Wärmepumpen 1

Kombination miteinander verbundener Kältemittelführender Teile, die einen geschlossenen Kreislauf bilden, in dem das Kältemittel zirkuliert, um Wärme zu entziehen und bereitzustellen.

Wenn die bei niedriger Temperatur entzogene Wärme pro Zeiteinheit, die Kälteleistung  der gewünschte Nutzen ist.

Wenn die bei höheren Temperatur abgegebene Wärmemenge pro Zeiteinheit, die Heizleistung Q_c der gewünschte Nutzen ist, bzw. auch, wenn beide Wärmeströme ganz oder teilweise Nutzleistung sind

• Unterkühlung: Kein Gas mehr vorhanden
• wichtig für Drosselventil, da dort hohe Geschwindigkeiten herrschen
• Gasblasen könnten platzen
• --> Erosion im Ventil 
• --> Regelfunktion eingeschränkt 

Überhitzung: Kältemittel vollständig gasförmig vor Verdichter

• Haushalt: Kleinwarmwasserbereiter Q<2kW 
• zur Heizung und Klimageräte Q∈1....120kW

• Industrie: 
• Brüdenverdichter+ Kochereianlagen
• Wärmepumpen Destillieranlagen
• Heiz-/Kühlwärmepumpe
• Abwärmepumpe

• Kompressionswärmepumpen
• Kombinierte Kompressions/Sorptionswärmepumpen
• Sorptionswärmepumpen 
• Thermokompressor
• Sonderformen

• Einstoff-Kompressionswärmepumpe (elektrisch, gasbetrieben, andere Antriebe)
• Kompressionswärmepumpen mit Lösungskreislauf
• Mehrstoff-Kompressions-Wärmepumpe

• Absorptionswärmepumpe
• --> mit Umformung hochwertiger Wärme
• --> mit Umformung minderwertiger Wärme

• Dampfstrahl WP 
• Magnetokalorische WP 
• Elastokalorische WP 
• Peltier-WP
• Rotations-WP

Wärmequelle/Wärmeträger

• Luft/Luft
• Wasser/Luft
• Luft/Wasser
• Wasser/Wasser
• Erdreich/Luft
• Erdreich/Wasser

• Bsp. A7/W35
• A7: Quelle
• A-Wärmeträger
• 7-Eintrittstemperatur

• W35: Senke
• W:Wärmeträger
• 35: Austrittstemperatur

• A: Air
• L: Luft
• W:Wasser/Water
• S: Sole
• B: Brine

• Monovalent
• Monoenergetisch
• Bivalent
• Bivalent alternativ
• Bivalent parallel

• Monovalent: WP als einziger Wärmeerzeuger
• Monoenergetisch: Ausschließlich ein Energieträger für Betrieb mehrerer Wärmeerzeuger (z.B. Strom WP+Heizstab)

Bivalent: neben WP weiterer Wärmeerzeuger mit anderem Energieträger im Heizssystem (z.B. WP-Strom; Brennwertkessel-Gas)

Bivalent alternativ: WP liefert bis festgelegte Leistung bzw. Außenlufttemperatur (Bivalenzpunkt) gesamte Heizwärme. Bei höherer Heizlast bzw. unterhalb des Bivalenzpunktes schaltet WP ab und 2. Wärmeerzeuger übernimmt vollständig

Bivalent parallel: WP liefert bis zu festgelegter Leistung bzw. Bivalenzpunkt gesamte Heizleistung. Bei höherer Heizlast bzw. unterhalb des Bivalenzpunktes schaltet 2. Wärmeerzeuger (parallel) dazu.

• Monovalente WP arbeiten nie im Betriebsoptimum sondern takten 
• --> Verdichter wird ständig ein- und ausgeschaltet
• --> Verschleiß durch mangelnde Schmierung

für die Temperaturen unterhalt des Bivalenzpunktes muss eine andere Wärmequelle gefunden werden

Bivalenzpunkt muss so ausgelegt werden, dass die zurückbleibende Energie möglichst gering ist

• Verfügbarkeit: uneingeschränkt, große Temperaturschwankungen
• Betriebsweise: monoenergetisch, bivalent
• Erschließung: Außen-keine; 
• Innen-Luftkanäle, Mauerdurchbruch, Abluft Wohnung 
• Leistung: 3-4 kW pro 1000m^3/h Außenluft 
• -->Luftstrom ca. 3000 m^3/h
• -->Einsatzgrenzen: -15...35°C
• -->Luft um 5 K abgekühlt

• Verfügbarkeit: ganzjährig
• Betriebsweise: monovalent

• Erschließung: Genehmigungsverfahren
• Förder- und Sickerbrunnen, 
• Brunnenpumpe
• Wasseranalyse 
• Brunnentiefe: 4...10 m
• Abstand min. 10m zw. Förder und Sickerbrunnen

• Temperaturen und Leistungswerte: 
• --> 5,6...6,7kW pro 1000 l Wasser
• --> Wasserstrom: 1800 l/h
• -->Grundwassertemperatur: 7...12°C geringe Schwankung
• -->Temperaturabsenkung max 6 K

• Verfügbarkeit: Ganzjährig
• Bodentemperatur: 0....17°C (ab 0,7m frostfrei) 
• Betriebsweise: monovalent

• Erschließung: 
• -->Kollektoren: flächig in 1,2...1,5 m Tiefe; ca. 0,3...
• -->Sonden: Bohrung ca. 30....max. 100m tief

• Temperaturen und Leistungswerte
• --> Kollektoren: 5...12°C
• -->8...10W/m^2 (trockener Boden) 
• -->16...30W/m^2 (bindiger, feuchter Boden)
• --> 32...40 W/m^2 (wassergesättigter Kies/Sand) 

• -->Sonden: 8....17°C
• -->20 W/m^2 (trockenes Sediment) 
• -->50W/m^2 (normales Festgestein) 
• -->70W/m^2 (Festgestein mit guter Wärmeleitfähigkeit)

• Altbau ohne Wärmedämmung: 120 W/m^2
• Neubau mit guter Wärmedämmung: 50W/m^2
• Niedrigenergiehaus: 30W/m^2

• Temperaturbereich Industrieanwendungen: 20...200°C
• Papierindustrie: Trocknen, Aufkochen, Bleichen
• Lebensmittelindustrie: Pausteurisieren, Sterilisieren, Destillieren, Trocknen
• Chemiekalien: Kompression, Destillation, Sieden
• Metalle: Trocknen, Beizen, Galvanisieren
• Kunststoffe: Spritzgießen 
• Textilien: Färben, Trocknen, Waschen
• Holz: Kleben, Pressen, Dampfen, Trocknen