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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit Gaswärmepumpen |
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Thermische Kälteerzeugung
Betriebswirtschaftlich günstig wird neben Wärme und Warmwasser besonders
Kälte hergesellt und in Verbindung mit einem BHKW auch noch Strom.
Zur thermischen
Kälteerzeugung können außer Erd- und Flüssiggas auch Abwärme und
regenerative Energien (pflanzliche Brennstoffe, Solarenergie etc.)
verwendet werden.
Der Hersteller
Yazaki bietet Lithium-Bromid-Absorber von 17,5 bis 105 kW
Kältenennleistung seit vielen Jahren an.
Die
notwendigen Heizwassertemperaturen zum thermischen Antrieb der
Absorber liegen zwischen 75 und 95°C.
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Gasmotoren-Klimageräte und Wärmepumpen
Bei diesen auch
als Gas Heat Pump (GHP) bezeichneten System treibt der
Gas-Verbrennungsmotor einen Kältekreislauf an (Verdichter), der sowohl zum Heizen (als
WP) als auch zum Kühlen (als Kältemaschine) eingesetzt werden kann.
Energiequelle
für die WP ist nicht nur die Umweltwärme (Außenluft, Erde) sondern auch die
Motorabwärme des Gasmotors.
Dadurch sind
Leistungszahlen bis 1,4 erreichbar.
Eine
intelligente Drehzahlregelung ermöglicht eine stufenlose Modulation zur
Leistungsanpassung zwischen 8 bis 100%.
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Neuheiten |
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Neu! Zeolith-Gaswärmepumpe
als Hybridsystem |
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Aufbau und Physik |
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Lt. Hersteller
(Vaillant) ist die Zeolith-Gassorptionswärmepumpe eigentlich als die nächste
Generation von Gas-Brennwertgeräten mit WP-Modul anzusehen.
Sie steht nicht in
Konkurrenz zur Elektro-WP, sondern ist für gasversorgte Gebiete interessant.
Aufbau
Das Hybrid-System
besteht im oberen Bereich aus einer Gasbrennwertgerät-Unit und im
unteren Bereich dem wartungsfreien Zeolith-Modul (Adsorber-/
Desorber-Einheit), welches in einem Vakuum-Edelstahlbehälter (Unterdruck 5 bis
200 mb) untergebracht ist.
Die Zeolith-Kugeln
werden in einen Sorber-WT (Lammellen-WT), einlagig lose in die Zwischenräume
eingebracht.
Im unteren Teil des
Moduls befindet sich ein weiterer WT, der Verdampfer/Kondensator.
Das Zeolith Modul
enthält noch eine definierte Menge Wasser, (ca. 2,5 l) das als
Kältemittel dient.
Dieses Wasser befindet
sich, abhängig vom Betriebszustand des Moduls, entweder adsorbiert im Zeolith
oder in flüssiger Phase im unteren Teil des Behälters.
Die Verdampfungswärme
für das Kältemittel wird hier durch eine thermische Solaranlage (7
m²) zur Verfügung gestellt.
Um den WP-Prozess im
Winter in Gang zu halten, genügt schon ein Temperturhub im Kollektor von ca. 3
bis 5°C auf die Außentemperatur.
Bei einer Leistung von
hier 10 kW im Volllastbetrieb werden so bis zu 20% Umweltwärme eingebunden.
Im Sommer dient hier die
Solaranlage unter Umgehung der Zeolith-WP zur Trinkwassererwärmung, ansonsten
temperiert das Zeolith/Kollektorsystem das Trinkwasser passiv.
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Physik
Wasser eignet
sich unter Vakuum als Kältemittel für kältetechnische Prozesse, die
Umweltwärme auf niederen Temperaturniveau einbinden wollen.
Wasser kann besonders
viel Verdampfungswärme (Umweltwärme) aufnehmen.
Eis verdampft bei
wenigen Millibar (Vakuum) schon bei bei 0°C.
Die
Verdampfungsenthalpie unter Vakuum beträgt hier ca. 2.500 kJ/kg, die aus der
Umwelt kommen. Im Vergleich begnügen sich übliche Kältemittel (Propan, HFKW) mit
einigen hundert kJ.
Zeolith ist ein
umweltfreundliches Mineral aus Aluminium- und Siliziumoxid-Bausteinen aus der
Waschmittelindustrie mit hoher
Speicherkapazität.
Diese feuchten
"Megaperls" nehmen ohne chemische Reaktion im Wechsel Wasserdampf auf
(adsorbieren) und geben ihn wieder ab (desorbieren). Dabei entsteht
Adsorptionswärme.
Je nach dem mit
welcher Temperatur Zeolith beaufschlagt wird, fungiert es als Verdampfer oder
Kondensator.
Bei der Aufnahme von
Wasser entwickelt das Zeolith in einem thermodynamischen Prozess Wärme von bis
zu 80°C, die im Heizprozess genutzt werden kann.
Mit hoher Temperatur
kann das Wasser wieder als Wasserdampf aus dem Zeolith ausgetrieben und die
entstehende Kondensationswärme genutzt werden.
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Funktion |
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Weiteres zur Funktion s. a. unter
1.1.2. Adsorptionswärmepumpe.
Bei tiefen Außentemperaturen (Frost)
verschieben sich die Anteile Umweltwärme zu Gas in mehr in Richtung Gasbetrieb,
bei steigenden Außentemperaturen in Richtung WP-Betrieb.
Desorptionsphase (Trocknung)
Zunächst wird der im Zeolith, durch
seine große innere Oberfläche, enthaltene Wasserdampf ausgetrieben.
Durch den Adsorber/Desorber strömt
dafür der Wärmeträger Wasser, der durch das Brennwertmodul auf ca. 130 °C
erhitzt wurde und über einen internen Wasserkreislauf übertragen wird. Der
dadurch erwärmte Zeolith gibt das gespeicherte Wasser ab - er desorbiert.
Der so entstandene heiße Dampf strömt
in den unteren Teil des Zeolith-Moduls, kühlt hier ab und kondensiert.
Die freigesetzte Energie wird als
Nutzwärme abgeführt.
Dieser Schritt ist dann beendet, wenn
der Zeolith einen bestimmten Trocknungsgrad erreicht hat und sich das Wasser im
unteren Teil des Zeolith-Moduls befindet.
Adsorptionsphase (Befeuchtung)
Der Gasbrenner wird abgeschaltet, das
Zeolith-Modul kühlt ab, der Druck sinkt und die Adsorptionsphase beginnt.
Sobald die Temperatur des Verdampfers
unter das Temperaturniveau der Umgebungswärmequelle gesunken ist, wird die
Solepumpe eingeschaltet.
Damit wird dem Verdampfer "kalte"
Energie" (Kaltdampf von 4°C) aus der Umwelt zugeführt.
Die Verdampfungswärme für das
Kältemittel wird durch die Solarkollektoren zur Verfügung gestellt.
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Das Wasser im unteren Teil des
Zeolith-Moduls verdampft, der Kaltdampf strömt nach oben und wird durch den
Zeolith adsorbiert.
Hierbei erzeugt der Zeolith
erhebliche Wärme, die ebenfalls als Nutzwärme eingebracht wird.
Kondensations-und Benetzungswärme
Die Adsorptionswärme (z. B.
3.200 kJ/kg) setzt sich dann aus einem Teil Benetzungswärme (700 kJ/kg) und 3,5
Teilen Kondensationswärme (3.200 kJ/kg) zusammen.
(Die Benetzungswärme hat etwas mit
Kohäsionskräften und Oberflächenspannung am Tropfen zu tun)
Im WP-Modul befindet sich ein mit
Zeolith beschichteter WT als Adsorber/Desorber und ein nicht beschichteter WT
als Kondensator /Verdampfer im Vakuum.
(z. B. 5 mb Verdampfungsdruck bei
Wärmeträgertemperatur von nur 0°C im Umweltkreis)
Durch die frei werdende
Benetzungswärme steigen die Temperaturen im Primärkreis auf ca. 100°C,
allerdings wird später auch wieder eine Menge Energie benötigt, um den
Wasserdampf wieder aus dem Zeolith auszutreiben.
Zur Überwindung der elektrostatischen
Haltekräfte beim Austreiben des Dampfes muss der Gasbrenner ein zusätzliches
Gasvolumen in Höhe der Benetzungswärme (Kohäsionsenergie) von 700 kJ/kg
verbrennen.
Dabei steigt die Temperatur auf 140
bis 150 °C. Bei 5 bis 6 bar Unterdruck kann es in den Rohrleitungen aber zu
keiner Verdampfung kommen.
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Nutzungsgrad, Daten, Preis, Einsatz und
Entwicklungsstand |
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Gesamtnutzungsgrad
ist mit ca. 120 bis 125% geringer als
bei einer elektrischen Kompressions-WP (im Vergleich: Wasser/Wasser-WP ca.140
bis 150%, Brennwertgerät 108%), aber etwa mit einer Luft/Wasser-WP vergleichbar.
Bei Außentemperaturen weit unter 0°C
arbeitet das Gas-BW-Gerät mit über 90% Wirkungsgrad weit effizienter als eine
elektrische Luft-WP, die dann mit einen COP von nur 2 bis 2,5 arbeitet.
So sind die 120% Wirkungsgrad
vergleichbar mit einer JAZ von ca. 3,6, obwohl der WP-Effekt nur bei ca. 20 oder
30% der Gesamtleistung liegt.
Bis 5 kW (von hier max. 10 kW) fährt das
Gerät zu 70 bis 80% des Jahres im 100%-tigen WP-Betrieb.
Technische
Daten der zeoTHERM
Nennwärmebelastungsbereich 4,7 - 10,2
kW
Vorlauftemperatur 20 - 75 °C,
empfohlen: < 40 °C
elektrische Leistungsaufnahme 200 W
B x H x T in mm 750 x 1.700 x 700
Transportgewicht (o. Verkleidung) 168
kg;
Betriebsgewicht 200 kg
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Preis
Der Gesamtpreis der Anlage (inkl.
Regelung, Speicher, Gas-BW- und WP-Heizteil, Kollektoren) soll lt.
Hersteller voraussichtlich in Höhe dem einer Luft-WP liegen, sofern ausreichend
große Stückzahlen produziert werden können.
Einsatz
- in gasversorgten Gebieten
- besonders für die Anforderungen im
Einfamilienhaus geeignet
- Zielsegment Neubau,
Niedertemperatur-Heizkreise
- modulierende Betriebsweise mit
einer Heizleistung von bis zu 10 kW
Vorteile
- Wirkungsgrad gegenüber
Solar-Brennwert System
um ca. 10 % besser
- ca. 20 % weniger Energieverbrauch
als ein reines Gas-BW-Gerät
- Zeolith-WP-Modul ist über die
gesamte Lebensdauer wartungsfrei
Entwicklungsstand (2010)
Serienreife, aber zu erwarten sind
noch einige Änderungen durch die Praxis.
Quellen:
HEIZUNGSJOURNAL SPECIAL 1/2 2010; pressebericht vaillant.pdf
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Für
wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen
Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.
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