Теплый насос: цены, виды, плюсы и минусы

Мнение экспертов: Тепловой насос — выбор, характеристики, отзывы

Что такое тепловой насос

Тепловой насос – это устройство, которое «поглощает» тепловую энергию окружающей среды и «производит» ресурс для нагрева воды и воздуха в помещениях. Принцип работы похож с принципом работы кондиционера или холодильника, цель которых – перенести тепло с одного места в другое.

Основные элементы конструкции:

• Помпа.
• Теплообменники.
• Испаритель.
• Компрессор.
• Расширительный клапан.

Чтобы купить тепловой насос и не разочароваться в работе системы, нужно хорошенько ознакомиться со всеми нюансами работы устройства.

Как работает тепловой насос

• Изъятое из внешней среды тепло проходит через нагревательный контур и нагревается до определённой температуры. Затем попадает во внутренний контур устройства, заполненный хладагентом и отдает тепло.
• Хладагент имеет низкую температуру кипения, проходя через испаритель он превращается из жидкого в газообразный.
• После испарителя газ попадает в компрессор, где давление увеличивается в 10-12 раз, растет и температура.
• После горячий газ поступает в конденсатор.
• Тепло передается отопительным приборам.
• После конденсации, когда температура хладагента опустилась, он опять начинает передвигаться к наружному блоку. Чтобы снизить давление хладагента предусмотрен расширительный клапан.
• Давление снижено, тепло из окружающей среды поглощено и опять начинается новый рабочий цикл.

Откуда тепловой насос берет тепло зимой?

Как получить +25°С в доме, если за окном -25°С?

Источник тепла – любой объект с температурой выше +1°С:

• Незамерзающий грунт.
• Вода в реке.
• Озеро под льдом.
• Вода из скважин.

Внутренний и наружный блок соединяются трубками, по которым перемещается хладагент. На каждом участке фреоновой магистрали своя температура и давление.

Управляя давлением можно контролировать процессы конденсации и испарения.

Когда тепло «всасывается» из окружающей среды, фреон испаряется, а в процессе конденсации «выбрасывается» уже в нужном месте. Поменяли направление движения хладагента и получили обогрев воздуха вместо охлаждения.

Корректировка давления системы – способ снизить температуру теплообменника до уровня, который будет ниже температуры на улице. То есть даже суровые условия позволяют устройству забрать тепло с улицы и передать хладагенту.

Некоторые установки способны работать и при -30°С.

Даже если тепловой насос не рассчитан на низкие температуры, без отопления и горячей воды дом не останется. Для этого в гидромодуле предусмотрен дополнительный электронагреватель.

Как выбрать тепловой насос

• Вначале определитесь, для чего нужна техника – вода, отопление или и то, и то.
• Тепловые насосы только на отопление
• Недорогие тепловые насосы предназначены для обогрева помещений. Такие модели применяются в домах и промышленных зданиях.
• Многофункциональные модели

Универсальные модели, способны:

• Нагревать воздух.
• Охлаждать воздух.
• Нагревать воду.
• Подогревать воду и охлаждать или греть воздух.

Установка эффективно работает при уличной температуре:

• Если на охлаждение: до +40°С.
• Если на обогрев: до -30°С.

*В технических характеристиках каждой модели указана граничная температура.

Чтобы реализовать функцию подогрева воды тепловой насос нужно укомплектовать накопительным бойлером косвенного нагрева. Бойлер может идти в комплекте или приобретаться отдельно.

Тепловой насос для отопления и воды

Если тепловой насос работает в комплексном режиме (вода+отопление), то нужно выбрать приоритетный режим. Если приоритет отопление, то вначале система работает на набор определенной температуры в помещении и только затем нагревает воду в бойлере.

В каких помещениях выгодно использовать тепловой насос

Устройства работают в паре не только с бойлерами, но и с теплыми полами, чиллерами-фанкойлами, солнечными батареями и другими термосистемами.

Тепловой насос для загородного дома

Это хорошее решение для частных домов, где проблемы с горячей водой или центральными системами отопления возникают часто. Поскольку тепловой насос работает за счет тепла, которое получает из окружающей среды, то такое решение получается довольно экономным.

Устанавливают тепловые насосы в домах площадью до 80-ти м². Отопить такое помещение за счет твердотопливного или газового котла – намного дороже. Простые электрические обогреватели потребляют много электроэнергии и создают некомфортные условия в помещении, поскольку сильно сушат воздух.

Тепловой насос для бассейна

Из-за высокой влажности поддерживать постоянную температуру в бассейне вдвойне сложно. К тому же количество посетителей в бассейне постоянно меняется, а значит, температура и воздуха, и воды колеблется. Тепловой насос позволяет постоянно корректировать этот параметр без вмешательства «оператора». Особенно удобно это, если оценивать объемы воды, температуру которой нужно поддерживать постоянно.

Для ресторанов и других заведений развлекательного характера

Установка таких климатических систем в ресторанах позволяет снизить затраты на отопление или охлаждение в 2-3 раза. Также тепловой насос помогает утилизировать тепло, которое выделяется в процессе приготовления еды, а значит, создает комфортные условия труда сотрудников.

Помимо этого, устройства можно объединять в комплексы и снабжать горячей водой и теплом или холодом строения разной этажности, разного назначения. В том числе и промышленные предприятия. Мощные модели стоят дорого и окупаются не сразу, но окупаются.

Какой тепловой насос лучше

Отзывы не всегда расскажут, какой тепловой насос лучше, ведь для каждого здания, помещения нужно искать свое решение. Однако самые популярные тепловые насосы в 2019 году это:

• Cooper & Hunter CH-HP12SINM.
• Cooper & Hunter CH-HP8.0SINK3.
• Cooper & Hunter CH-HP14SINK.

Что нужно оценивать при выборе теплового насоса

Мощность и площадь обработки

Если поставить тепловой насос мощностью, рассчитанной на помещение 30 м2 в дом, где площадь в 2 раза больше, то эффективность не будет ожидаемой. Чем выше мощность, тем дороже установка. Многие забывают об этом, обращая внимание на дешевые модели и думая, что и такие подойдут.

Также плохо выбирать мощный тепловой насос для небольших помещений. Такие модели более дорогие, а покупка просто не будет оправданной.

КПД

Этот параметр показывает соотношение взятого из окружающей среды тепла и тепла (или холода), полученного на выходе. Выше КПД – эффективнее работа установки.

Возможность работы и на воду, и на отопление

Поскольку не все модели способны подогревать воду, этот момент стоит уточнять. Хотя, если вы приходите к профессиональному консультанту, то вас и так спросят об этом.

Фирма производителя

На сайте «Холод-Сервис» представлены только американские модели. Это не значит, что другие бренды не выпускают оборудование. Однако предложения именно американских компаний собирает лучшие отклики пользователей.

Сколько стоит насос – не тот параметр, на который нужно ориентироваться при выборе. Пытаясь сэкономить и покупая не совсем то, что необходимо на самом деле, в итоге вы потратите больше.

Кто должен и как установить тепловой насос

Установка тепловых насосов – дело специалиста, знающего, где установить лучше, как провести фреоновую магистраль, как закрепить. Лучше покупать и заказывать монтаж у одной фирмы. Почему? Если вдруг с оборудованием что-то случается и в работе происходит сбой, то компания несет полную ответственность за проданный и установленный продукт. Если кто-то один продает, а другой устанавливает, то определить чья вина в поломке климатической системы уже сложнее.

Монтаж таких систем проще установки иного оборудования.

Нет затрат на бурение скважин, а также траты времени на получение разрешений, монтаж дымоходов и вентиляционных коробов.

Для наибольшей эффективности системы важно правильно обустроить геотермические источники тепла.

Кто проводит обслуживание тепловых насосов

Ремонт оборудования дорогой и легче позаботиться о «профилактике» – своевременном обслуживании техники. Компания «Холод-Сервис», например, проводит ежегодное обслуживание климатических систем, проверяя: герметичность соединений, состояние хладагента, степень износа компрессора и много других моментов. Благодаря таким проверкам обнаружить “слабые места” техники можно еще до того, как проблема станет серьезной. И провести мелкие работы по обслуживанию – намного дешевле, чем заменить компрессор или починить другой важный элемент.

Сколько стоит тепловой насос

Цена теплового насоса – не самый приятный момент при выборе установки. Стоимость оборудования зависит от сложности конструкции, наличия определенных функций, мощности, КПД, фирмы-производителя.

Самые популярные модели – Cooper&Hunter, американского производства. Цену «продукта» этого производителя нужно уточнять.

7 причин купить тепловой насос

1. Возможность получить горячую воду и теплый воздух в домах, где нельзя провести горячее водоснабжение.
2. Отменная альтернатива котлам, которые сильно загрязняют окружающую среду угарным газом, копотью.
3. Экономное потребление электричества, не только из-за низкого потребления электричества, но и благодаря наличию уникальных функций. Например, опции: «Выходной день», которая срабатывает за отсутствия жителей дома (компрессор переходит в энергосберегающий режим).
4. Для монтажа не нужно много места. Установки не отнимают квадратные метры участка. Наружный блок крепится на стене здания, а гидромодуль размером с обычный котел присоединяется к стене в помещении.
5. Монтаж не требует согласований и бумажной волокиты.
6. Взрыво- и пожаробезопасность.
7. Работой климатической системы можно управлять на расстоянии, используя для этого телефон и интернет.

Перед тем, как приобрести тепловой насос у компании “Холод-Сервис”, вы можете заказать бесплатный выезд на замеры. Предложение действительно для Хмельницкой, Черновицкой и Тернопольской областей.

Все правда о тепловых насосах: victorborisov — LiveJournal

Этой осенью наблюдается обострение в сети по поводу тепловых насосов и их применения для отопления загородных домов и дач. В загородном доме, который я построил своими руками, с 2013 года установлен такой тепловой насос. Это полупромышленный кондиционер, способный эффективно работать на обогрев при уличной температуре до -25 градусов по Цельсию. Он является основным и единственным отопительным прибором в одноэтажном загородном доме общей площадью 72 квадратных метра.

За спиной уже 3 года полноценной эксплуатации теплового насоса по его прямому назначению и сейчас я хочу поделиться своими впечатлениями. Я провел расчеты и был шокирован — такого результата никто не ожидал!

2. Коротко напомню предысторию. Четыре года назад был куплен участок 6 соток в садовом товариществе, на котором, я, своими руками, без привлечения наемной рабочей силы, построил современный энергоэффективный загородный дом. Предназначение дома — вторая квартира, расположенная на природе. Круглогодичная, но не постоянная эксплуатация. Требовалась максимальная автономность в совокупности с простой инженерией. В районе расположения СНТ отсутствует магистральный газ и на него рассчитывать не стоит. Остается привозное твердое или жидкое топливо, но все эти системы требуют сложной инфраструктуры, стоимость возведения и содержания которой сопоставимо с прямым отоплением электричеством. Таким образом выбор уже был частично предопределен — электрическое отопление. Но здесь возникает второй, не менее важный момент: ограничение электрических мощностей в садовом товариществе, а также достаточно высокие тарифы на электроэнергию (на тот момент — не «сельский» тариф). По факту на участок выделено 5 квт электрической мощности. Единственный выход в данной ситуации — использовать тепловой насос, который позволит сэкономить на отоплении примерно в 2,5-3 раза, по сравнению с прямой конвертацией электрической энергии в тепловую.

Итак, переходим к тепловым насосам. Они различаются по тому, откуда они забирают тепло и по тому, куда его отдают. Важный момент, известный из законов термодинамики (8 класс средней школы) — тепловой насос не производит тепло, он его переносит. Именно поэтому его КОП (коэффициент преобразования энергии) всегда больше 1 (то есть тепловой насос всегда отдает тепла больше, чем потребляет из сети).

Классификация тепловых насосов следующая: «вода — вода», «вода — воздух», «воздух — воздух», «воздух — вода». Под «водой» указываемой в формуле слева подразумевается отбор тепла от жидкого циркулирующего теплоносителя проходящего по трубам находящимся в земле или водоеме. Эффективность таких систем практически не зависит от времени года и температуры окружающего воздуха, но они требуют дорогостоящих и трудоем

Тепловые насосы: недостатки, преимущества и разновидности

Перед строительством собственного жилья хозяевам приходится обдумывать множество вещей. Одним из самых важных вопросов, встающих перед ними, становится выбор системы обогрева помещений и способ получения горячего водоснабжения. Так как электроэнергия постоянно дорожает, владельцам приходится рассматривать и изучать потенциальные альтернативные источники. Например, солнечные коллекторы или тепловые насосы (ТН). Несмотря на то, что оборудование нельзя назвать новым, у нас оно появилось сравнительно недавно, поэтому его устройство незнакомо, непривычно, непонятно. Поэтому разобраться в том, что такое тепловые насосы, оценить серьезность недостатков и их неоспоримые преимущества, необходимо.

Как работает тепловой насос?

ТН — парокомпрессионная установка, забирающая тепло у холодных источников. Чтобы понять принцип действия чудо-конструкции, надо вспомнить о том, как функционирует холодильник, который тоже можно назвать небольшим тепловым насосом. Продукты с комнатной температурой помещаются в агрегат, затем тепло выкачивается из камеры и скапливается во внешнем радиаторе, отдающем его помещению. По этой причине для нормальной его работы нужно оставлять между стеной и прибором свободное место.

Подобный принцип, который называют циклом Карно, используется и в бытовых кондиционерах. Для тепловых насосов тоже характерно извлечение тепловой энергии из окружающей среды: из воздуха, грунта, подземных вод или водоемов. Передача тепла происходит за счет конденсации, испарения хладагента. В тепловых насосах, как и в холодильниках, в этой роли также чаще выступает фреон.

Любой тепловой насос имеет испаритель, конденсатор, и компрессор, повышающий давление. Все приборы соединены трубопроводом в единый замкнутый контур. По этим трубам циркулирует фреон — углеводород, у которого температура кипения очень низкая. В холодной части контура он находится в жидком состоянии, в теплой — превращается в газ.

Теперь надо рассмотреть, как работает тепловой насос. Двигаясь по источнику тепла (например, по трубам, уложенным в грунт) теплоноситель нагревается на несколько градусов даже в том случае, если температура мала и составляет всего 4-5°. Потом он поступает в испаритель и отдает тепло во внутренний контур системы, которая заполнена фреоном. Даже небольшого количество тепла хватает для перехода хладагента из жидкого состояния в газообразное.

Хладагент, превратившийся в пар, поступает в компрессор, где он сжимается. Повышение давления приводит к повышению его температуры. Далее горячий фреон следует в конденсатор, где отдает тепло тому теплоносителю, который функционирует в системе отопления дома. Им может быть вода, воздух, тот же фреон. Нагретый теплоноситель поступает с систему горячего водоснабжения и отопления, а хладагент, отдавший тепло, охлаждается, превращается в жидкость, поступает в испаритель, в котором снова нагревается, и кругооборот его в контуре повторяется.

Преимущества или недостатки?

Так как данные устройства появились у нас относительно недавно, многие россияне до сих пор относятся к ним с большим недоверием. В США, Европе и Японии их используют давно и успешно. Однако нельзя сказать, что такое оборудование для нашей страны абсолютная загадка, «терра инкогнита».

В СССР тоже проводились эксперименты, касающиеся таких альтернативных источников энергии. Однако широкого распространения эта технология так и не получила. Поэтому важно понять, почему, и имеет ли большой смысл замена привычных систем на эко-новинку? Приставка «эко» в этом случае может означать как экологию, так и экономию.

Достоинства

Первое и несомненное преимущество тепловых насосов — значительная экономия электроэнергии. Да, им, в отличие от солнечных коллекторов, она необходима, однако в гораздо меньших количествах. Например, электрический котел (или обогреватель) забирает столько же энергии, сколько выдает тепла. Тепловой насос, наоборот, тратит минимум электроэнергии, а тепла производит в три-семь раз больше. Оборудование может потратить 5 кВт/ч, однако тепла оно выделяет не менее 17 кВт/ч. Высокий КПД — самое привлекательное качество тепловых котлов.

Другие плюсы установки альтернативной системы:

1. Серьезная экономия на энергоносителях. Цены на все виды топлива неумолимо растут, а тепловой насос позволит получать большее количества тепла при сократившихся расходах на электроэнергию.
2. Возможность установки в любой местности, так как источником тепла способны стать воздух вода либо грунт. Особенно актуально оборудование для участков, расположенных далеко от газовой магистрали.
3. Реверсивность установки. Тепловые насосы универсальны. Зимой они обеспечивают тепло, жарким летом дают возможность обеспечить помещению прохладу. Однако такой функцией оснащают не все модели.
4. Долговечность. Оборудование, за которым ухаживают должным образом, способно бесперебойно работать 25-50 лет. Замена компрессора может потребоваться раз в 10-15 (максимум 20) лет.
5. Возможность использования в любых условиях: там, где нет электричества, устанавливают бензиновый либо дизельный двигатель.
6. Экономия на техническом обслуживании. Оборудование не потребует на него больших расходов.
7. Бесперебойная работа при температуре -15°.
8. Полная автоматизация теплового насоса.
9. Безопасность для окружающей среды.
10. Бесплатность источника тепла.

Помимо плюсов есть у систем и слабые стороны.

Недостатки

К ним относится:

1. Цена тепловых насосов и стоимость обустройства геотермальной системы. Причем окупится оборудование далеко не сразу. Владельцам придется ждать как минимум 5 лет. Исключение — воздушные устройства, не требующие дополнительных вложений.
2. Необходимость добавления дополнительного источника тепла в тех регионах, где температура нередко бывает ниже -20°. Такая система называется бивалентной. Если не справляется тепловой насос, то подключается теплогенератор (газовый котел, электрообогреватель).
3. Экологичность, все же находящаяся под вопросом. Для человека угрозы нет, но она существует для экосистемы. Например, в грунте живут микроорганизмы — анаэробы. При сильном охлаждении пространства около труб им грозит неминуемая гибель.
4. Почти необходимость обеспечить в доме трехфазную электросеть. Для исправной работы теплового насоса надо свести к минимуму перепады напряжения, которые способны спровоцировать поломку установки.

Оптимально использование такого оборудования в системах, где низкотемпературный теплоноситель, пример — «теплый пол».

Чтобы понять, целесообразна ли покупка и установка теплового насоса, владельцам придется оценить все плюсы и минусы. Главные «противники» — экономия электроэнергии (топлива) и серьезные расходы на приобретение и установку. К существенным минусам ТН относят низкий КПД в холодное время года, однако есть модели, которые могут вырабатывать тепло даже при -35°. Но заплатить за них придется еще дороже.

Стоит ли тратиться на покупку и установку ТН? Каждый решает сам. Единоразовое вложение даст шанс навсегда забыть о больших счетах за отопление. Кроме того, в пользу оборудования свидетельствует его полная безопасность для жильцов, и почти полная — для окружающей среды.

Тепловые насосы: виды систем

Если решения принято в пользу этой альтернативы, то следующий шаг — знакомство с разновидностями таких систем. Их существует несколько. Воздушные (аэротермальные) установки забирают тепло из воздуха, геотермальные используют тепловую энергию земли, гидротермальные — наземных/подземных вод.

Воздушные

Аэротермальные насосы используют тепловую энергию воздуха, находящегося снаружи здания. Эта конструкция максимально проста, поэтому дополнительное оборудование ей не требуется. Воздух сразу поступает в испаритель, там он передает тепло хладагенту, а тот, в свою очередь, теплоносителю внутри дома.

Из-за простоты системы затраты на нее минимальны, однако в этом случае самой важный критерий — производительность установки, но она сильно зависит от температуры внешней среды. В тех регионах, где зимы теплые (от 0° до +5°), такое оборудование будет самым экономичным вариантом из всех возможных.

Если температура зимой в местности, где стоит дом, нередко минует отметку -15°, то тепловые насосы использовать попросту не имеет смысла: производительность ТН в холода сильно падает, а об окупаемости его даже думать не придется. В этом случае рациональнее включать традиционный электрообогреватель либо котел.

Другой «влиятельный» фактор — влажность воздуха. В тех районах, где он сухой, а температура зимой не падает ниже -15°, тепловые насосы устанавливать можно. Холодному, влажному климату такое оборудование противопоказано: тепловые установки не смогут эффективно работать из-за обмерзания и обледенения.

Водяные

Эти гидротермальные источники тепла могут использоваться по-разному.

1. Река, озеро или море. В этом случае коллектор располагают на дне водоема. Эти трубы с жидкостью-антифризом притапливают грузом. Так как температура теплоносителя высока, то оборудование обещает серьезную экономию. Однако целесообразно делать такую установку лишь в тех домах, которые расположены не расстоянии 50 метров, но не более, так как эффективность оборудования уменьшается с каждым лишним метром.
2. Канализационные стоки. Коллектор, установленный в них, можно использовать как для отопления частных и многоэтажных домов, так и для систем горячего водоснабжения. Этот способ с успехом применяют в некоторых российских городах, чаще для обеспечения обогрева и ГВС промышленных зданий.
3. Грунтовая, скважинная вода. Это система предполагает наличие двух колодцев. Из одного воду забирают, в другой сбрасывают. Такая установка сложна в монтаже и трудозатратна.

Самые лучшие условия у тех, кто живет недалеко у глубокого водоема. Если климат позволяет, а дом расположен у реки, озера или на побережье, то шанс получить бесплатное отопление и ГВС упускать нельзя.

Грунтовые

Это самый практичный вариант: грунт — стабильный источник, который накапливает тепло в течение сезона. На 10-метровой глубине температура неизменна, она составляет +10 °. С каждым метром она падает примерно на один градус: на расстоянии 5-7 метров от поверхности земли температура земли может колебаться в минимальных пределах — От +5 до +8°.

Если говорить о способах «добычи» тепла, то их есть два — горизонтальный и вертикальный.

Горизонтальный коллектор

Этот коллектор — труба, расположенная параллельно поверхности земли. Глубину для нее рассчитывают отдельно для каждого конкретного участка. В одних случаях ее закладывают на глубине 1-1,2 м, либо ниже уровня промерзания грунта (1,5-1,7 м), в других — еще глубже — на 2-3 м. Последний вариант дает возможность обеспечить большую стабильность температуры. Иногда для максимальной эффективности системы устраивают двойной коллектор — двухслойный.

Трубы для коллектора используют разные: их диаметр может быть 25, 30, 32 либо 40 мм. Возможная форма коллектора — зигзаг, змейка, петли, спирали. Минимальное расстояние между соседними трубами 600 мм, чаще оно составляет 800-1000 мм. Удельный теплосъем полностью зависит от характеристик грунта:

• сухой песок — 10 Вт/м, такая же глина — 20 Вт/м;
• глина средней влажности — 25 Вт/м;
• глина, в которой содержится много воды, — 35 Вт/м.

Чтобы было понятно, какие площади должен занимать такой коллектор, лучше привести самый показательный пример, для участка с влажной глиной. В этом «тяжелом российском случае» для отопления дома в 100 м² потребуется конструкция, имеющая площадь 400 м². Мало кто может позволить такие масштабные работы. К тому же на этом участке не должно быть никаких построек.

В трубы коллектора закачивают специальную жидкость — антифриз, который еще называют «рассолом». Например, раствор пропиленгликоля или этиленгликоля (30%). Антифриз забирает у грунта тепло, затем следует к тепловому насосу, где отдает его хладагенту. Затем «охладевший» раствор снова возвращается под землю.

Вертикальный зонд

Эта конструкция серьезно экономит площадь участка, зато глубина его значительна. Есть два варианта — одна U-образная труба или их система. В первом случае ее заглубляют на 80-100 м, затем заливают бетонным раствором. Во втором несколько конструкций соединяют и закапывают на глубину «всего» 20 м.

Так как бурение на большую глубину требует «дозволения» властей, обещает расставание с большой суммой, то чаще используют несколько труб-зондов, расположенных не так глубоко. Расстояние между ними — 5-7 м. В этом случае удельный теплосъем с коллектора-зонда зависит от породы:

• сухие осадочные породы — 20 Вт/м;
• каменистая почва — 50 Вт/м;
• осадочные породы, насыщенные водой — 50 Вт/м;
• каменистая почва с высоким уровнем теплопроводности — 70 Вт/м;
• грунтовые подземные воды — 80 Вт/м.

Достоинства вертикальных зондов — меньшая площадь, максимальный теплосъем и стабильная температура, а значит, большая эффективность за счет глубины, которая является минусом, так как требует больших трат на обустройство вертикального коллектора.

Как выбрать тепловой насос?

Если тепловые насосы кажутся владельцам дома перспективными системами, то оценивать любую модель надо по нескольким критериям. К ним относятся:

• размеры отапливаемого дома;
• климатические условия в местности;
• наличие рядом с доступных источников;
• желание потратить на оборудование ту или иную сумму.

Каждый пункт этого небольшого списка влияет на выбор класса модели. Большой дом требует максимально мощного оборудования, а оно означает как серьезные расходы, так и трудозатраты. Вид источника напрямую влияет на качество будущего отопления. Регионы с холодным климатом значительно ограничивают список кандидатов, а иногда вовсе не позволяют обустройство такого экологичного оборудования. Платежеспособность, возможность сразу расстаться с большой суммой — самый главный «ограничитель» для тепловых насосов на российских просторах.

Расчет мощности установки

Мощность ТН зависит от многих факторов. В список входит предполагаемый объем теплоотдачи системам дома, площадь поверхности змеевиков в конденсаторе и испарителе, объем хладагента. По этим причинам целесообразнее доверить расчет мощности специальным программам, которые учитывают и другие данные.

Самый популярный вариант — использование онлайн сервисов-калькуляторов. В них требуется ввести такие параметры:

• для расчета объема — общую площадь здания, высоту потолков;
• регион, где построен дом — для определения среднегодовой температуры;
• степень утепления объекта — для определения производительности установки.

Для расчета используются коэффициенты: в них преобразуют два последних параметра. Затем их умножают на объем помещения. Полученный результат сравнивают с таблицей, в которой мощность насоса связана с объектом.

Обычно получаются такие значения:

• чтобы отопить дом, имеющий площадь 100-150 м², необходим тепловой насос мощностью 5-8 кВт, а для подогрева воды потребуется запас по мощности — 12-16 кВт;
• для отопления здания площадью 350 м² понадобится прибор, который сможет обеспечить 28 кВт.

Понятно, что цифры все же получаются приблизительными, однако ориентироваться на них можно.

Советы

Так как оборудование это дорогое и его нельзя назвать элементарным, покупка теплового насоса — дело ответственное. Чтобы выбрать идеальный агрегат, надо:

• сначала провести все расчеты, создать проект, но всю работу с цифрами, а также проектирование следует доверить профессионалам;
• весь комплекс услуг — монтажные работы и сервисное обслуживание — заказывать в одной компании, которая будет ответственна за работу системы;
• проверять всю документацию: как самого оборудования, так и фирмы, которая будет заниматься «установкой установки»;
• при выборе модели отдавать предпочтение высококачественной продукции европейских производителей.

Тепловые насосы — оборудование, которое в теплых регионах можно и нужно рассматривать в качестве достойной альтернативы традиционным системам. Число таких установок ежегодно растет во многих странах мира. Безусловно, за ними будущее, ведь ресурсы Земли не бесконечны.

В России самая большая беда не дороги и не слишком умные люди, это цены. Однако есть надежда, что ситуация со временем изменится, и безопасное оборудование станет более доступным. Для уменьшения расходов на электричество можно задействовать две системы — ТН и солнечный коллектор (для лета) или тепловой насос и теплогенератор (для зимы), но в этом случае траты возрастут.

Поближе познакомиться с безопасными системами поможет это видео:

принцип работы, типы и применение тепловых насосов для отопления дома

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно.

Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, существовали еще в Советском Союзе. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы бытового теплонасоса основан на том факте, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии. Этот запас прямо пропорционален массе и удельной теплоемкости тела. Если в этом контексте обратить внимание, например, на моря, океаны, подземные воды, обладающие огромной массой, можно прийти к выводу, что их грандиозные запасы тепловой энергии можно частично использовать для отопления домов без ущерба мировой экологической обстановке. «Взять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если охладить его. Грубый расчет выделяемого при этом тепла возможен по формуле: Q = C*M*(T2 − T1), где Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, T1 − T2 − температура, на которую было произведено охлаждение тела. Формула показывает, что при росте массы теплоносителя разница температур может быть небольшой. Например, охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0 ^o С, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 ^o С.

Типы тепловых насосов

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

• Компрессионные . Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.
• Абсорбционные . Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

• Геотермальные . Тепловая энергия берется из грунта или воды.
• Воздушные . Тепло извлекается из атмосферы.
• Использующие вторичное тепло . В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

• Тепловые насосы «воздух-воздух» . Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
• Тепловые насосы «вода-вода» . Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
• Тепловые насосы «вода-воздух» . Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
• Тепловые насосы «воздух-вода» . Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
• Тепловые насосы «грунт-вода» . Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
• Тепловые насосы «лед-вода» . Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Сферы применения и степень распространения

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

• Экономичность . Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии.
• Простота эксплуатации.
• Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности.
• Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования.
• Компактность и бесшумность , что делает тепловой насос привлекательным для отопления частного дома.

По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, до недавнего времени европейский рынок этого оборудования был в основном сосредоточен во Франции. В последние несколько лет рынки стали расширяться в Германии, Великобритании и Восточной Европе. По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общий недостаток тепловых насосов – не очень высокая температура нагреваемой воды. Как правило, она составляет 50-60 ^o С.

Это интересно!

Впервые в Москве теплонасосная система горячего водоснабжения для многоэтажного дома была сдана в эксплуатацию в микрорайоне Никулино-2 в 2002 г. Проект был реализован при участии Министерства обороны РФ.

Стоимость оборудования

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавит вас от этих проблем и существенно сэкономит ваши средства. Чтобы провести газ в Подмосковье, потребуется около $20 000, и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты вырастут в несколько раз! Помимо этого, придется учесть скорость работы отечественных газовщиков. Установка теплового насоса «под ключ» стоит от $15 000, а работы занимают всего 2-3 недели.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

особенности устройства и принцип работы, виды и схема подключения оборудования

Первые теплонасосы создали более полувека назад, сейчас их изготовление переросло в отдельную отрасль. Во всем мире работают сотни производителей тепловых насосов, предлагающих огромное количество разных моделей с большим набором различных функций. Сегодня теплонасосы — основной способ отопления в европейских странах. Это обусловлено множеством преимуществ этого оборудования.

Принцип действия

Принцип действия теплонасосов простой. В основе работы находится способность хладагента поглощать или передавать тепло с учетом изменения своего агрегатного состояния. По сути, термонасосы практически не отличаются от холодильных установок.

Схематично теплонасос можно представить в виде системы, которая имеет три контура:

• В первом контуре расположен тепловой носитель, который переносит энергию от источника низкопотенциального тепла.
• В следующем циркулирует хладагент. Он может испаряться, забирая тепловую энергию из первого контура, или заново конденсироваться, передавая тепло третьему контуру.
• В последнем контуре циркулирует теплоприемник (обычно вода), который переносит тепло по батареям для отапливания дома.

То есть жидкий фреон поступает в испаритель, в котором преобразуется в газообразное состояние. Требуемая энергия для прохождения этого процесса забирается у теплового носителя, который циркулирует по первому контуру. Затем нагретый на 2−3 градуса газообразный фреон поступает в компрессор, основное предназначение которого — сжатие газа.

Давление газа увеличивается, причем он сильно нагревается (на входе температура может составлять 7−12C, а на выходе более 50C). Далее горячий газ переходит в конденсатор и передает тепло отопительной системе, переходя при этом в жидкое состояние. После лишнее давление сбрасывается спусковым клапаном, и цикл повторяется.

Основные виды

Тепловая энергия, которая расходуется на отопление загородного дома и для подачи горячего водоснабжения, это результат преобразования энергии из внешней среды при помощи термонасоса. Помпа концентрирует эту низкотемпературную энергию и переносит ее по отопительной системе.

Чаще всего бытовые насосы используют тепло солнечного освещения или тепло поверхности Земли, которое скапливается в верхних частях земной коры или подземных водах на протяжении года. То есть по конструкции все теплонасосы можно разделить на воздушные, водяные и грунтовые.

Грунтовые помпы

Этот вид насосного оборудования получает тепло от грунта. Температура земли на глубине более 3 м почти не подвергается сезонным перепадам. По замкнутому контуру труб, устроенным в грунте, циркулирует этанол или антифриз. Трубопровод теплообменника можно прокладывать в грунте горизонтальным или вертикальным способом.

Трубы при горизонтальной системе нужно установить в землю ниже промерзания грунта (чаще всего это 1,6−2,1 м). Теплообменник этого типа занимает значительную площадь. Так, для отопления дома в 100 м² требуется примерно 10−20 м² земли.

На участке, который занят коллектором, можно высаживать только те растения, у которых корневая система не уходит в грунт очень глубоко, также запрещается сооружать какие-то капитальные постройки.

При устройстве вертикального теплообменника трубы устанавливают перпендикулярно уровню земли и погружают в грунт примерно на 150−220 м. Число монтируемых зондов будет зависеть от мощности обогревательной системы. То есть для отопления дома 100 м² потребуется 2 зонда длиной примерно 90 м, находящихся друг от друга с интервалом 4−6 м.

Для установки этого теплообменника не потребуется много места, можно сделать скважины на любом участке, где это возможно. Основной недостаток вертикальных систем — дорогая стоимость бурения глубоких скважин.

Водяное оборудование

Этот вид помп «забирает» энергию у подземных вод. Такой тепловий насос характеризуется высокой эффективностью и хорошей стабильностью. Это обусловлено отличной теплоотдачей внутри системы и постоянным термальным режимом подземных вод.

Естественно, требуется чтобы на территории участка находился в большом количестве этот водоносный слой (желательно не глубже 35−45 м). Также условием установки водяного оборудования является минимальное содержание в подземных водах железа и солевых примесей.

Наличие условий является основной причиной того, что такие теплонасосы, невзирая на их привлекательность, монтируются редко (примерно 6−7% от общего количества).

Воздушные агрегаты

В плане простоты установки воздушный тепловой насос для отопления дома имеет значительное преимущество, в отличие от своих аналогов. Для использования воздуха в качестве источника теплой энергии не потребуется бурить скважины либо выполнять иные масштабные земельные работы. То есть воздушная помпа в установке обходится намного дешевле, чем другие два вида насосов.

Невзирая на это огромное преимущество у воздушного оборудования существует один серьезный недостаток. Эта помпа может эффективно работать только при температуре воздуха выше -17C. Снижение температуры ниже установленной границы, что зимой часто случается во многих регионах, приводит к значительному уменьшению коэффициента эффективности этого оборудования.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации (эффективности) — это соотношение выработанной помпой тепла с учетом затраченного электричества (то есть КПД термонасоса). У разных видов насосов этот коэффициент отличается:

• В случае водяного оборудования коэффициент равняется 5 независимо от сезона. Это обозначает, что во время потребления 1 кВт/ч электричества система выдает 5 кВт/ч тепловой энергии.
• У грунтовых помп коэффициент меньше — 4,1−4,5.
• Самый низкий коэффициент у воздушных насосов, причем эффективность значительно зависит от температуры воздуха. Так при 0C размер коэффициента равняется примерно 3,6, а при -17C он не более 1,6.

При выборе теплового насоса для отопления это один из важных параметров, на который непременно нужно обратить внимание.

Использование с учетом климата

Воздушный тепловой насос для дома подходит для использования только в ограниченном количестве регионов, то есть в тех местах, в которых температура воздуха в зимнее время практически не опускается ниже нуля градусов. Естественно, для жителей Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока это оборудование не подходит.

Для установки водяных термонасосов существует множество ограничений. Но основная особенность заключается в том, что больше половины территории государства расположена в зоне вечной мерзлоты. Поэтому даже если и есть на участке этот водоносный слой, находящийся не очень глубоко, то все равно эти подземные воды полностью замерзли и имеют форму льда, соответственно, не подходят для отопительных систем.

Так, многим владельцам коттеджей нужно рассчитывать только на грунтовый теплонасос. Причем в условиях многих климатических регионов лучше всего подходит система с вертикальным коллектором, которая позволяет пробурить скважину до глубины, где температура относительно стабильна.

Применение для охладительных систем

Большим преимуществом термонасосов является то, что это оборудование может не только отапливать здание, но и охлаждать помещение.

Конструктивное решение возможности охлаждения зачастую интегрировано в теплонасос изначально, на этапе производства, и почти у всех изготовителей существую модели насосов, которые умеют кондиционировать дом (функция Natural Cooling).

Если насосное оборудование не имеет эту возможность, то его можно переделать. Для этого дополнительно потребуется смонтировать гидравлическую развязку, которая устанавливается вне насоса. Этот вариант не потребуют значительных капиталовложений.

Подавать генерируемый холод в здание можно различными способами. Такую функцию можно возложить на охлаждающие панели, устанавливаемые на поверхности стен, «холодный» теплый пол, отопительные радиаторы или фанкойл — агрегат, где в корпусе находится обдуваемый с помощью вентилятора теплообменник.

Для горячего водоснабжения

Все термонасосы могут не только отапливать помещение, но и круглый год подавать горячую воду. Но нужно учесть, что это оборудование является низкотемпературным, соответственно, температура воды в водонагревателе будет не более 40−50C. То есть объем бойлера обязан быть больше, чем во время эксплуатации обычной системы отопления. Поэтому может потребоваться жесткая экономия горячей воды в зимнее время.

Этот факт необходимо учесть при проектировании месторасположения и соответствующей площади для котельной. Также во время выбора бойлера нужно не забывать, что для этого потребуется специальное оборудование, которое рассчитано на работу с тепловыми насосными установками. Основное отличие этого бойлера от традиционного — большая площадь теплообменника, требующаяся для эффективной передачи тепловой энергии от термонасоса.

Со встроенным ТЭНом

Часто во время производства изготовители дополнительно встраивают в теплонасосы электрические нагреватели. Это позволяет при необходимости переходить на альтернативный для термонасоса источник энергии — электричество.

Это объясняется следующими факторами. Выбор теплонасоса для отопительной системы производится с учетом разных параметров, в частности и особенностями климата конкретного региона. Причем является нецелесообразным монтировать оборудование с избыточной мощностью. Просто экстремальные заморозки случаются редко.

Как показала практика, самым экономным способом «добрать» в эти холодные дни требуемую мощность — это электроэнергия. Это дешевле, чем изначально монтировать насос повышенной мощности. Наличие электрического нагревателя позволяет исключить необходимость устанавливать более мощный насос, чем это необходимо.

Для хозяев грунтовых или водяных теплонасосов установленный ТЭН не является необходимостью. Совершенно по-другому происходит ситуация с воздушным оборудованием. При температуре -17C этот насос будет малопроизводительным. Установка дополнительного теплового генератора в этом случае целесообразна.

Особенности выбора

Теплонасос — это устройство технически сложное и довольно дорогостоящее, потому подходить к приобретению этого оборудования нужно очень тщательно. Существует ряд рекомендаций, которые смогут в этом помочь:

1. Не стоит приступать к выбору теплонасоса без предварительного выполнения расчетов и разработки проектной документации. Не соблюдение этого правила может являться причиной серьезных ошибок, и исправить их можно будет только с помощью значительных дополнительных материальных затрат.
2. Доверить разработку проекта, установку и гарантийное обслуживание термонасоса и отопительной системы следует лишь профессиональной компании. Для начала нужно проверить наличие всех требуемых документов строительной организации, портфолио уже установленных систем, сертификаты на реализуемое оборудования. Лучше всего чтобы полностью комплекс требуемых работ производила одна фирма, которая в этом случае несет всю ответственность за установленную отопительную систему.
3. Желательно выбирать теплонасос от европейского производителя. Отличие по стоимости при выборе российских или китайских устройств незначительное. Во время разработки сметы стоимости работ по установке, запуску и наладке всей отопительной системы разница в цене почти незаметна. Но европейское оборудование надежней в эксплуатации, так как завышенная стоимость насосного оборудования — это только результат использования качественных материалов и современных технологий.

Тенденции к увеличению цен на природный газ, а также дорогостоящее подключение к тепловым и электрическим сетям, безусловно, являются основными факторами, дающими толчок популяризации теплонасосов. Сегодня многие застройщики и хозяева частных владений прибегают к установке альтернативных отопительных систем. И их количество ежегодно увеличивается.

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Тепловой насос для отопления дома – принцип работы, особенности, виды

Многих интересует, как работает тепловой насос для отопления дома. В статье мы доступно опишем принцип работы теплонасоса для обогрева жилья, виды тепловых насосов, их особенности.

Свои вопросы и замечания вы можете оставить в комментариях. Мы постараемся отреагировать на них как можно быстрее.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома

Тепловой насос (теплонасос, термопомпа, ТН) – оборудование для обогрева дома, коттеджа, дачи, апартаментов или квартиры. Он генерирует тепло из среды (воды, воздуха, земли) и переносит его в здание.

За счет того что ТН не производит тепло, а переносит его из одной среды в другую, его эффективность более 100% и может достигать 1000%. КПД теплового насоса – его отличие от систем получения тепла, таких как:

Есть два типа тепловых насосов – компрессорные (компрессионные) и абсорбционные. Но последние используют в промышленности – они еще не распространились на частные домовладения. Поэтому рассмотрим только компрессорные (парокомпрессионные) тепловые насосы.

Простыми словами можно описать принцип действия теплового насоса для отопления дома так: «холодильник наоборот». Как функционирует последний, вы можете прочиталь в статье о принципе работы холодильника. Для переноса тепла в нем служит теплоноситель (хладагент, фреон).

Схематический принцип работы и циркуляции хладагента в тепловом насосе

Теплоноситель попадет в испаритель (радиатор, магистраль, поле, скважину), где нагревается от окружающей среды. Далее его сжимает компрессор, в котором повышается его давление и температура.

В случае с грунтовыми и водяными тепловыми насосами, теплоноситель получает тепловую энергию от рассола, который циркулирует в трубах, погруженных в воду, или уложенных в грунте.

После компрессора теплоноситель отдает тепло в воздух, воду или другой теплоноситель, которые используются для отопления здания. Охлажденный теплоноситель попадает в конденсатор, в котором он охлаждается.

Этот цикл повторяется снова и проходит в замкнутом виде. На приведенном ниже видео показан принцип работы теплового насоса:

Особенности разных видов теплонасосов

Воздушные – самые дешевые из тепловых насосов, имеют низкую производительности зимой и высокую летом. Это обусловлено тем, что температура воздуха сильно зависит от сезона. Они просты в монтаже и подключении, их чаще используют для обогрева весной или осенью или как дополнительный источник дешевого тепла.

Цены тепловых насосов, водяного и грунтового (геотермального) типов, мало отличаются. Но стоимость укладки магистрали в водоем ниже чем бурение скважин или укладка геотермального поля. Поэтому если рядом есть озеро, пруд или река, целесообразнее устанавливать водяной ТН.

Виды тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос может нагревать три среды – воду, воздух теплоноситель. Воздух используется для отопления дома через вентиляцию, фанкойлы или внутренние блоки. Вода и теплоноситель циркулируют в радиаторных системах, теплых полах и стенах.

Основное название теплового насоса зависит от среды, из которой он получает тепло. Водяной – из воды, воздушный – из воздуха, грунтовый или геотермальный – из грунта и грунтовых вод.

Точное название Теплового насоса указывает на среду, в которую он передает тепло. ТН грунт-вода получает энергию из земли и нагревает воду или теплоноситель, вода-воздух – получает тепло из воды и подогревает воздух.

Воздушные тепловые насосы

Термопомпы воздух-воздух похожи на кондиционер и состоят из наружного и внутреннего блоков, иногда изготовлены как моноблок с воздуховодами. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух – в отборе тепла из воздуха снаружи здания и нагрева его внутри.

ТН воздух-вода состоит из наружного блока и бойлера (бака-накопителя), либо как моноблок в котором они объединены. Принцип работы теплового насоса воздух-вода – он охлаждает наружный воздух и нагревает воду или другой теплоноситель.

Наружный блок воздушного теплового насоса большой мощности.

Водяные тепловые насосы

Тепловой насос вода-вода состоит из блока с теплообменником или накопителем и состоящей из нескольких труб магистрали (поля), погруженной в водоем, по которой циркулирует теплоноситель. Принцип работы теплового насоса вода-вода – отбор тепла из водоема и нагрев воды или теплоносителя.

ТН вода-воздух – это магистраль и моноблок, в котором нагревается воздух для подачи на фанкойлы или вентиляцию. Иногда в таких тепловых насосах используют внутренние блоки по типу кондиционерных.

Укладка магистрали водяного теплового насоса в искусственный водоем

Грунтовые тепловые насосы

Такие тепловые насосы используют тепло земли, для чего либо бурят скважины, либо геотермальное поле, по которым циркулирует теплоноситель или рассол. В первом случае бурятся несколько скважин, отстоящих друг от друга на расстоянии более одного метра. Во втором — на глубине до 2 метров укладываюется горизонтальные трубы.

Грунтовые тепловые насосы косвенного теплообмена имеют два контура. В первом, уложенном в поле или скважине, циркулирует жидкость (рассол, растворы пропиленгликоля, этиленгликоля), которая передает тепло теплоносителю (фреону), который иркулирует по второму контуру. именно там происходят иклы конденсаии и испарения, передающие тепло.

Тепловые грунтовые насосы прямого теплообмена имеют один контур. В нем иркулирует фреон. За счет его большого количества стоимость монтажа такого типа ТН выше.

Тепловые насосы грунт-вода либо имеют встроенный бак-накопитель, либо небольшой бак-теплообменник. ТН типа грунт-воздух либо выполнены как моноблок с каналом подачи нагретого воздуха, либо нагревают его через внутренние блоки по типу кондиционерных.

Прокладка траншей под магистраль геотермального поля грунтового теплового насоса

Эффективность и целесообразность

КПД тепловых насосов зависит от их производительности и качества. Например, воздушные ТН в зависимости от модели и стоимости могут производить при +5 градусов от 2 до 5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии. У грунтовых и водяных термопомп все зависит от оборудования, некоторые имеют КПД до 1000%, но цена такого теплового насоса немаленькая.

В статье мы разобрали принцип работы теплового насоса для обогрева здания, а вопрос о выборе, покупке и установке каждый должен решать самостоятельно. В любом случае, тепловые насосы – достойная альтернатива другим источникам тепла. Особенно учитывая, что газ и твердое топливо постоянно дорожают. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Wärmepumpe — Википедия

Dieser Artikel erläutert die Wärmepumpe allgemein. Für Wärmepumpen speziell zu Heizzwecken siehe Wärmepumpenheizung. Schaubild des Wärmeflusses (große Pfeile) und des Kältemittels (kleine Pfeile) einer Kompressionswärmepumpe (vgl. Kompressionskältemaschine):
1) Kondensator, 2) Drossel, 3) Verdampfer, 4) Hörförnkröt2000, Gasförkröt2000, 4) Kompresseligor 2000: : Flüssig, hoher Druck, теплый
Blau: Flüssig, niedriger Druck, sehr kalt
Hellblau: Gasförmig, niedriger Druck, kalt

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur (in der Regel ist das die Umgebung) aufnimmt und — zrieusmezensis — zrieusammenter (Raumheizung) überträgt.Der verwendete Prozess ist im Prinzip die Umkehrung eines Wärme-Kraft-Prozesses, bei dem Wärmeenergie mit hoher Temperatur aufgenommen und teilweise in Mechanische Nutzarbeit umgewandelt und die Restenergie bei niedrigemwandeltee, anderdriebehürmehtur al. Das Prinzip der Wärmepumpe verwendet man auch zum Kühlen (so beim Kühlschrank), während der Begriff «Wärmepumpe» nur für das Heizaggregat verwendet wird. Beim Kühlprozess ist die Nutzenergie die aus dem zu kühlenden Raum aufgenommene Wärme, die zusammen mit der Antriebsenergie als Abwärme an die Umgebung abgeführt wird.

Abbildung 1: Schaltbild einer Wärmepumpe mit Kaltdampfprozess Abbildung 2: T-s-Diagramm des Vergleichsprozesses Температура T _U = Umgebungstemperatur,
T _V = Verdampfertemperatur,
T _K = Kondensatortemperatur,
T _{N / H} = Nutz- / Heiztemperatur

Wärmepumpen werden in der Regel mit Medien betrieben, die bei niedrigem Druck unter Wärmezufuhr verdampfen und nach der Verdichtung auf einen höheren Druck unter Wärmeabgabe wieder kondensieren.Der Druck wird so gewählt, dass die Temperaturen des Phasenübergangs einen für die Wärmeübertragung ausreichenden Abstand zu den Temperaturen von Wärmequelle und Wärmesenke haben. Je nach verwendetem Stoff liegt dieser Druck в unterschiedlichen Bereichen. Abbildung 1 zeigt das Schaltbild mit den vier für den Prozess erforderlichen Komponenten: Verdampfer, Verdichter (Kompressor), Kondensator und Drossel, Abbildung 2 den Prozess im T-s-Diagramm. Theoretisch wäre es möglich, die Arbeitsfähigkeit des Kondensates beim Entspannen auf den niedrigeren Druck durch eine Kraftmaschine, beispielsweise eine Turbine, zu nutzen.Doch dabei würde die Flüssigkeit teilweise verdampfen und so große technische Schwierigkeiten bei einem nur geringen Energiegewinn verursachen, so dass man der Einfachheit halber hier eine Drossel verwendet (Estanntspannalent mit konendet).

Einzelheiten [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Bei der Wärmepumpe werden Physikalische Effekte des Übergangs einer Flüssigkeit in die gasförmige Phase und umgekehrt ausgenutzt. So zeigt Propan die Eigenschaft, abhängig vom Druck und seiner Temperatur einerseits entweder gasförmig oder flüssig zu sein und andererseits als as Gas bei Kompression heiß zu werden und sich bei Entspannung abzukühielungen und sich bei Entspannung abzukühlen ° köölön: ; komprimiert man es, wird es wärmer, bleibt aber gasförmig. Kühlt man es dann auf Zimmertemperatur ab, wird es flüssig (dabeiinkt der Druck wieder etwas). Wenn man das flüssige Propan entspannt, verdampft es (es wird wieder zu Gas) und wird dabei sehr kalt.

Diesen Effekt nutzt man bei der Wärmepumpe aus: Das Propangas wird im Verdichter durch einen Motor zusammengepresst und erhitzt sich dabei. Das heiße, komprimierte Gas kann dann im Wärmetauscher seine Wärme an das Wasser der Heizungsanlage abgeben. Dabei kühlt sich das komprimierte Gas ab und kondensiert zu flüssigem Propan (der Wärmetauscher einer Wärmepumpe wird deshalb Kondensator genannt).Beim anschließenden Durchgang durch das Expansionsventil, eine Drossel (in einfachen Modellen eine extreme Engstelle im Rohr) wird das flüssige Propan entspannt, verdampft dabei und wird sehr kalt (deutlich kälter als als 5 ° C). Lässt man das kalte Gas dann durch einen zweiten Wärmetauscher (meist außerhalb des Hauses) strömen, der von außen — zum Beispiel durch Grundwasser oder die Außenluft — immer bei zum Beispiel 5 ° C, эрметский газовый покров 5 ° C und die Umgebung kühlt sich um 1 или 2 ° C ab. Auf diese Weise nimmt das Propan aus dem Grundwasser oder der Außenluft genauso viel Wärme auf, wie es vorher an das Heizungswasser abgegeben hat. Es wird dann wieder dem Verdichter zugeführt, und der Prozess beginnt von neuem.

Die benötigte Energie zum Antrieb der Wärmepumpe verringert sich, das heißt der Betrieb wird umso effizienter, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Senke z. B. der Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist. Diese Bedingung erfüllen Niedertemperaturheizungen am besten, deshalb wird die Wärme im Wohnraum häufig durch eine Flächenheizung z.B. Fußbodenheizung abgegeben. ^[1]

Je nach Auslegung des Systems kann der Heizenergieaufwand um zirka 30 до 50% reduziert werden. ^[2] Durch Kopplung mit Solarstrom, Haushaltsstrom или Erdgas zum Antrieb der Wärmepumpe kann die Kohlendioxidemission im Vergleich zum Heizöl oder Gas erheblich gesenkt werden. ^[1]

Der Auswahl der richtigen Wärmequelle kommt eine besondere Bedeutung zu, denn diese bestimmt maßgeblich die maximal erreichbare Arbeitszahl einer Wärmepumpe.

„Ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl. Sie beschreibt das Verhältnis der Nutzenergie in Form von Wärme zur aufgewendeten Verdichterenergie in Form von Strom. « ^[1] Bei guten Anlagen ist dieser Wert größer als 5,0 (Direktverdampfungsanlagen). Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass bei der Berechnung der Jahresarbeitszahl weder Nebenverbräuche noch Speicherverluste berücksichtigt werden. ^[3]

Wirtschaftlichkeit: Bei der Beheizung von kleineren Wohngebäuden werden Wärmepumpen elektrisch angetrieben.Wenn sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten mit einer herkömmlichen Heizung z. B. Gas verglichen werden, bietet die Jahresarbeitszahl einen Indikator für einen Betriebskostenvergleich zwischen Wärmepumpe und Gasheizung. Falls der Strompreis für die Wärmepumpe (в евро / кВт · ч) höher als der Gaspreis (в евро / кВт · ч) multipliziert mit der Jahresarbeitszahl ist, so ist zu erwarten, dass schon die Stromkosten für die Wärmepums fürmepumse höher . Sinngemäß gilt dies auch für den Vergleich einer Wärmepumpe mit einer Ölheizung.In dieser Rechnung wird die durch Verbrennungsprozesse freigesetzte CO ₂ -Menge und der einhergehende Erderwärmungsprozess sowie freigesetzter Feinstaub und mögliche Folgeschäden nicht berücksichtigt.

Bei noch in Betrieb befindlichen älteren Kohlekraftwerken kann aus drei Teilen Wärmeenergie nur ein Teil Strom gewonnen werden. ^[1] Für strombetriebene Wärmepumpen ist es notwendig einen möglichst hohen Anteil regenerativ erzeugten Strom im Strommix zu erreichen.

Bei der direkten elektrischen Beheizung, zum Beispiel mit Heizstäben, entspricht die erzeugte Wärmeenergie genau der eingesetzten elektrischen Energie (COP = 1). Die elektrische Energie ist aber wesentlich hochwertiger als Wärmeenergie bei niedriger temperatur, denn durch Einsatz einer Wärmekraftmaschine kann immer nur ein Teil der Wärmeleistung wieder in elektrische Leistung uermgeform.

Leistungsbilanz der Wärmepumpe: Der COP beschreibt den Quotienten aus nutzbarer Wärme ( rot ) und der dafür aufgewendeten elektrischen Verdichterleistung ( gelb )

Der Abluft, der Außenluft, dem Erdboden, dem Abwasser oder dem Grundwasser kann Wärme durch Einsatz einer Wärmepumpe entzogen werden. Ein Vielfaches der für die Wärmepumpe eingesetzten elektrischen Leistung kann der Wärmequelle (Luft, Erdboden) entzogen werden und auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt werden. In der Leistungsbilanz wird der Wärmepumpe elektrische Leistung für den Verdichterantrieb und die der Umwelt entzogen Wärme zugeführt. Am Austritt der Wärmepumpe steht ein Teil der zugeführten Leistung als Wärme auf höherem Niveau zur Verfügung. In der Gesamtleistungsbilanz sind noch die Verluste des Prozesses zu berücksichtigen.

Das Verhältnis von der in den Heizkreis abgegebenen Wärmeleistung zur zugeführten elektrischen Verdichterleistung wird als Leistungszahl bezeichnet. Die Leistungszahl hat einen oberen Wert, der nicht überschritten und aus dem Carnot-Kreisprozess abgeleitet werden kann. Die Leistungszahl wird auf einem Prüfstand gemäß der Norm EN 14511 (früher EN 255), ermittelt und gilt nur unter den jeweiligen Prüfbedingungen. Gemäß EN 14511 wird die Leistungszahl auch COP genannt (коэффициент полезного действия) .Der COP ist Gütekriterium für Wärmepumpen, erlaubt jedoch keine energetische Bewertung der Gesamtanlage.

Um eine möglichst hohe Leistungszahl und somit eine hohe Energieeffizienz zu erlangen, sollte die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Nutztemperatur möglichst gering sein. Die Wärmeübertrager sollten für möglichst geringe Temperaturdifferenzen zwischen der Primär- und Sekundärseite ausgelegt sein.

Die Bezeichnung Wärmepumpe beruht darauf, dass Wärme aus der Umgebung auf ein höheres nutzbares Temperaturniveau angehoben (гепумпт) вирд.Die Wärmepumpe hat einen Verdichter, der elektrisch oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verdichter komprimiert ein Kältemittel auf einen höheren Druck, wobei es sich erwärmt. Die beim nachfolgenden Abkühlen und Verflüssigen des Kältemittels freigesetzte Energie wird в einem Wärmeübertrager auf das Wärmeträgermedium des Heizkreises, meistens Wasser oder Sole, übertragen. Das Kältemittel wird anschließend an einem Expansionsventil entspannt und es kühlt sich ab. Das kalte Kältemittel wird dem Verdampfer (Erdwärmesonden, Luftverdampfer) zugeführt und geht durch Aufnahme von Umgebungswärme (Anergie) в den gasförmigen Zustand über.

Ein Nachteil der Wärmepumpe ist der deutlich höhere apparative Aufwand. Besonders kostenintensiv sind wirkungsvolle Verdampfer (Erdwärmesonden, erdverlegte Flächenverdampfer) durch die damit verbundenen Erdarbeiten. Die Investitionen gegenüber einem konventionellen Gas- oder Heizölbrenner sind deutlich höher. Dafür ist der regelmäßige Aufwand für Wartung und Instandhaltung deutlich geringer, zum Beispiel fallen keine Reinigungs- und Schornsteinfegerkosten an.

Der Wärmepumpenprozess, nach Rudolf Plank Plank-Prozess genannt, wird auch als Kraftwärmemaschine bezeichnet.Der Grenzfall einer reversibel arbeitenden Kraftwärmemaschine ist der linksläufige Carnotprozess.

Von 1930 bis zum Anfang der 1990er Jahre waren die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) die bevorzugten Kältemittel. Sie kondensieren bei Raumtemperatur unter leicht handhabbarem Druck. Sie sind nicht giftig, nicht brennbar und reagieren nicht mit den üblichen Werkstoffen. Венн FCKW freigesetzt werden, schädigen sie jedoch die Ozonschicht der Atmosphäre und tragen zum Ozonloch bei. In Deutschland wurde daher der Einsatz von Fluorchlorkohlenwasserstoffen im Jahr 1995 запрещен.Die als Ersatz verwendeten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) schädigen nicht die Ozonschicht, tragen jedoch zum Treibhauseffekt bei und sind im Kyoto-Protokoll als umweltgefährdend erfasst. Als natürliche Kältemittel gelten reine Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Propylen, wobei deren Brennbarkeit besondere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht. Anorganische, nicht brennbare Alternativen wie Ammoniak, Kohlendioxid или Wasser wurden ebenfalls für Wärmepumpen eingesetzt. Aufgrund spezifischer Nachteile haben sich diese Kältemittel nicht im größeren technischen Maßstab durchsetzen können.Ammoniak (NH ₃ ) и Kohlendioxid (CO ₂ ) находятся в промышленном секторе Kühlanlagen wie Kühlhäusern und Brauereien eingesetzt. ^[2] CO ₂ ist anstelle von Fluorkohlenwasserstoffen für die Klimatisierung von Fahrzeugen angedacht und wird bereits von ersten Herstellern eingesetzt (Stand 2017).

Die Leistungszahl ε, in der Literatur auch als Heizzahl bezeichnet ^[4] einer Wärmepumpe, englisch Coefficient Of Performance (COP) {\ displaystyle (COP)}, ist der Quotient aus der Wärbenkird, die in den Heiz , und der eingesetzten Energie:

COP = QcW {\ displaystyle \ mathrm {COP} = {\ frac {Q_ {c}} {W}}}

Bei typischen Leistungszahlen von 4 bis 5 steht das Vier-bis Fünffache der eingesetzten Leistung als nutzbare Wär zur Verfügung, der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme.

Die Leistungszahl hängt stark vom unteren und oberen Temperaturniveau ab. Теоретическая максимальная погрешность Leistungszahl COPmax {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}}} einer Wärmepumpe ist entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beginzt durch den Kehrwert des Carnot des Carnot {\ et al. }

COPmax = 1ηC = TwarmTwarm-Tkalt {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}} = {\ frac {1} {\ eta _ {C}}} = {\ frac {T _ {\ text {warm}}} {T _ {\ text {warm}} — T _ {\ text {kalt}}}}}

Für die Temperaturen sind die absoluten Werte einzusetzen.

Der Gütegrad ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}}} einer Wärmepumpe ist die tatsächliche Leistungszahl bezogen auf die ideale Leistungszahl bei den verwendeten Temperaturniveaus. Er berechnet sich zu:

ηWP = COPCOPmaxbzw.COP = COPmax⋅ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = {\ frac {\ mathrm {COP}} {\ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}}} } \ qquad {\ text {bzw.}} \ qquad \ mathrm {COP} = \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}} \ cdot \ eta _ {\ mathrm {WP}}}

Praktisch werden Wärmepumpengütegrade ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}}} im Bereich 0,45 до 0,55 ошибок.

Beispielwerte [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Das untere Temperaturniveau einer Wärmepumpe legt bei 10 ° C (= 283,15 K), и Nutzwärme wird bei 50 ° C (= 323,15 K) до температуры. Bei einem idealen reversiblen Wärmepumpenprozess, der Umkehrung des Carnotprozesses, würde die Leistungszahl bei 8,1 liegen. Настоящий erreichbar ist bei diesem Temperaturniveau eine Leistungszahl von 4,5. Mit einer Energieeinheit Exergie, die als technische Arbeit oder elektrische Leistung eingebracht wird, können 3,5 Einheiten Anergie aus der Umgebung auf das hohe Temperaturniveau gepumpt werden, so dassäl genfözengieein 50 ° C.( 1 Einheit Exergie + 3,5 Einheiten Anergie = 4,5 Einheiten Wärmeenergie ).

In der Gesamtbetrachtung müssen aber der exergetische Kraftwerkwirkungsgrad und die Netzübertragungsverluste berücksichtigt werden, welche einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 35% ошибок. Die benötigte 1 kWh Exergie erfordert einen Primärenergieeinsatz von 100/35 × 1 кВтч = 2,86 кВтч. Wenn die Primärenergie nicht im Kraftwerk eingesetzt, sondern direkt vor Ort zur Beheizung genutzt wird, erhält man bei einem Feuerungswirkungsgrad von 95% — demnach 2,86 кВтч × 95% = 2,71 кВтч тепловой энергии.

Mit Bezug auf das oben aufgeführte Beispiel kann im Idealfall (Leistungszahl = 4,5) mit einer Heizungswärmepumpe das 1,6fache und bei einer konventionellen Heizung das 0,95fache der eingesetztener Brenden. Unter sehr günstigen Randbedingungen kann so bei dem Umweg Kraftwerk → Strom → Wärmepumpe eine 1,65-fach höhere Wärmemenge gegenüber der direkten Verbrennung erreicht werden.

Am Prüfstand wird bei einer Grundwassertemperatur von 10 ° C и einer Temperatur der Nutzwärme von 35 ° C eine Leistungszahl von bis zu COP = 6,8 erreicht.In der Praxis wird Allerdings der tatsächlich über das Jahr erreichbare Leistungswert, die Jahresarbeitszahl (JAZ) вкл. Verluste und Nebenantriebe, von nur 4,2 erzielt. Bei Luft / Wasser-Wärmepumpen liegen die Werte deutlich darunter, был опекуном Reduzierung des Primärenergiebedarfs. Unter ungünstigen Bedingungen — etwa bei Strom aus fossilen Brennstoffen — kann mehr Primärenergie verbraucht werden als bei einer konventionellen Heizung. Eine solche Stromheizung ist weder im Hinblick auf den Klimaschutz noch volkswirtschaftlich effizient.

Eine Wärmepumpe mit einer JAZ> 3 золота и энергосберегающие. Allerdings werden laut einer Studie bereits bei dem Strommix aus dem Jahr 2008 bereits ab einer JAZ von 2 Kohlendioxidemissionen eingespart, mit weiterem Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie dem Ersatz äl effterer, Aus dem Jahr. ^[5]

Datenblätter [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

In den Datenblättern zu den diversen Wärmepumpenerzeugnissen sind die Leistungsparameter jeweils auf Medium und Quell- und Zieltemperatur bezogen; zum Beispiel:

• W10 / W50: COP = 4,5, ηWP = 0,56 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 56}
• A10 / W35: Heizleistung 8,8 кВт; COP = 4,3, ηWP = 0,35 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 35}
• A2 / W50: Heizleistung 6,8 кВт; COP = 2,7, ηWP = 0,40 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 40}
• B0 / W35: Heizleistung 10,35 кВт; COP = 4,8, ηWP = 0,55 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 55}
• B0 / W50: Heizleistung 9 кВт; COP = 3,6, ηWP = 0,56 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 56}
• B10 / W35: Heizleistung 13,8 кВт; COP = 6,1

Nach mehreren gemessenen COP-Werte am WPT-Buchs ^[6] .Angaben wie W10 / W50 bezeichnen die Eingangs- und Ausgangstemperaturen der beiden Medien. W steht für Wasser, A für Luft (англ. Воздух) и B für Sole (англ. Рассол), die Zahl dahinter für die Temperatur в ° C. B0 / W35 ist bspw. ein Betriebspunkt der Wärmepumpe mit einer Soleeintrittstemperatur von 0 ° C и einer Wasseraustrittstemperatur von 35 ° C.

nach dem Verfahren

nach der Wärmequelle

nach der Wärmenutzung

nach der Arbeitsweise

Es gibt verschiedene Physikalische Effekte, die in einer Wärmepumpe Verwendung finden können.Die wichtigsten sind:

in der Gebäudetechnik

Wärmepumpen werden vielfach auch zur Erwärmung von Wasser für die Gebäudeheizung (Wärmepumpenheizung) und Bereitstellung von Warmwasser eingesetzt. Eingesetzt werden können Wärmepumpen sowohl alleine, в Kombination mit anderen Heizungsarten, sowie в Fern- und Nahwärmesystemen. Zu letzterem zählt z. B. die Kalte Nahwärme. Üblich sind die folgenden Kombinationen (Abkürzungen in Klammern):

• Wasser / Wasser-Wärmepumpe (WWWP) mit Entzug der Wärme aus dem Grundwasser über Förder- und Schluckbrunnen, aus Oberflächenwässern oder Abwässern,
• Sole / Wasser-Wärmepumpe (SWWP), как Wärmequellen dienen:
• Luft / Wasser-Wärmepumpe (LWWP) mit Entzug der Wärme aus Abluft или Aussenluft, seltener auch mit Vorerwärmung durch Erdwärmetauscher, Fassadenkollektoren oder ähnlichem; Wärmeabgabe über wasserführende Heizsysteme, preiswert und häufig verwendet
• Luft / Luft-Wärmepumpen (LLWP) werden nur in großen Gebäuden zur Erwärmung oder Kühlung der Zuluft von Lüftungsanlagen (Klimaanlagen) verwendet.

Поглощение 14000 кВт-Wärmepumpe zur Nutzung Industrieller Abwärme в Einem österreichischen Fernheizwerk.

Die Kompressions-Wärmepumpe

Nutzt den Physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. In ihr zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf, das, angetrieben durch einen Kompressor, die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt.

Die Absorptions-Wärmepumpe

Nutzt den Physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase.Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst oder ausgetrieben.

Die Adsorptions-Wärmepumpe

arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem «Adsorbens», dem das Kältemittel adoder desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Entnommen. Da das Adsorbens nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, kann der Prozess nur diskontinuierlich ablaufen, indem zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt wird.

Elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Das Innere eines Verdampfers einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe stellt den Hauptanwendungsfall von Wärmepumpen dar. Das Kältemittel wird в einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es wird von einem Verdichter angesaugt, verdichtet und dem Verflüssiger zugeführt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager in dem die Verflüssigungswärme an ein Fluid — zum Beispiel an einen Warmwasserkreis или die Raumluft — abgegeben wird.Das verflüssigte Kältemittel wird dann zu einer Entspannungseinrichtung geführt (Kapillarrohr, thermisches oder elektronisches Expansionsventil). Durch die adiabate Entspannung wird das Kältemittel abgekühlt. Der Saugdruck wird durch die Entspannungseinrichtung в Kombination mit der Förderleistung des Verdichters in der Wärmepumpe so eingestellt, dass die Sattdampftemperatur des Kältemittels unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. In dem Verdampfer wird somit Wärme von der Umgebung an das Kältemittel übertragen und führt zum Verdampfen des Kältemittels.Als Wärmequelle kann die Umgebungsluft oder ein Solekreis genutzt werden, der die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Das verdampfte Kältemittel wird dann von dem Verdichter angesaugt. Aus dem oben beschriebenen Beispiel ist ersichtlich, dass durch Einsatz der elektrisch betriebenen Wärmepumpe bei dem vorausgesetzten Temperaturniveau kein wesentlich höherer thermischer Wirkungsgrad gegenüber derglbeeiztlung Direkt. Das Verhältnis verbessert sich zugunsten der elektrisch angetriebenen Wärmepumpe, wenn Abwärme auf hohem Temperaturniveau als untere Wärmequelle genutzt werden kann oder die Geothermie auf hohem Temperaturnrutrutzentrünunge kann enterménée enterzénée enter.

Wärmepumpe mit Öl- oder Gasmotorantrieb [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Ein deutlich höherer thermischer Wirkungsgrad kann erreicht werden, wenn die Primärenergie als Gas oder Öl in einem Motor zur Erzeugung technischer Arbeit zum direkten Antrieb des Wärmepumpenverdichters genutzt werden kann. Bei einem exergetischen Wirkungsgrad des Motors von 35% und einer Nutzung der Motorabwärme zu 90% kann ein gesamtthermischer Wirkungsgrad von 1,8 erzielt werden. Allerdings muss der erhebliche Mehraufwand gegenüber der direkten Beheizung berücksichtigt werden der durch wesentlich höhere Investitionen und Wartungsaufwandrogründet ist.Es gibt jedoch bereits Gaswärmepumpen am Markt (около 20 кВт Heiz- / Kühlleistung aufwärts), Welche mit Service-Intervallen von 10.000 Stunden (übliche Wartungsarbeiten für Motor) и все 30.000 Betriebsstunden fürseläin Ölvalesch. Zusätzlich ist zu bemerken, dass bestimmte Hersteller von motorgetriebenen Gaswärmepumpen diese в Serienproduktion herstellen, welche in Europa auf Lebensdauern von mehr als 80.000 Betriebsstunden kommen. Dies ist der Fall aufgrund des ausgeklügelten Motorenmanagements, der niedrigen Drehzahlen und der optimierten Geräteprozesse.

Detaillierte Beschreibung von Wärmepumpen zur Gebäudebeheizung [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

1877 in der Saline Bex installierter zweistufiger Kolbenkompressor / Wirth 1955 / 1968: Erstes Wärmepumpen-Zentralgerät в Deutschland von Klemens Oskar Waterkotte

Die Geschichte der Wärmepumpe ^[7] beginn mit der Entwicklung der Dampfkompressionsmaschine. Sie wird je nach Nutzung der zu oder der abgeführten Wärme als Kältemaschine oder als Wärmepumpe bezeichnet.Ziel war noch lange Zeit die künstliche Eiserzeugung zu Kühlzwecken. Dem aus den USA stammenden Jacob Perkins ist 1834 der Bau einer entsprechenden Maschine als erstem gelungen. Sie enthielt bereits die vier Hauptkomponenten einer modernen Wärmepumpe: einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Expansionsventil.

Lord Kelvin hat die Wärmepumpe bereits 1852 vorausgesagt, in dem erkannte, dass eine «umgekehrte Wärmekraftmaschine» für Heizzwecke eingesetzt werden könnte.Erkannte, dass eine solche Heizeinrichtung dank dem Wärmeentzug aus der Umgebung (Luft, Wasser, Erdreich) weniger Primärenergie benötigen würde als beim konventionellen Heizen ^[8] . Aber es sollte noch rund 85 Jahre dauern, bis die erste Wärmepumpe zur Raumheizung в Betrieb ging. In dieser Periode wurden die Funktionsmuster der Pioniere auf der Basis einer rasch fortschreitenden wissenschaftlichen Durchdringung insbesondere auch durch Carl von Linde ^[9] und dem Fortschritt der Industriellen Produktion durch verlässlicus verlässlicen.Die Kältemaschinen und -anlagen wurden zu Industriellen Produkten und im Industriellen Maßstab gefertigt. Um 1900 lagen die meisten принципиально Innovationen der Kältetechnik für die Eisherstellung und später auch die direkte Kühlung von Lebensmitteln und Getränken bereits vor. Darauf konnte später auch die Wärmepumpentechnik aufbauen ^[10] .

In der Periode vor 1875 wurden Wärmepumpen erst für die Brüdenkompression (Offener Wärmepumpenprozess) в Зальцверкен мит ихрен offensichtlichen Vorteilen zur Holz- und Kohleeinsparung verfolgt.Der österreichische Ingenieur Peter von Rittinger versuchte 1857 als erster, die Idee der Brüdenkompression in einer kleinen Pilotanlage zu realisieren. Vermutlich angeregt durch die Experimente von Rittinger in Ebensee wurde in der Schweiz 1876, фон Антуан-Поль Пикар фон дер Лозаннский университет и инженеры J.H. Weibel vom Unternehmen Weibel-Briquet in Genf die weltweit erste wirklich funktionierende Brüdenkompressionsanlage mit einem zweistufigen Kompressor gebaut. 1877 г. wurde diese erste Wärmepumpe der Schweiz in der Saline Bex installiert.Um 1900 blieben Wärmepumpen Visionen einiger Ingenieure. Der Schweizer Heinrich Zoelly hat als erster eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe mit Erdwärme als Wärmequelle vorgeschlagen. Er erhielt dafür 1919 das Schweizer Patent 59350. Aber der Stand der Technik war noch nicht bereit für seine Ideen. Bis zur ersten technischen Realisierung dauerte es noch rund zwanzig Jahre. In den USA wurden ab 1930 Klimaanlagen zur Raumkühlung mit zusätzlicher Möglichkeit zur Raumheizung gebaut. Die Effizienz bei der Raumheizung war Allerdings bescheiden ^[11] .

Während und nach dem Ersten Weltkrieg litt die Schweiz an stark erschwerten Energieimporten und hat in der Folge ihre Wasserkraftwerke stark ausgebaut. In der Zeit vor und erst recht während dem Zweiten Weltkrieg, als die Neutrale Schweiz vollständig von faschistisch regierten Ländern umringt war, wurde die Kohleknappheit erneut zu einem großen Problem. Данк ихрер Шпитценположение в Энергетехнике Хабен Ди Швайцер Фирмен Зульцер, Эшер Висс и Браун Бовери в Ден Джарен с 1937 по 1945 год, 35 Wärmepumpen gebaut und Genommen BetriebHauptwärmequellen waren Seewasser, Flusswasser, Grundwasser und Abwärme. Besonders hervorzuheben sind die sechs Historischen Wärmepumpen der Stadt Zürich mit Wärmeleistungen von 100 кВт до 6 МВт. Ein internationaler Meilenstein ist die in den Jahren 1937/38 von Escher Wyss gebaute Wärmepumpe zum Ersatz von Holzöfen im Rathaus Zürich . Zur Vermeidung von Lärm und Vibrationen wurde ein erst kurz zuvor entwickelter Rollkolbenkompressor eingesetzt. Diese Historische Wärmepumpe beheizte das Rathaus während 63 Jahren bis ins Jahr 2001.Erst dann wurde sie durch eine neue, effizientere Wärmepumpe ersetzt ^[12] . Zwar wurden durch die erwähnten Firmen bis 1955 noch weitere 25 Wärmepumpen gebaut. Die in den 1950er und 1960er Jahren laufend fallenden Erdölpreise führten dann aber zu einem dramatischen Verkaufseinbruch für Wärmepumpen. Im Gegensatz dazu blieb das Geschäft im Brüdenkompressionsbereich weiterhin erfolgreich. In anderen europäischen Ländern wurden Wärmepumpen nur sporadisch bei gleichzeitigem Kühlen und Heizen (z.B. Molkereien) eingesetzt ^[7] . In Deutschland wurde 1968 die erste erdgekoppelte Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus in Kombination mit einer Niedertemperatur-Fussbodenheizung durch Klemens Oskar Waterkotte realisiert ^[13] .

Das Erdölembargo von 1973 und die zweite Erdölkrise 1979 führten zu einer Verteuerung des Erdöls um bis zu 300%. Diese Situation Beginningte die Wärmepumpentechnik huge. Es kam zu einem eigentlichen Wärmepumpenboom. Dieser wurde aber durch zu viele inkompetente Anbieter im Kleinwärmepumpenbereich und dem nächsten Ölpreiszerfall gegen Ende der 1980er Jahre jäh beendet.In den 1980er Jahren wurden auch zahlreiche von Gas- und Dieselmotoren angetriebene Wärmepumpen gebaut. Sie Waren Allerdings Nicht Erfolgreich. Nach einigen Betriebsjahren hatten sie mit zu häufigen Pannen und zu hohen Unterhaltskosten zu kämpfen. Demgegenüber setzte sich im Bereich grösserer Wärmeleistung die als «Totalenergiesysteme» bezeichnete Kombination von Blockheizkraftwerken mit Wärmepumpen durch. Так что это было сделано на ETH-Lausanne nach dem Konzept von Lucien Borel und Ludwig Silberring durch Sulzer-Escher-Wyss 1986 eine 19.2 MW Totalenergieanlage mit einem Nutzungsgrad von 170% realisiert ^[14] . Als grösstes Wärmepumpensystem der Welt mit Meerwasser als Wärmequelle wurde 1984-1986 durch Sulzer-Escher-Wyss für das Fernwärmenetz von Stockholm ein 180 MW Wärmepumpensystem mit 6 Wärmepumpene zegel. Die Palette der Wärmequellen wurde erweitert durch thermoaktive Gebäudeelemente mit integrierten Rohrleitungen, Abwasser, Tunnelabwasser und Niedertemperatur-Wärmenetze ^[7] .

1985 wurde das Ozonloch über der Antarktis entdeckt. Darauf wurde 1987 mit dem Montreal-Protokoll eine weltweite konzertierte Aktion zum rigorosen Ausstieg aus den FCK-Kältemitteln beschlossen. Dies führte zu weltweiten Notprogrammen und einer Wiedergeburt von Ammoniak als Kältemittel. Innerhalb von nur vier Jahren wurde das chlorfreie Kältemittel R-134a entwickelt und zum Einsatz gebracht. В Европе wurde auch die Verwendung brennbarer Kohlenwasserstoffe wie Propan und Isobutan als Kältemittel vorangetrieben.Auch Kohlenstoffdioxid gelangt vermehrt zum Einsatz. Начиная с 1990 года, герметичный компрессор Scrollkompressoren die Kolbenkompressoren zu verdrängen. Die Kleinwärmepumpen wurden weniger voluminös und wiesen einen geringeren Kältemittelinhalt auf. Der Markt für Kleinwärmepumpen benötigte aber noch einen gewissen «Selbstreinigungseffekt» und konzertierte flankierende Massnahmen zur Qualitätssicherung, bevor gegen das Ende der 1980er Jahre ein erfolgöglich 7 [9].

Nach Überwinden des «gebrannten-Kind-Effekts» bei Kleinwärmepumpen, начавшаяся в 1990 году eine rasante Verbreitung der Wärmepumpenheizung.Dieser Erfolg fusst auf technischen Fortschritten, grösserer Zuverlässigkeit, ruhigeren und effizienteren Kompressoren sowie besserer Regelung — aber nicht weniger auch auf besser ausgebildeten Planern und Installateuren und Installateuren, Gütesiegeldezünder zuverlézünderfünderfünder. Dank Leistungsregulierung durch kostengünstigere Inverter und aufwändigere Prozessführungen ^[15] vermögen heute Wärmepumpen auch die Anforderungen des Sanierungsmarktes mit hoher energetischer Effizienz zu erfüllen32 ^.

• Герман Рекнагель, Эрнст-Рудольф Шрамек, Эберхард Шпренгер: Taschenbuch für Heizung Klimatechnik. 76. Auflage. Ольденбург, Мюнхен 2014, ISBN 978-3-8356-3325-4.
• Maake-Eckert: Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik. К. Ф. Мюллер, Карлсруэ 2000, ISBN 978-3-7880-7310-7.
• Марек Миара и др .: Wärmepumpen — Heizen — Kühlen — Umweltenergie nutzen. BINE-Fachbuch, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8167-9046-4 (Grundlagen mit Schwerpunkt Anlagentechnik, Monitoringerfahrungen, aktuelle Technologie).
• Клаус Даниэльс: Gebäudetechnik, Ein Leitfaden für Architekten und Ingenieure. VDF, Цюрих 2000, ISBN 3-7281-2727-2.
• Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen — Wohnwert steigern — Umwelt schonen. Broschüre von der Deutschen Energie-Agentur, Берлин 02/2007, S. 33–36 (онлайн PDF 46 Seiten 2,6 МБ).
• Thorsten Schröder, Bernhard Lüke: Wärmequellen für Wärmepumpen. Дортмундер Бух, Дортмунд 2013, ISBN 978-3-9812130-7-2.
• Мартин Кальчмитт, Вольфганг Штрайхер: Regenerative Energien in Österreich. Grundlagen, Systemtechnik, Umweltaspekte, Kostenanalysen, Potenziale, Nutzung. Vieweg + Teubner, Висбаден 2009, ISBN 978-3-8348-0839-4.
• Юрген Бонин: Handbuch Wärmepumpen. Planung und Projektierung. Herausgegeben von DIN, Beuth, Berlin / Wien / Zürich 2012, ISBN 978-3-410-22130-2.

1. ↑ ^{a b c d} Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen — Wohnwert steigern — Umwelt schonen , Broschüre von der Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) (www.dena.de) 02/2007, С. 33–36.
2. ↑ ^{a b} Landolt Börnstein, Новая серия VIII / 3C, Stichwort: Тепловые насосы, S. 608–626.
3. ↑ Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen.
4. ↑ Energieeinsparung in Gebäuden: Stand der Technik; Entwicklungstendenzen, Google Books, Seite 161, abgerufen am 16 августа 2016 г.
5. ↑ Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung
6. ↑ WPZ-Buchs
7. ↑ ^{a b c d e} Zogg M.: Geschichte der Wärmepumpe — Schweizer Beiträge und internationale Meilensteine, Bundesamt für Energie, Берн 2008. (admin.ch [abgerufen am 4 августа 2020]).
8. ↑ Thomson W .: Об экономии отопления и охлаждения зданий с помощью потоков воздуха. В: Труды Философского общества. № 3, 1852, с. 269-272.
9. ↑ Wolfinger U .: 125 Jahre Linde — eine Chronik, Linde AG, Wiesbaden 2004. (vhkk.org [PDF; abgerufen am 4.Август 2020]).
10. ↑ Тевено К. «История холодоснабжения во всем мире, Международный институт холода, Париж, 1979».
11. ↑ Wirth E .: Aus der Entwicklungsgeschichte der Wärmepumpe, Schweizerische Bauzeitung 1955, Bd. 73, № 52, С. 647-650. (e-periodica.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).
12. ↑ Zogg M .: История тепловых насосов — вклад Швейцарии и международные вехи, Федеральное управление энергетики Швейцарии, Берн, 2008 г. (админ.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).
13. ↑ Waterkotte, K. (1968): Erdreich-Wasser-Wärmepumpen-System für ein Einfamilienhaus . ETA elektrowärme int. 30 / A, S. 39–43, Essen.
14. ↑ Пелет X., Д. Фаврат, А. Воегели: Опыт работы с аммиачными тепловыми насосами мощностью 3,9 МВт — состояние после одиннадцати лет эксплуатации. В: Материалы семинара IEA Annex 22, Гатлинбург, Теннесси, США, 2-3 октября 1997 г.
15. ↑ Zehnder M., D. Favrat, E. Zahnd, J. Cizmar, D. Trüssel: Wärmepumpe mit Zwischeneinspritzung bei Scrollkompressoren, Schlussbericht, Bundesamt für Energie, Берн 2000. (admin.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).

Wärmepumpe — Википедия

Dieser Artikel erläutert die Wärmepumpe allgemein. Für Wärmepumpen speziell zu Heizzwecken siehe Wärmepumpenheizung.

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur (in der Regel ist das die Umgebung) aufnimmt und — zrieusmezensis — zrieusammenter (Raumheizung) überträgt.Der verwendete Prozess ist im Prinzip die Umkehrung eines Wärme-Kraft-Prozesses, bei dem Wärmeenergie mit hoher Temperatur aufgenommen und teilweise in Mechanische Nutzarbeit umgewandelt und die Restenergie bei niedrigemwandeltee, anderdriebehürmehtur al. Das Prinzip der Wärmepumpe verwendet man auch zum Kühlen (so beim Kühlschrank), während der Begriff «Wärmepumpe» nur für das Heizaggregat verwendet wird. Beim Kühlprozess ist die Nutzenergie die aus dem zu kühlenden Raum aufgenommene Wärme, die zusammen mit der Antriebsenergie als Abwärme an die Umgebung abgeführt wird.

Schaubild des Wärmeflusses (große Pfeile) und des Kältemittels (kleine Pfeile) einer Kompressionswärmepumpe (vgl. Kompressionskältemaschine):
1) Kondensator, 2) Drossel, 3) Verdampferck,
Kompressor Роза: Flüssig, hoher Druck, теплый
Blau: Flüssig, niedriger Druck, sehr kalt
Hellblau: Gasförmig, niedriger Druck, kalt

Technische RealisierungBearbeiten

Abbildung 1: Schaltbild einer Wärmepumpe mit Kaltdampfprozess Abbildung 2: T-s-Diagramm des Vergleichsprozesses ТемператураT _U = Umgebungstemperatur,
T _V = Verdampfertemperatur,
T _K = Kondensatortemperatur,
T _{N / H} = Nutz- / Heiztemperatur

Wärmepumpen werden in der Regel mit Medien Betrieben, die bei niedrigem Druck unter Wärmezufuhr verdampfen und nach der Verdichtung auf einen höheren Druck unter Wärmeabgabe wieder kondensieren. Der Druck wird so gewählt, dass die Temperaturen des Phasenübergangs einen für die Wärmeübertragung ausreichenden Abstand zu den Temperaturen von Wärmequelle und Wärmesenke haben.Je nach verwendetem Stoff liegt dieser Druck в unterschiedlichen Bereichen. Abbildung 1 zeigt das Schaltbild mit den vier für den Prozess erforderlichen Komponenten: Verdampfer, Verdichter (Kompressor), Kondensator und Drossel, Abbildung 2 den Prozess im T-s-Diagramm. Theoretisch wäre es möglich, die Arbeitsfähigkeit des Kondensates beim Entspannen auf den niedrigeren Druck durch eine Kraftmaschine, beispielsweise eine Turbine, zu nutzen. Doch dabei würde die Flüssigkeit teilweise verdampfen und so große technische Schwierigkeiten bei einem nur geringen Energiegewinn verursachen, so dass man der Einfachheit halber hier eine Drossel verwendet (Estanntspannalent mit konendet).

EinzelheitenBearbeiten

Bei der Wärmepumpe werden Physikalische Effekte des Übergangs einer Flüssigkeit in die gasförmige Phase und umgekehrt ausgenutzt. So zeigt Propan die Eigenschaft, abhängig vom Druck und seiner Temperatur einerseits entweder gasförmig oder flüssig zu sein und andererseits als as Gas bei Kompression heiß zu werden und sich bei Entspannung abzukühielungen und sich bei Entspannung abzukühlen ° köölön: ; komprimiert man es, wird es wärmer, bleibt aber gasförmig.Kühlt man es dann auf Zimmertemperatur ab, wird es flüssig (dabeiinkt der Druck wieder etwas). Wenn man das flüssige Propan entspannt, verdampft es (es wird wieder zu Gas) und wird dabei sehr kalt.

Diesen Effekt nutzt man bei der Wärmepumpe aus: Das Propangas wird im Verdichter durch einen Motor zusammengepresst und erhitzt sich dabei. Das heiße, komprimierte Gas kann dann im Wärmetauscher seine Wärme an das Wasser der Heizungsanlage abgeben. Dabei kühlt sich das komprimierte Gas ab und kondensiert zu flüssigem Propan (der Wärmetauscher einer Wärmepumpe wird deshalb Kondensator genannt).Beim anschließenden Durchgang durch das Expansionsventil, eine Drossel (in einfachen Modellen eine extreme Engstelle im Rohr) wird das flüssige Propan entspannt, verdampft dabei und wird sehr kalt (deutlich kälter als als 5 ° C). Lässt man das kalte Gas dann durch einen zweiten Wärmetauscher (meist außerhalb des Hauses) strömen, der von außen — zum Beispiel durch Grundwasser oder die Außenluft — immer bei zum Beispiel 5 ° C, эрметский газовый покров 5 ° C und die Umgebung kühlt sich um 1 или 2 ° C ab.Auf diese Weise nimmt das Propan aus dem Grundwasser oder der Außenluft genauso viel Wärme auf, wie es vorher an das Heizungswasser abgegeben hat. Es wird dann wieder dem Verdichter zugeführt, und der Prozess beginnt von neuem.

Die benötigte Energie zum Antrieb der Wärmepumpe verringert sich, das heißt der Betrieb wird umso effizienter, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Senke z. B. der Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist. Diese Bedingung erfüllen Niedertemperaturheizungen am besten, deshalb wird die Wärme im Wohnraum häufig durch eine Flächenheizung z.B. Fußbodenheizung abgegeben. ^[1]

Je nach Auslegung des Systems kann der Heizenergieaufwand um zirka 30 до 50% reduziert werden. ^[2] Durch Kopplung mit Solarstrom, Haushaltsstrom или Erdgas zum Antrieb der Wärmepumpe kann die Kohlendioxidemission im Vergleich zum Heizöl oder Gas erheblich gesenkt werden. ^[1]

Der Auswahl der richtigen Wärmequelle kommt eine besondere Bedeutung zu, denn diese bestimmt maßgeblich die maximal erreichbare Arbeitszahl einer Wärmepumpe.

„Ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl. Sie beschreibt das Verhältnis der Nutzenergie in Form von Wärme zur aufgewendeten Verdichterenergie in Form von Strom. « ^[1] Bei guten Anlagen ist dieser Wert größer als 5,0 (Direktverdampfungsanlagen). Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass bei der Berechnung der Jahresarbeitszahl weder Nebenverbräuche noch Speicherverluste berücksichtigt werden. ^[3]

Wirtschaftlichkeit: Bei der Beheizung von kleineren Wohngebäuden werden Wärmepumpen elektrisch angetrieben.Wenn sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten mit einer herkömmlichen Heizung z. B. Gas verglichen werden, bietet die Jahresarbeitszahl einen Indikator für einen Betriebskostenvergleich zwischen Wärmepumpe und Gasheizung. Falls der Strompreis für die Wärmepumpe (в евро / кВт · ч) höher als der Gaspreis (в евро / кВт · ч) multipliziert mit der Jahresarbeitszahl ist, so ist zu erwarten, dass schon die Stromkosten für die Wärmepums fürmepumse höher . Sinngemäß gilt dies auch für den Vergleich einer Wärmepumpe mit einer Ölheizung.In dieser Rechnung wird die durch Verbrennungsprozesse freigesetzte CO ₂ -Menge und der einhergehende Erderwärmungsprozess sowie freigesetzter Feinstaub und mögliche Folgeschäden nicht berücksichtigt.

Bei noch in Betrieb befindlichen älteren Kohlekraftwerken kann aus drei Teilen Wärmeenergie nur ein Teil Strom gewonnen werden. ^[1] Für strombetriebene Wärmepumpen ist es notwendig einen möglichst hohen Anteil regenerativ erzeugten Strom im Strommix zu erreichen.

Bei der direkten elektrischen Beheizung, zum Beispiel mit Heizstäben, entspricht die erzeugte Wärmeenergie genau der eingesetzten elektrischen Energie (COP = 1). Die elektrische Energie ist aber wesentlich hochwertiger als Wärmeenergie bei niedriger temperatur, denn durch Einsatz einer Wärmekraftmaschine kann immer nur ein Teil der Wärmeleistung wieder in elektrische Leistung uermgeform.

Leistungsbilanz der Wärmepumpe: Der COP beschreibt den Quotienten aus nutzbarer Wärme ( rot ) und der dafür aufgewendeten elektrischen Verdichterleistung ( gelb )

Der Abluft, der Außenluft, dem Erdboden, dem Abwasser oder dem Grundwasser kann Wärme durch Einsatz einer Wärmepumpe entzogen werden.Ein Vielfaches der für die Wärmepumpe eingesetzten elektrischen Leistung kann der Wärmequelle (Luft, Erdboden) entzogen werden und auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt werden. In der Leistungsbilanz wird der Wärmepumpe elektrische Leistung für den Verdichterantrieb und die der Umwelt entzogen Wärme zugeführt. Am Austritt der Wärmepumpe steht ein Teil der zugeführten Leistung als Wärme auf höherem Niveau zur Verfügung. In der Gesamtleistungsbilanz sind noch die Verluste des Prozesses zu berücksichtigen.

Das Verhältnis von der in den Heizkreis abgegebenen Wärmeleistung zur zugeführten elektrischen Verdichterleistung wird als Leistungszahl bezeichnet. Die Leistungszahl hat einen oberen Wert, der nicht überschritten und aus dem Carnot-Kreisprozess abgeleitet werden kann. Die Leistungszahl wird auf einem Prüfstand gemäß der Norm EN 14511 (früher EN 255), ermittelt und gilt nur unter den jeweiligen Prüfbedingungen. Gemäß EN 14511 wird die Leistungszahl auch COP genannt (коэффициент полезного действия) .Der COP ist Gütekriterium für Wärmepumpen, erlaubt jedoch keine energetische Bewertung der Gesamtanlage.

Um eine möglichst hohe Leistungszahl und somit eine hohe Energieeffizienz zu erlangen, sollte die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Nutztemperatur möglichst gering sein. Die Wärmeübertrager sollten für möglichst geringe Temperaturdifferenzen zwischen der Primär- und Sekundärseite ausgelegt sein.

Die Bezeichnung Wärmepumpe beruht darauf, dass Wärme aus der Umgebung auf ein höheres nutzbares Temperaturniveau angehoben (гепумпт) вирд.Die Wärmepumpe hat einen Verdichter, der elektrisch oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verdichter komprimiert ein Kältemittel auf einen höheren Druck, wobei es sich erwärmt. Die beim nachfolgenden Abkühlen und Verflüssigen des Kältemittels freigesetzte Energie wird в einem Wärmeübertrager auf das Wärmeträgermedium des Heizkreises, meistens Wasser oder Sole, übertragen. Das Kältemittel wird anschließend an einem Expansionsventil entspannt und es kühlt sich ab. Das kalte Kältemittel wird dem Verdampfer (Erdwärmesonden, Luftverdampfer) zugeführt und geht durch Aufnahme von Umgebungswärme (Anergie) в den gasförmigen Zustand über.

Ein Nachteil der Wärmepumpe ist der deutlich höhere apparative Aufwand. Besonders kostenintensiv sind wirkungsvolle Verdampfer (Erdwärmesonden, erdverlegte Flächenverdampfer) durch die damit verbundenen Erdarbeiten. Die Investitionen gegenüber einem konventionellen Gas- oder Heizölbrenner sind deutlich höher. Dafür ist der regelmäßige Aufwand für Wartung und Instandhaltung deutlich geringer, zum Beispiel fallen keine Reinigungs- und Schornsteinfegerkosten an.

Der Wärmepumpenprozess, nach Rudolf Plank Plank-Prozess genannt, wird auch als Kraftwärmemaschine bezeichnet.Der Grenzfall einer reversibel arbeitenden Kraftwärmemaschine ist der linksläufige Carnotprozess.

Kältemittel (Arbeitsgase) Bearbeiten

Von 1930 bis zum Anfang der 1990er Jahre waren die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) die bevorzugten Kältemittel. Sie kondensieren bei Raumtemperatur unter leicht handhabbarem Druck. Sie sind nicht giftig, nicht brennbar und reagieren nicht mit den üblichen Werkstoffen. Венн FCKW freigesetzt werden, schädigen sie jedoch die Ozonschicht der Atmosphäre und tragen zum Ozonloch bei.In Deutschland wurde daher der Einsatz von Fluorchlorkohlenwasserstoffen im Jahr 1995 запрещен. Die als Ersatz verwendeten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) schädigen nicht die Ozonschicht, tragen jedoch zum Treibhauseffekt bei und sind im Kyoto-Protokoll als umweltgefährdend erfasst. Als natürliche Kältemittel gelten reine Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Propylen, wobei deren Brennbarkeit besondere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht. Anorganische, nicht brennbare Alternativen wie Ammoniak, Kohlendioxid или Wasser wurden ebenfalls für Wärmepumpen eingesetzt.Aufgrund spezifischer Nachteile haben sich diese Kältemittel nicht im größeren technischen Maßstab durchsetzen können. Ammoniak (NH ₃ ) и Kohlendioxid (CO ₂ ) находятся в промышленном секторе Kühlanlagen wie Kühlhäusern und Brauereien eingesetzt. ^[2] CO ₂ ist anstelle von Fluorkohlenwasserstoffen für die Klimatisierung von Fahrzeugen angedacht und wird bereits von ersten Herstellern eingesetzt (Stand 2017).

Leistungszahl und GütegradBearbeiten

Die Leistungszahl ε, in der Literatur auch als Heizzahl bezeichnet ^[4] einer Wärmepumpe, englisch Coefficient Of Performance (COP) {\ displaystyle (COP)}, ist der Quotient aus der Wärbenkird, die in den Heiz , und der eingesetzten Energie:

COP = QcW {\ displaystyle \ mathrm {COP} = {\ frac {Q_ {c}} {W}}}

Bei typischen Leistungszahlen von 4 bis 5 steht das Vier-bis Fünffache der eingesetzten Leistung als nutzbare Wär zur Verfügung, der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme.

Die Leistungszahl hängt stark vom unteren und oberen Temperaturniveau ab. Теоретическая максимальная погрешность Leistungszahl COPmax {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}}} einer Wärmepumpe ist entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beginzt durch den Kehrwert des Carnot des Carnot {\ et al. }

COPmax = 1ηC = TwarmTwarm-Tkalt {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}} = {\ frac {1} {\ eta _ {C}}} = {\ frac {T _ {\ text {warm}}} {T _ {\ text {warm}} — T _ {\ text {kalt}}}}}

Für die Temperaturen sind die absoluten Werte einzusetzen.

Der Gütegrad ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}}} einer Wärmepumpe ist die tatsächliche Leistungszahl bezogen auf die ideale Leistungszahl bei den verwendeten Temperaturniveaus. Er berechnet sich zu:

ηWP = COPCOPmaxbzw.COP = COPmax⋅ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = {\ frac {\ mathrm {COP}} {\ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}}} } \ qquad {\ text {bzw.}} \ qquad \ mathrm {COP} = \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {max}} \ cdot \ eta _ {\ mathrm {WP}}}

Praktisch werden Wärmepumpengütegrade ηWP {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}}} im Bereich 0,45 до 0,55 ошибок.

BeispielwerteBearbeiten

Das untere Temperaturniveau einer Wärmepumpe legt bei 10 ° C (= 283,15 K), и Nutzwärme wird bei 50 ° C (= 323,15 K) до температуры. Bei einem idealen reversiblen Wärmepumpenprozess, der Umkehrung des Carnotprozesses, würde die Leistungszahl bei 8,1 liegen. Настоящий erreichbar ist bei diesem Temperaturniveau eine Leistungszahl von 4,5. Mit einer Energieeinheit Exergie, die als technische Arbeit oder elektrische Leistung eingebracht wird, können 3,5 Einheiten Anergie aus der Umgebung auf das hohe Temperaturniveau gepumpt werden, so dassäl genfözengieein 50 ° C.( 1 Einheit Exergie + 3,5 Einheiten Anergie = 4,5 Einheiten Wärmeenergie ).

In der Gesamtbetrachtung müssen aber der exergetische Kraftwerkwirkungsgrad und die Netzübertragungsverluste berücksichtigt werden, welche einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 35% ошибок. Die benötigte 1 kWh Exergie erfordert einen Primärenergieeinsatz von 100/35 × 1 кВтч = 2,86 кВтч. Wenn die Primärenergie nicht im Kraftwerk eingesetzt, sondern direkt vor Ort zur Beheizung genutzt wird, erhält man bei einem Feuerungswirkungsgrad von 95% — demnach 2,86 кВтч × 95% = 2,71 кВтч тепловой энергии.

Mit Bezug auf das oben aufgeführte Beispiel kann im Idealfall (Leistungszahl = 4,5) mit einer Heizungswärmepumpe das 1,6fache und bei einer konventionellen Heizung das 0,95fache der eingesetztener Brenden. Unter sehr günstigen Randbedingungen kann so bei dem Umweg Kraftwerk → Strom → Wärmepumpe eine 1,65-fach höhere Wärmemenge gegenüber der direkten Verbrennung erreicht werden.

Am Prüfstand wird bei einer Grundwassertemperatur von 10 ° C и einer Temperatur der Nutzwärme von 35 ° C eine Leistungszahl von bis zu COP = 6,8 erreicht.In der Praxis wird Allerdings der tatsächlich über das Jahr erreichbare Leistungswert, die Jahresarbeitszahl (JAZ) вкл. Verluste und Nebenantriebe, von nur 4,2 erzielt. Bei Luft / Wasser-Wärmepumpen liegen die Werte deutlich darunter, был опекуном Reduzierung des Primärenergiebedarfs. Unter ungünstigen Bedingungen — etwa bei Strom aus fossilen Brennstoffen — kann mehr Primärenergie verbraucht werden als bei einer konventionellen Heizung. Eine solche Stromheizung ist weder im Hinblick auf den Klimaschutz noch volkswirtschaftlich effizient.

Eine Wärmepumpe mit einer JAZ> 3 золота и энергосберегающие. Allerdings werden laut einer Studie bereits bei dem Strommix aus dem Jahr 2008 bereits ab einer JAZ von 2 Kohlendioxidemissionen eingespart, mit weiterem Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie dem Ersatz äl effterer, Aus dem Jahr. ^[5]

DatenblätterBearbeiten

In den Datenblättern zu den diversen Wärmepumpenerzeugnissen sind die Leistungsparameter jeweils auf Medium und Quell- und Zieltemperatur bezogen; zum Beispiel:

• W10 / W50: COP = 4,5, ηWP = 0,56 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 56}
• A10 / W35: Heizleistung 8,8 кВт; COP = 4,3, ηWP = 0,35 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 35}
• A2 / W50: Heizleistung 6,8 кВт; COP = 2,7, ηWP = 0,40 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 40}
• B0 / W35: Heizleistung 10,35 кВт; COP = 4,8, ηWP = 0,55 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 55}
• B0 / W50: Heizleistung 9 кВт; COP = 3,6, ηWP = 0,56 {\ displaystyle \ eta _ {\ mathrm {WP}} = 0 {,} 56}
• B10 / W35: Heizleistung 13,8 кВт; COP = 6,1

Nach mehreren gemessenen COP-Werte am WPT-Buchs ^[6] .Angaben wie W10 / W50 bezeichnen die Eingangs- und Ausgangstemperaturen der beiden Medien. W steht für Wasser, A für Luft (англ. Воздух) и B für Sole (англ. Рассол), die Zahl dahinter für die Temperatur в ° C. B0 / W35 ist bspw. ein Betriebspunkt der Wärmepumpe mit einer Soleeintrittstemperatur von 0 ° C и einer Wasseraustrittstemperatur von 35 ° C.

nach dem Verfahren

nach der Wärmequelle

nach der Wärmenutzung

nach der Arbeitsweise

Es gibt verschiedene Physikalische Effekte, die in einer Wärmepumpe Verwendung finden können.Die wichtigsten sind:

in der Gebäudetechnik

Wärmepumpen werden vielfach auch zur Erwärmung von Wasser für die Gebäudeheizung (Wärmepumpenheizung) und Bereitstellung von Warmwasser eingesetzt. Eingesetzt werden können Wärmepumpen sowohl alleine, в Kombination mit anderen Heizungsarten, sowie в Fern- und Nahwärmesystemen. Zu letzterem zählt z. B. die Kalte Nahwärme. Üblich sind die folgenden Kombinationen (Abkürzungen in Klammern):

• Wasser / Wasser-Wärmepumpe (WWWP) mit Entzug der Wärme aus dem Grundwasser über Förder- und Schluckbrunnen, aus Oberflächenwässern oder Abwässern,
• Sole / Wasser-Wärmepumpe (SWWP), как Wärmequellen dienen:
• Luft / Wasser-Wärmepumpe (LWWP) mit Entzug der Wärme aus Abluft или Aussenluft, seltener auch mit Vorerwärmung durch Erdwärmetauscher, Fassadenkollektoren oder ähnlichem; Wärmeabgabe über wasserführende Heizsysteme, preiswert und häufig verwendet
• Luft / Luft-Wärmepumpen (LLWP) werden nur in großen Gebäuden zur Erwärmung oder Kühlung der Zuluft von Lüftungsanlagen (Klimaanlagen) verwendet.

Поглощение 14 000 кВт-Wärmepumpe zur Nutzung Industrieller Abwärme in einem österreichischen Fernheizwerk.

Die Kompressions-Wärmepumpe

Nutzt den Physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. In ihr zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf, das, angetrieben durch einen Kompressor, die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt.

Die Absorptions-Wärmepumpe

Nutzt den Physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase.Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst oder ausgetrieben.

Die Adsorptions-Wärmepumpe

arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem «Adsorbens», dem das Kältemittel adoder desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Entnommen. Da das Adsorbens nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, kann der Prozess nur diskontinuierlich ablaufen, indem zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt wird.

Elektrisch angetriebene Kompressions-WärmepumpeBearbeiten

Das Innere eines Verdampfers einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe stellt den Hauptanwendungsfall von Wärmepumpen dar. Das Kältemittel wird в einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es wird von einem Verdichter angesaugt, verdichtet und dem Verflüssiger zugeführt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager in dem die Verflüssigungswärme an ein Fluid — zum Beispiel an einen Warmwasserkreis или die Raumluft — abgegeben wird.Das verflüssigte Kältemittel wird dann zu einer Entspannungseinrichtung geführt (Kapillarrohr, thermisches oder elektronisches Expansionsventil). Durch die adiabate Entspannung wird das Kältemittel abgekühlt. Der Saugdruck wird durch die Entspannungseinrichtung в Kombination mit der Förderleistung des Verdichters in der Wärmepumpe so eingestellt, dass die Sattdampftemperatur des Kältemittels unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. In dem Verdampfer wird somit Wärme von der Umgebung an das Kältemittel übertragen und führt zum Verdampfen des Kältemittels.Als Wärmequelle kann die Umgebungsluft oder ein Solekreis genutzt werden, der die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Das verdampfte Kältemittel wird dann von dem Verdichter angesaugt. Aus dem oben beschriebenen Beispiel ist ersichtlich, dass durch Einsatz der elektrisch betriebenen Wärmepumpe bei dem vorausgesetzten Temperaturniveau kein wesentlich höherer thermischer Wirkungsgrad gegenüber derglbeeiztlung Direkt. Das Verhältnis verbessert sich zugunsten der elektrisch angetriebenen Wärmepumpe, wenn Abwärme auf hohem Temperaturniveau als untere Wärmequelle genutzt werden kann oder die Geothermie auf hohem Temperaturnrutrutzentrünunge kann enterménée enterzénée enter.

Wärmepumpe mit Öl- oder GasmotorantriebBearbeiten

Ein deutlich höherer thermischer Wirkungsgrad kann erreicht werden, wenn die Primärenergie als Gas oder Öl in einem Motor zur Erzeugung technischer Arbeit zum direkten Antrieb des Wärmepumpenverdichters genutzt werden kann. Bei einem exergetischen Wirkungsgrad des Motors von 35% und einer Nutzung der Motorabwärme zu 90% kann ein gesamtthermischer Wirkungsgrad von 1,8 erzielt werden. Allerdings muss der erhebliche Mehraufwand gegenüber der direkten Beheizung berücksichtigt werden der durch wesentlich höhere Investitionen und Wartungsaufwandrogründet ist.Es gibt jedoch bereits Gaswärmepumpen am Markt (около 20 кВт Heiz- / Kühlleistung aufwärts), Welche mit Service-Intervallen von 10.000 Stunden (übliche Wartungsarbeiten für Motor) и все 30.000 Betriebsstunden fürseläin Ölvalesch. Zusätzlich ist zu bemerken, dass bestimmte Hersteller von motorgetriebenen Gaswärmepumpen diese в Serienproduktion herstellen, welche in Europa auf Lebensdauern von mehr als 80.000 Betriebsstunden kommen. Dies ist der Fall aufgrund des ausgeklügelten Motorenmanagements, der niedrigen Drehzahlen und der optimierten Geräteprozesse.

Detaillierte Beschreibung von Wärmepumpen zur GebäudebeheizungBearbeiten

1877 in der Saline Bex installierter zweistufiger Kolbenkompressor / Wirth 1955 / 1968: Erstes Wärmepumpen-Zentralgerät в Deutschland von Klemens Oskar Waterkotte

Die Geschichte der Wärmepumpe ^[7] beginn mit der Entwicklung der Dampfkompressionsmaschine. Sie wird je nach Nutzung der zu oder der abgeführten Wärme als Kältemaschine oder als Wärmepumpe bezeichnet. Ziel war noch lange Zeit die künstliche Eiserzeugung zu Kühlzwecken.Dem aus den USA stammenden Jacob Perkins ist 1834 der Bau einer entsprechenden Maschine als erstem gelungen. Sie enthielt bereits die vier Hauptkomponenten einer modernen Wärmepumpe: einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Expansionsventil.

Lord Kelvin hat die Wärmepumpe bereits 1852 vorausgesagt, in dem erkannte, dass eine «umgekehrte Wärmekraftmaschine» für Heizzwecke eingesetzt werden könnte. Erkannte, dass eine solche Heizeinrichtung dank dem Wärmeentzug aus der Umgebung (Luft, Wasser, Erdreich) weniger Primärenergie benötigen würde als beim konventionellen Heizen ^[8] .Aber es sollte noch rund 85 Jahre dauern, bis die erste Wärmepumpe zur Raumheizung в Betrieb ging. In dieser Periode wurden die Funktionsmuster der Pioniere auf der Basis einer rasch fortschreitenden wissenschaftlichen Durchdringung insbesondere auch durch Carl von Linde ^[9] und dem Fortschritt der Industriellen Produktion durch verlässlicus verlässlicen. Die Kältemaschinen und -anlagen wurden zu Industriellen Produkten und im Industriellen Maßstab gefertigt.Um 1900 lagen die meisten принципиально Innovationen der Kältetechnik für die Eisherstellung und später auch die direkte Kühlung von Lebensmitteln und Getränken bereits vor. Darauf konnte später auch die Wärmepumpentechnik aufbauen ^[10] .

In der Periode vor 1875 wurden Wärmepumpen erst für die Brüdenkompression (Offener Wärmepumpenprozess) в Зальцверкен мит ихрен offensichtlichen Vorteilen zur Holz- und Kohleeinsparung verfolgt. Der österreichische Ingenieur Peter von Rittinger versuchte 1857 als erster, die Idee der Brüdenkompression in einer kleinen Pilotanlage zu realisieren.Vermutlich angeregt durch die Experimente von Rittinger in Ebensee wurde in der Schweiz 1876, фон Антуан-Поль Пикар фон дер Лозаннский университет и инженеры J.H. Weibel vom Unternehmen Weibel-Briquet in Genf die weltweit erste wirklich funktionierende Brüdenkompressionsanlage mit einem zweistufigen Kompressor gebaut. 1877 г. wurde diese erste Wärmepumpe der Schweiz in der Saline Bex installiert. Um 1900 blieben Wärmepumpen Visionen einiger Ingenieure. Der Schweizer Heinrich Zoelly hat als erster eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe mit Erdwärme als Wärmequelle vorgeschlagen.Er erhielt dafür 1919 das Schweizer Patent 59350. Aber der Stand der Technik war noch nicht bereit für seine Ideen. Bis zur ersten technischen Realisierung dauerte es noch rund zwanzig Jahre. In den USA wurden ab 1930 Klimaanlagen zur Raumkühlung mit zusätzlicher Möglichkeit zur Raumheizung gebaut. Die Effizienz bei der Raumheizung war Allerdings bescheiden ^[11] .

Während und nach dem Ersten Weltkrieg litt die Schweiz an stark erschwerten Energieimporten und hat in der Folge ihre Wasserkraftwerke stark ausgebaut.In der Zeit vor und erst recht während dem Zweiten Weltkrieg, als die Neutrale Schweiz vollständig von faschistisch regierten Ländern umringt war, wurde die Kohleknappheit erneut zu einem großen Problem. Данк ихрер Шпитценположение в Энергетехнике Хабен Ди Швайцер Фирмен Зульцер, Эшер Висс и Браун Бовери в Ден Джарен с 1937 по 1945 год, 35 Wärmepumpen gebaut und Genommen Betrieb Hauptwärmequellen waren Seewasser, Flusswasser, Grundwasser und Abwärme. Besonders hervorzuheben sind die sechs Historischen Wärmepumpen der Stadt Zürich mit Wärmeleistungen von 100 кВт до 6 МВт.Ein internationaler Meilenstein ist die in den Jahren 1937/38 von Escher Wyss gebaute Wärmepumpe zum Ersatz von Holzöfen im Rathaus Zürich . Zur Vermeidung von Lärm und Vibrationen wurde ein erst kurz zuvor entwickelter Rollkolbenkompressor eingesetzt. Diese Historische Wärmepumpe beheizte das Rathaus während 63 Jahren bis ins Jahr 2001. Erst dann wurde sie durch eine neue, effizientere Wärmepumpe ersetzt ^[12] . Zwar wurden durch die erwähnten Firmen bis 1955 noch weitere 25 Wärmepumpen gebaut.Die in den 1950er und 1960er Jahren laufend fallenden Erdölpreise führten dann aber zu einem dramatischen Verkaufseinbruch für Wärmepumpen. Im Gegensatz dazu blieb das Geschäft im Brüdenkompressionsbereich weiterhin erfolgreich. In anderen europäischen Ländern wurden Wärmepumpen nur sporadisch bei gleichzeitigem Kühlen und Heizen (z. B. Molkereien) eingesetzt ^[7] . In Deutschland wurde 1968 die erste erdgekoppelte Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus in Kombination mit einer Niedertemperatur-Fussbodenheizung durch Klemens Oskar Waterkotte realisiert ^[13] .

Das Erdölembargo von 1973 und die zweite Erdölkrise 1979 führten zu einer Verteuerung des Erdöls um bis zu 300%. Diese Situation Beginningte die Wärmepumpentechnik huge. Es kam zu einem eigentlichen Wärmepumpenboom. Dieser wurde aber durch zu viele inkompetente Anbieter im Kleinwärmepumpenbereich und dem nächsten Ölpreiszerfall gegen Ende der 1980er Jahre jäh beendet. In den 1980er Jahren wurden auch zahlreiche von Gas- und Dieselmotoren angetriebene Wärmepumpen gebaut. Sie Waren Allerdings Nicht Erfolgreich.Nach einigen Betriebsjahren hatten sie mit zu häufigen Pannen und zu hohen Unterhaltskosten zu kämpfen. Demgegenüber setzte sich im Bereich grösserer Wärmeleistung die als «Totalenergiesysteme» bezeichnete Kombination von Blockheizkraftwerken mit Wärmepumpen durch. Таким образом, ETH-Lausanne nach dem Konzept von Lucien Borel und Ludwig Silberring durch Sulzer-Escher-Wyss 1986 eine 19,2 MW Totalenergieanlage mit einem Nutzungsgrad von 170% realisiert ^[14] . Als grösstes Wärmepumpensystem der Welt mit Meerwasser als Wärmequelle wurde 1984-1986 durch Sulzer-Escher-Wyss für das Fernwärmenetz von Stockholm ein 180 MW Wärmepumpensystem mit 6 Wärmepumpene zegel.Die Palette der Wärmequellen wurde erweitert durch thermoaktive Gebäudeelemente mit integrierten Rohrleitungen, Abwasser, Tunnelabwasser und Niedertemperatur-Wärmenetze ^[7] .

1985 wurde das Ozonloch über der Antarktis entdeckt. Darauf wurde 1987 mit dem Montreal-Protokoll eine weltweite konzertierte Aktion zum rigorosen Ausstieg aus den FCK-Kältemitteln beschlossen. Dies führte zu weltweiten Notprogrammen und einer Wiedergeburt von Ammoniak als Kältemittel. Innerhalb von nur vier Jahren wurde das chlorfreie Kältemittel R-134a entwickelt und zum Einsatz gebracht.В Европе wurde auch die Verwendung brennbarer Kohlenwasserstoffe wie Propan und Isobutan als Kältemittel vorangetrieben. Auch Kohlenstoffdioxid gelangt vermehrt zum Einsatz. Начиная с 1990 года, герметичный компрессор Scrollkompressoren die Kolbenkompressoren zu verdrängen. Die Kleinwärmepumpen wurden weniger voluminös und wiesen einen geringeren Kältemittelinhalt auf. Der Markt für Kleinwärmepumpen benötigte aber noch einen gewissen «Selbstreinigungseffekt» und konzertierte flankierende Massnahmen zur Qualitätssicherung, bevor gegen das Ende der 1980er Jahre ein erfolgöglich 7 [9].

Nach Überwinden des «gebrannten-Kind-Effekts» bei Kleinwärmepumpen, начавшаяся в 1990 году eine rasante Verbreitung der Wärmepumpenheizung. Dieser Erfolg fusst auf technischen Fortschritten, grösserer Zuverlässigkeit, ruhigeren und effizienteren Kompressoren sowie besserer Regelung — aber nicht weniger auch auf besser ausgebildeten Planern und Installateuren und Installateuren, Gütesiegeldezünder zuverlézünderfünderfünder. Dank Leistungsregulierung durch kostengünstigere Inverter und aufwändigere Prozessführungen ^[15] vermögen heute Wärmepumpen auch die Anforderungen des Sanierungsmarktes mit hoher energetischer Effizienz zu erfüllen32 ^.

• Герман Рекнагель, Эрнст-Рудольф Шрамек, Эберхард Шпренгер: Taschenbuch für Heizung Klimatechnik. 76. Auflage. Ольденбург, Мюнхен 2014, ISBN 978-3-8356-3325-4.
• Maake-Eckert: Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik. К. Ф. Мюллер, Карлсруэ 2000, ISBN 978-3-7880-7310-7.
• Марек Миара и др .: Wärmepumpen — Heizen — Kühlen — Umweltenergie nutzen. BINE-Fachbuch, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8167-9046-4 (Grundlagen mit Schwerpunkt Anlagentechnik, Monitoringerfahrungen, aktuelle Technologie).
• Клаус Даниэльс: Gebäudetechnik, Ein Leitfaden für Architekten und Ingenieure. VDF, Цюрих 2000, ISBN 3-7281-2727-2.
• Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen — Wohnwert steigern — Umwelt schonen. Broschüre von der Deutschen Energie-Agentur, Берлин 02/2007, S. 33–36 (онлайн PDF 46 Seiten 2,6 МБ).
• Thorsten Schröder, Bernhard Lüke: Wärmequellen für Wärmepumpen. Дортмундер Бух, Дортмунд 2013, ISBN 978-3-9812130-7-2.
• Мартин Кальчмитт, Вольфганг Штрайхер: Regenerative Energien in Österreich. Grundlagen, Systemtechnik, Umweltaspekte, Kostenanalysen, Potenziale, Nutzung. Vieweg + Teubner, Висбаден 2009, ISBN 978-3-8348-0839-4.
• Юрген Бонин: Handbuch Wärmepumpen. Planung und Projektierung. Herausgegeben von DIN, Beuth, Berlin / Wien / Zürich 2012, ISBN 978-3-410-22130-2.

1. ↑ ^{a b c d} Wärme aus Erneuerbaren Energien, Kosten Sparen — Wohnwert steigern — Umwelt schonen , Broschüre von der Deutsche Energie-Agent GmbH (dena)dena.de) 02/2007, С. 33–36.
2. ↑ ^{a b} Landolt Börnstein, Новая серия VIII / 3C, Stichwort: Тепловые насосы, S. 608–626.
3. ↑ Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen.
4. ↑ Energieeinsparung in Gebäuden: Stand der Technik; Entwicklungstendenzen, Google Books, Seite 161, abgerufen am 16 августа 2016 г.
5. ↑ Energiewirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpe in der Gebäudeheizung
6. ↑ WPZ-Buchs
7. ↑ ^{a b c d e} Zogg M.: Geschichte der Wärmepumpe — Schweizer Beiträge und internationale Meilensteine, Bundesamt für Energie, Берн 2008. (admin.ch [abgerufen am 4 августа 2020]).
8. ↑ Thomson W .: Об экономии отопления и охлаждения зданий с помощью потоков воздуха. В: Труды Философского общества. № 3, 1852, с. 269-272.
9. ↑ Wolfinger U .: 125 Jahre Linde — eine Chronik, Linde AG, Wiesbaden 2004. (vhkk.org [PDF; abgerufen am 4.Август 2020]).
10. ↑ Тевено К. «История холодоснабжения во всем мире, Международный институт холода, Париж, 1979».
11. ↑ Wirth E .: Aus der Entwicklungsgeschichte der Wärmepumpe, Schweizerische Bauzeitung 1955, Bd. 73, № 52, С. 647-650. (e-periodica.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).
12. ↑ Zogg M .: История тепловых насосов — вклад Швейцарии и международные вехи, Федеральное управление энергетики Швейцарии, Берн, 2008 г. (админ.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).
13. ↑ Waterkotte, K. (1968): Erdreich-Wasser-Wärmepumpen-System für ein Einfamilienhaus . ETA elektrowärme int. 30 / A, S. 39–43, Essen.
14. ↑ Пелет X., Д. Фаврат, А. Воегели: Опыт работы с аммиачными тепловыми насосами мощностью 3,9 МВт — состояние после одиннадцати лет эксплуатации. В: Материалы семинара IEA Annex 22, Гатлинбург, Теннесси, США, 2-3 октября 1997 г.
15. ↑ Zehnder M., D. Favrat, E. Zahnd, J. Cizmar, D. Trüssel: Wärmepumpe mit Zwischeneinspritzung bei Scrollkompressoren, Schlussbericht, Bundesamt für Energie, Берн 2000. (admin.ch [abgerufen am 4. августа 2020]).

Wärmepumpenheizung — Википедия

Luft / Wasser-Wärmepumpenheizung в Einem Einfamilienhaus Sole-Wasser-Wärmepumpe im Keller eines energetisch sanierten Zweifamilienhauses Erste erdgekoppelte Wärmepumpenheizung in Deutschland von Klemens Oskar Waterkotte aus dem Jahr 1972 Das Innere einer Wärmepumpe

Eine Wärmepumpenheizung entzieht der Umwelt (umgebende Luft, Grund- / Oberflächenwasser oder Erdreich) Wärme und hebt sie mittels einer Wärmepumpe auf ein verwerbäömurnitéen, где бы то ни было.Unterschieden werden elektrisch und mit Gas angetriebene Wärmepumpenheizungen.

Da elektrische Wärmepumpen unmittelbar kein CO ₂ abgeben, aber etwa 25 bis 30% der Wärmeenergie mittels elektrischer Energie gewinnen ^[1] , können sie bei Verwendung eines Hohen Antehrizungs an kompaniya.ru . Stammt die elektrische Energie hingegen aus fossilen Quellen, dann ist der ökologische Vorteil gegenüber modernen Gasheizungen nur sehr gering. ^[2]

Bei der Umstellung auf eine CO ₂ -freie Wärmeversorgung (Dekarbonisierung) kann der Wärmepumpe eine starke Bedeutung zukommen, wenn der Strom aus regenerativen Quellen erzeugt. Im Rahmen der Fernwärmeversorgung können Wärmequellen genutzt werden, die für eine direkte Wärmenutzung keine ausreichende Temperatur haben. Es können Industrielle Abwärme wie Kühlwasser, Grubenwasser oder oberflächennahe Geothermie als Wärmequelle genutzt werden. Je höher die Temperatur der Wärmequelle ist, der im Verdampfer der Wärmepumpe Wärme entzogen wird, desto höher ist die Leistungszahl der Anlage.

Водохранилище Die Wärmepumpe entzieht einem (Luft, Grundwasser, Erdreich) Wärme und kühlt somit die Wärmequelle, allerdings nur entlang eines Temperaturgradienten. Die Effizienz der Wärmepumpe — ausgedrückt in der Leistungszahl — снижать аллергию umso mehr, je geringer die Temperatur der Quelle ist.

Die Wärmepumpe ist technisch wie ein Kühlschrank aufgebaut mit dem Unterschied, dass bei der Wärmepumpe die warme Seite (Verflüssiger der Wärmepumpe) zum Heizen genutzt wird.Der Einsatz ist umso effizienter, je geringer die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmereservoir (zum Beispiel Grundwasser von 7 ° C) und der «Vorlauf-Temperatur» ist (= «Heizungs-Temperatur» ist (= «Heizungs-Temperatur», вирд). Mit steigendem Temperaturhubinkt die Leistungszahl der Wärmepumpe. Die meisten Wärmepumpen sind für Vorlauftemperaturen до максимальной температуры 60 ° C.

Wärmequellen für Wärmepumpen sind Wasser, feuchtes Erdreich oder feuchte Luft.Wenn die Verdampfungstemperatur 0 ° C unterschreitet, bildet sich Eis auf den Wärmetauscherflächen. Eis ist eine Isolierschicht und verschlechtert den Wärmeübergang deutlich. Durch neuere Technologien (Gaskühlung) können Wärmepumpen, die der Außen luft die Wärme entziehen, derzeit до −25 ° C Außentemperaturffektiv eingesetzt werden. Eine Wärmepumpe, die einem Wasserspeicher в 10 м. Tiefe (около 5 ° C Erdtemperatur) die Wärme entzieht, kann unabhängig von der Außentemperatur Betrieben werden (unter dem Gefrierpunkt von Wasserspeicher, unter dem Gefrierpunkt von Wasser, undr.

Für den Wärmeertrag muss Leistung aufgebracht werden («Ввод»). Das Verhältnis Ertrag («Выход») zu Input wird Leistungszahl genannt. Eine Leistungszahl größer als 4 gilt als wirtschaftlich.

Die Energie kann mittels elektrischem Strom oder Brennstoffen zugeführt werden. Die Verbrennung von Brennstoffen kann eine Absorptions- oder Adsorptionskältemaschine Betreiben oder in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, der wie der Elektromotor eine Kompressionskältemaschine antreibt.

Zur Beheizung von Gebäuden werden im unteren Leistungsbereich meist Elektro-Kompressions-Wärmepumpen verwendet, bei höheren Leistungen auch Gasmotorwärmepumpen. Verwendet werden auch Absorptions- bzw. Адсорбции-Wärmepumpen. Wärmepumpen, die den Vuilleumier-Kreisprozess nutzen, sind noch nicht marktreif.

Das Funktionsprinzip lässt sich gut mit einem Kühlschrank vergleichen, der innen kühlt und außen heizt. Viele dieser Systeme können im Umkehrbetrieb auch zur Kühlung eingesetzt werden.Da Wärmepumpen zum Teil erhebliche Anlaufströme haben, die zu Netzrückwirkungen (Spannungseinbrüchen) führen können, muss der Anschluss vom Energieversorgungsunternehmen genehmigt werden. Die Genehmigung wird im Regelfall mit bestimmten Auflagen (Anlaufstrombegrenzung, Anläufe / Stunde beschränkt) erteilt.

Das verdichtete Kältemittel kondensiert im Verflüssiger. Dies ist ein Wärmeübertrager, der auf der Gegenseite mit einem Wärmeträger, in der Regel Wasser oder Wasser-Sole-Gemisch (Frostschutz), beaufschlagt wird.Die bei der Verflüssigung des Kältemittels frei werdende Wärme wird vom Wärmeträger aufgenommen und auf die Heizkörper oder Heizflächen übertragen. Die Wärmeleistung, die, bezogen auf die eingesetzte elektrische Leistung des Verdichtermotors, am Verflüssiger genutzt werden kann, steigt mit abnehmender Differenz zwischen der Verdampfungs- und der Verflüssigungsältemperatur im.

Das Verhältnis der Wärmeleistung («Выход») zur elektrischen Leistung («Вход») wird als Leistungszahl einer Wärmepumpe (англ. Коэффициент полезного действия , abgekürzt COP ) bezeichnet.

Eine niedrige Wärmeträgertemperatur (Vorlauftemperatur) kann insbesondere mit Fußbodenheizungen umgesetzt werden, da die Wärmeübertragungsfläche sehr groß ist. Außerdem muss eine sehr gute Wärmedämmung für das zu beheizende Gebäude angestrebt werden, um bei geringem Wärmebedarf eine geringe Vorlauftemperatur des Wärmeträgers fahren zu können.

Heizfläche und mittlere Übertemperatur (Temperaturdifferenzen ΔT {\ displaystyle \ Delta T}) eines Heizkörpers oder einer Fußbodenheizung verhalten sich indirekt пропорционально zueinander.Dies ist mit der veränderten Leistungsabgabe von Speichern bei steigenden Primärtemperan zu vergleichen. Diese Problematik verursacht zudem, dass mittels Wärmepumpe die Speichertemperatur nur auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann. Die maximal erzeugbare Warmwassertemperatur ist vom maximalen Verdichter-Hochdruck abhängig.

Bei der Beheizung von Speichern mittels Erdsonden muss darauf geachtet werden, dass die Erdsonde nicht mit mehr als 100 Вт (терм.) / М Sonde belastet wird, um eine zu starke Vereisung der Sonde zu vermeiden.Da Eis ein schlechter Wärmeleiter ist ,inkt die Sondentemperatur zu weit ab und die Leistungszahl fällt in den unwirtschaftlichen Bereich unter 2,5.

Wahl des Kältemittels [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Heute auf dem europäischen Markt erhältliche Wärmepumpen sowohl für Haushalt und Industrie werden fast ausschließlich mit FKW (fluorierten Kohlenwasserstoffen) betrieben. Systeme mit für die Umwelt weniger problematischen Kältemitteln wie z. B. CO ₂ или Propan haben bislang keine weite Verbreitung gefunden. ^[3] Mit CO ₂ lassen sich laut Studien hohe Vorlauftemperaturen erzeugen und höhere Jahresarbeitszahlen als mit klassischen Systemen erzielen. ^[4] Zudem is nicht brennbar und minder giftig. В Японии sind bereits seit 2001 CO ₂ -Luft-Wasser-Wärmepumpen auf dem Markt erhältlich; seit einiger Zeit werden diese auch vereinzelt в Europa angeboten. Bei der Verwendung von CO ₂ benötigt man Komponenten, die mit größeren Drücken betrieben werden können.Hierzu laufen Forschungsprojekte z. B. an der Technischen Universität Braunschweig (Lehrstuhl Thermodynamik) ^[5] und der Technischen Universität Dresden. CO ₂ -Luft-Wasser-Wärmepumpen können teils sehr teure Konkurrenzsysteme (Erdsonden-, Eissonden-, Solewärmepumpen etc.) в Anwendungsnischen verdrängen. ^[4]

Sperrzeiten [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Bei Nutzung eines günstigen Heizstromtarifs können die Energieversorger die Wärmepumpen zu Zeiten von Spitzenlast, beispielsweise vormittags und am Frühabend, nach den Technischen Anschlussbeding au (füter. Abs)Allerdings können viele Energieversorgungsunternehmen (EVU) von dieser Möglichkeit nach unten abweichen, da sie die Sperrzeiten mittels der Rundsteuerempfänger bezogen auf das tatsächliche Lastprofil steuern. Die Sperrzeiten sind dann relativ kurz, so dass ein erhöhter technischer Aufwand (beispielsweise Pufferspeicher) für eine Sperrzeitüberbrückung in der Regel nicht notwendig wird.

Pufferspeicher sind für die Überbrückung von Sperrzeiten auch nur bedingt einsetzbar, da für die Abschaltzeit der Wärmepumpe vom EVU kein Vorsignal gegeben wird.Daher könnte der Temperaturfühler im Pufferspeicher bei Eintritt der Sperrzeit gerade das «Ein» -Signal zum Anlauf der WP geben. Tritt dieser Fall ein, befindet sich im Pufferspeicher kein oder nur ein geringes nutzbares Temperaturgefälle. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gebäude durch eine Sperrzeit abkühlt, ist relativ gering, aber in beginztem Umfang möglich (Abkühlung 1–2 K).

• Ein Gebäude mit nur wenig Speichermassen kühlt schneller aus als eines mit großen Speichermassen;
• ein schlecht isoliertes Gebäude kühlt schneller aus als ein gut isoliertes;
• ein großes Gebäude kühlt langsamer aus als ein kleines (besseres Verhältnis von Gebäudeoberfläche zu umbautem Raum).

Heizstabsteuerung [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Für den Fall, dass die Leistung der Wärmepumpe bei niedrigen Umgebungstemperan und gleichzeitig hohem Wärmebedarf nicht ausreicht, verfügen die meisten Wärmepumpenheizungen zur Ergänzung der Wärmepumpenheizungen zur Ergänzaufserkreispung.

Die Technischen Anschlussbedingungen (TAB 2007) schreiben im Kapitel 10.2.4 vor, dass Verdichter und Heizstab nur sechs Mal pro Stunde eingeschaltet werden dürfen.Hersteller setzen diese Vorschrift um, indem nach dem Ausschaltvorgang eine zehnminütige Pause eingelegt wird. Bei der Planung und Auslegung muss dieser Sachverhalt berücksichtigt werden.

Der Temperaturhub Δϑ {\ displaystyle \ Delta \ vartheta} des Heizstabes wird durch den Massenstrom ΔmΔt {\ displaystyle {\ frac {\ Delta m} {\ Delta t}}}, специальный Wärmekapazität c {\ displaystyle c {\ displaystyle c {\ displaystyle c} унд die Heizstableistung Φ {\ displaystyle \ Phi} bestimmt.

Δϑ = Φc⋅ΔmΔt {\ displaystyle \ Delta \ vartheta = {\ frac {\ Phi} {c \ cdot {\ frac {\ Delta m} {\ Delta t}}}}}

Mit Wasser als Fluid c = 1,16WhK⋅kg {\ displaystyle c = 1 {,} 16 \, {\ frac {\ mathrm {Wh}} {\ mathrm {K \ cdot kg}}}} Beträgt der Temperaturhub bei einem Massenstrom von 1000 кг pro Stunde Δϑ = 0,86K {\ displaystyle \ Delta \ vartheta = 0 {,} 86 \, \ mathrm {K}} je kW Heizstableistung.

Bei kleiner Schalthysterese und großem Temperaturhub ist der Heizstab nur wenige Minuten ein- und mindestens zehn Minuten ausgeschaltet. Die vermeintlich hohe Anschlussleistung des Heizstabes kann sich nicht entfalten. Durch Umstellen der obigen Formel nach der Zeit позолота:

Δt = c⋅Δm⋅ΔϑΦ {\ displaystyle \ Delta t = {\ frac {c \ cdot \ Delta m \ cdot \ Delta \ vartheta} {\ Phi}}}

Wenn die Schalthysterese 1 K, die Heizstableistung 1 кВт и масса для мытья посуды 1 кг лучше, чем хайцстаб до 4,176 баллов.

Leistungszahl und Gütegrad [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Zur Beurteilung von Wärmepumpen wird die Leistungszahl ε — auch Коэффициент полезного действия (COP) genannt — herangezogen. Sie ist das Verhältnis von abgegebener Heizwärmeleistung zur eingesetzten Antriebsleistung des Verdichters (auch Kompressor). Die erreichbare Leistungszahl ist in Abhängigkeit von den verwendeten Temperaturen entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beginzt auf den Kehrwert des Carnot-Wirkungsgrades für eine verlustfrei arbeitenmezchlés-der Kraftineistwen

εC = TwarmTwarm − Tkalt {\ displaystyle \ varepsilon _ {C} = {\ frac {T _ {\ text {warm}}} {T _ {\ text {warm}} — T _ {\ text {kalt}}}} }

Das Verhältnis von tatsächlicher zu Carnot-Leistungszahl ist der Gütegrad η = ε / εC {\ displaystyle \ eta = \ varepsilon / \ varepsilon _ {C}}.Damit errechnet sich die Leistungszahl

ε = η⋅TwarmTwarm − Tkalt {\ displaystyle \ varepsilon = \ eta \ cdot {\ frac {T _ {\ text {warm}}} {T _ {\ text {warm}} — T _ {\ text {kalt}} }}}

Elektro-Kompressions-Wärmepumpen für die Gebäudeheizung erreichen im Dauerbetrieb unter festgelegten Normbetriebsbedingungen Gütegrade von rund 50%. Dieser Wert dient hauptsächlich zur Beurteilung der Qualität der Wärmepumpe selbst. Er berücksichtigt nicht den Rest des Heizungssystems.

Für eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde (Verdampfungstemperatur Tkalt = 273 K {\ displaystyle T _ {\ text {kalt}} = 273 \ \ mathrm {K}}, etwa 0 ° C) und Fußbodenheizung (Twarm = 308 K_ {\ text {warm}} = 308 \ \ mathrm {K}}, etwa 35 ° C Vorlauftemperatur) errechnet man beispielsweise:

ε≈0,5⋅308 K308 K − 273 K = 4,4 {\ displaystyle \ varepsilon \ приблизительно 0 {,} 5 \ cdot {\ frac {308 \ \ mathrm {K}} {308 \ \ mathrm { K} -273 \ \ mathrm {K}}} = 4 {,} 4}

Wenn an dem gleichen Wärmepumpenkreislauf eine Radiatorenheizung mit 55 ° C (Twarm = 328 K {\ displaystyle T _ {\ text {warm}} = 328 \ \ mathrm {K}}) Vorlauftemperatur (Verdampfungstemperatur −0 ° C) angeschlossen wird, ergibt sich eine deutlich niedrigere Leistungszahl:

ε≈0,5⋅328 K328 K − 273 K = 3,0 {\ Displaystyle \ varepsilon \ приблизительно 0 {,} 5 \ cdot {\ frac {328 \ \ mathrm {K}} {328 \ \ mathrm { K} -273 \ \ mathrm {K}}} = 3 {,} 0}

Beim Einsatz einer Erdwärmesonde als Wärmequelle ist die Verdampfungstemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur.

Eine Wärmepumpe, die als Wärmequelle die Umgebungsluft nutzt, hat eine deutlich niedrigere Verdampfungstemperatur als die Anlage mit einer Erdwärmesonde. Mit steigendem Wärmebedarfinkt die Umgebungstemperatur und damit auch die Leistungszahl. Zudem ist die Wärmeübergangszahl von Luft zu den Verdampferflächen niedrig. Es finden daher möglichst großflächige, verrippte Rohre im Verdampfer Anwendung. Es ist ein Lüfter oder Ventilator notwendig, der die Luft durch die Verdampferflächen drückt.

Wird im Verdampfer häufig der Taupunkt unterschritten, so muss das sich bildende Kondensat (Wasser) abgeführt werden. Wird im Verdampfer der Gefrierpunkt des Kondensats unterschritten ,inkt der Ertragsfaktor wegen der isolierenden Wirkung des Eismantels auf null. Enteisungseinrichtungen sind energetisch unsinnig, es wird die gleiche Menge an Energie zugeführt, die zuvor dem gefrorenen Kondensat entzogen wurde.

In der folgenden Berechnung der Leistungszahl wird eine Außentemperatur von Zirka 7 ° C и eine Temperaturdifferenz von 12 ° C zwischen Lufteintrittstemperatur und Verdampfungstemperatur des Kältemmenittels angenomittels.Mit Tkalt = 268 K {\ displaystyle T _ {\ text {kalt}} = 268 \ mathrm {K}} (gleich etwa −5 ° C) für die kalte Seite ergibt sich:

ε≈0,5⋅328 K328 K − 268 K = 2,7 {\ Displaystyle \ varepsilon \ приблизительно 0 {,} 5 \ cdot {\ frac {328 \ \ mathrm {K}} {328 \ \ mathrm { K} -268 \ \ mathrm {K}}} = 2 {,} 7}

Es wird deutlich, dass die Leistungszahl einer Wärmepumpe durch die Bauart der Wärmeübertrager, Verflüssiger und Verdampfer stark beeinflusst wird. Unbetrachtet bleibt die Vereisung des Verdampfers.Die Anlage der Beispielrechnung ist nur sinnvoll bei Außentemperaturen größer als +12 ° C einsetzbar.

Mit der Erdwärmesonde steht unabhängig von der herrschenden Außentemperatur eine Wärmequelle mit relativ hoher Temperatur zur Verfügung, während die Außenluft eine ungünstige Wärmequelle darstellle darstellle. Auf der Seite der Wärmesenke sollte mit einer möglichst großen Fläche eine kleine Temperaturdifferenz zwischen Raumtemperatur und Wärmeträgervorlauftemperatur angestrebt werden. In den dargestellten Beispielen variert die Leistungszahl um den Faktor 1,8 zwischen der Erdwärmesonde / Fußbodenheizungswärmepumpe und der Außenluft / Radiatorwärmepumpe.

Unter Standardbedingungen erreichen handelsübliche Wärmepumpen COP-Werte im Bereich von 3,2 до 4,5 bei Wärmequelle Umgebungsluft и 4,2 до 5,2 bei Nutzung von Erdwärme, Tendenz steigend. ^[6]

Jahresarbeitszahl (JAZ) [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Zur Bewertung der energetischen Effizienz eines Wärmepumpenheizungssystems wird die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ), весь сезонный фактор производительности (SPF) genannt, verwendet.Sie gibt das Verhältnis der über das Jahr abgegebenen Wärme zur aufgenommenen Antriebsenergie an und ist nicht mit der unter standardisierten Laborbedingungen ermittelten Leistungszahl zu verwechseln. Um Vergleichbarkeit zu gewähren ist es wichtig sich über die Systemgrenze im Klaren zu sein. Die Jahresarbeitszahl kann den zusätzlichen Energieaufwand für die Nebenantriebe (Solepumpen, Grundwasserpumpen bzw. Luft-Ventilatoren и т. Д.) Enthalten, die bei falscher Auslegung einen beachtlichen Teil ausmachen.{t2} P _ {\ mathrm {el}} \, dt}}}

Vielerlei Faktoren beeinflussen die Jahresarbeitszahl. Hersteller liefern beispielsweise Hard- und Software unterschiedlicher Qualität. Ähnliches gilt für die Arbeit von Installateursbetrieben. Weiterhin ändern sich im Jahresverlauf die Temperaturen, unter denen die Wärmepumpe arbeiten muss. Auf der Senkenseite dominiert beispielsweise im Winter üblicherweise die Gebäudeheizung mit vergleichsweise niedriger Temperatur, im Sommer hingegen die Trinkwarmwasserbereitung mit vergleichsweise hohen Temperaturen.Auch die gesamte Auslegung eines Wärmepumpen-Heizungssystems, z. B. die Tiefe der Erdsonde, die Wahl von Speichern oder Wärmeverteilsystem, hat einen Einfluss auf seine Effizienz. Auf der Quellseite sind ebenfalls Temperaturschwankungen zu beobachten, diese jedoch in starker Abhängigkeit der Quelle. So schwankt die Lufttemperatur stark im täglichen und saisonalen Verlauf, die Erdreich- und Grundwassertemperatur jedoch kaum. Der Standort und das Klima ist ebenfalls актуально.

Die JAZ liegt in Deutschland in der Größenordnung von 3 bis 4,5, bei Grundwassersystemen auch über 5.Ausreißer in beide Richtungen sind möglich.

Wärmepumpen kommt eine wichtige Rolle bei einer nachhaltigen Wärmeerzeugung zu ^[7] , die ein elementarer Bestandteil der Energiewende ist. Die meisten Studien zum Thema kommen zum Ergebnis, dass Wärmepumpen eine zentrale Rolle in einem klimafreundlichem Energiesystem spielen müssen. Ursächlich hierfür ist, dass sich sowohl dezentrale Wärmepumpen als auch Großwärmepumpen в Fernwärmesystemen gesamtkostensenkend auswirken. Sie können auch dazu beitragen, erneuerbare Energien besser ins Energiesystem zu integrieren und zusammen mit diesen den Wärmesektor zu dekarbonisieren. ^[8]

Sofern der zum Betrieb von elektrisch angetriebenen Wärmepumpen benötigte Strom von sizesfreien Quellen wie Wasserkraftwerken или Windkraftanlagen bezogen wird, lässt sich mit ihnen effiziente und klimaneutra. Die Wärmepumpenheizung gilt von allen derzeit am Markt erhältlichen Einzeltechnologien als diejenige, умереть в Zukunft den möglicherweise größten Beitrag zur globalen Treibhausgasreduktion beisteuern könnte. Die IEA geht davon aus, dass alleine durch den Einsatz von Wärmepumpen die weltweiten Treibhausgasemissionen um 8% reduziert werden können, wenn 30% der Gebäude statt mit fossil befeuerten Heizungen mit Wärmetpumpen. ^[9] Die Umstellung der weltweiten Wärmeerzeugung auf Wärmepumpenheizungen, die mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden, würde zugleich einen erheblichen Anstieg der globalten Energieerzeugungenes be Energieerzeugungungen. ^[10]

Die Umweltverträglichkeit einer Kompressions-Wärmepumpe wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:

• Art der Stromerzeugung (CO ₂ -Bilanz, Schadstoffemission),
• Art der Gaserzeugung (Förderung, Import, Biogasaufbereitung),
• Verluste bei der Leitung des elektrischen Stroms,
• Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe,
• Treibhauspotenzial des Kältemittels.

Treibhausgasbilanz [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Entscheidend für die Öko-Bilanz der Elektro-Wärmepumpen ist die Art und Weise, wie der für den Betrieb nötige Strom produziert wurde. Ob Kohlenstoffdioxid eingespart wird, ergibt sich insbesondere aus Jahresarbeitszahl und der Emissionsintensität der Stromerzeugung. Zu berücksichtigen sind unterschiedliche Brennstoffe in Kraftwerken und Hausheizungen und deren Emissionsfaktoren, sodass selbst bei gleichem Primärenergiebedarf die CO ₂ -Emissionen bei der Stromerzeugung höher (z.B. bei Schwerpunkt auf Kohleverstromung) oder niedriger (z. B. durch hohen Anteil Erneuerbarer Energie oder Kernenergie) ausfallen können. Bei Staaten mit hohem Anteil sizesfreier Energieerzeugung wie z. B. Österreich, wo Wasserkraft die dominierende Stromquelle ist, werden bereits bei einer Jahresarbeitszahl von 1,0 Kohlenstoffdioxidemissionen eingespart, в Estland hingegen erst bei einer Jahresarbeitszahl von 5,1. In Deutschland liegt der Wert bei 2,2. Als Vergleichswert diente ein Gaskessel mit einem Wirkungsgrad von 95% and Emissionen von 213 g / kWh. ^[11]

Eine Studie der Technischen Universität München kam zu dem Ergebnis, dass das Wärmepumpen-Lastprofil eine temperaturabhängige, aber annähernd gleichmäßige Verteilung des StrombedarFs über den. Daher werde der Strombedarf von Wärmepumpen zum jetzigen Zeitpunkt tendenziell durch Grundlastkraftwerke, insbesondere Kohlekraftwerke gedeckt. В Zukunft würden Erneuerbare Energien einen großen Teil des Stroms liefern. Die Studie geht von einer JAZ von 3,1 bzw. 3,9 für Luft / Wasser bzw.Sole / Wasser-Wärmepumpen aus. Demnach reduzierten Wärmepumpen derzeit den Einsatz fossiler Primärenergieträger gegenüber anderen Heizungen um 30% до 52%, während die Einsparung an Kohlenstoffdioxidemissionen zwischen 14% и 45%. Für 2030 wird mit einer Primärenergiereduktion um 73% до 83% sowie einer Treibhausgaseinsparung zwischen 56% и 78% verglichen mit Öl- und Gasheizungen gerechnet. ^[12]

Wird zum Antrieb der Wärmepumpe als primärer Energieträger Gas genutzt, muss zwischen fossilem Erdgas und auf Erdgasqualität aufbereitetem Biomethan unterschieden werden.Im Fall von Biomethan wird durch den Heizungsbetrieb nur so viel CO ₂ freigesetzt, wie beim Wachsen der Pflanzen vor dem Vergären in der Biogasanlage aus der Atmosphäre aufgenommen wurde. Bis Ende 2017 работает в Германии Fast 200 Biogas-Aufbereitungsanlagen mit einer installierten Einspeiseleistung von 1 Mrd. м³ / год в Бетрибе. ^[13]

Wärmepumpen können klimaschädliche Kältemittel wie R134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan), R404A (Ersatzkältemittel или R502 и R22 (Chlordifluormethal des Kältemittel).Ein Kilogramm dieser Kältemittel entwickelt das gleiche Treibhauspotential wie 1,3 bis 3,3 Tonnen CO ₂ . Bei nicht sachgerechtem Recycling kann es zur Freisetzung dieser Stoffe und zu entsprechenden Treibhausgasemissionen kommen. Es gibt jedoch auch klimafreundliche Alternativen wie R744, R290, R600a or R1270.

Primärenergiebilanz [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Wie viel Primärenergie eingespart wird, ergibt sich aus der Primärenergiebilanz der Stromerzeugung.Mit dem seit 2016 in Deutschland geltenden Primärenergiefaktor von 1,8 Sparen inzwischen auch Wärmepumpen mit Wärmequelle Außenluft Primärenergie gegenüber Gas-Brennwertkesseln ein. ^[14] Für Deutschland durchschnittliche Werte sind in der Tabelle unten angegeben. Die höchsten Einsparungen ergeben sich, wenn die Wärmepumpen mit erneuerbaren Energien betrieben werden, die Strom direkt ohne thermodynamische Verluste produzieren. Bei fossilen Kraftwerken schneiden Gas-und-Dampf-Kraftwerke (GuD-Kraftwerk) am besten ab.Так, например, Wärmepumpen mit einer JAZ von 3,5, die mit Strom aus einem Gas-Kraftwerk betrieben werden, mit einem Primärenergieeinsatz von 1,7 kWh 3,5 kWh Wärmeenergie.

Spezifischer Primärenergiebedarf für die Produktion einer kWh elektrischer Energie ^[15]

Крафтверк	Primärenergieeinsatz	daraus gewonnene elektrische Energie	Nutzwärme bei JAZ 3,5
Kohlekraftwerk	2,4 кВтч	1 кВтч	3,5 кВтч
GuD-Kraftwerk	1,7 кВтч
Wasserkraftwerk, Windkraftanlage, Photovoltaik, Sonnenwärmekraftwerk	1,0 кВтч
Kernkraftwerk	3,0 кВтч
Kraftwerksmix Deutschland	2,4 кВтч

Unabhängig von dieser primärenergetischen Betrachtung können Wärmepumpen auch zu einer Verringerung bestimmter Schadstoffemissionen (Kohlendioxid, Stickoxide, Feinstaub, Schwefelverbindung и др.) beitragen, da bei Nutzung von festen und fossilen Brennstoffen (Steinkohle, Braunkohle) im Kraftwerk eine hocheffektive Rauchgasreinigung (zumindest bei gleichem Brennstoff) i. d. R. spezifisch geringere Emissionen als die lokale Verbrennung verursacht.

Wärmepumpenheizungen können grob nach ihrer Wärmequelle kategorisiert werden: ^[16]

• Люфт (Außenluft- oder Abluft-Wärmepumpe, gegebenenfalls mit Vorerwärmung über Erdwärmetauscher)
• Erdwärme (Wärmegewinnung über Erdsonden oder -kollektoren, s.ед.)
• Вассер (Wärmegewinnung aus Grundwasser, Oberflächenwässern oder Abwasser)
• Sonne (Solaranlage erwärmt Solespeicher)

Nach dem Medium der Wärmegewinnung und -abgabe werden unterschieden:

• Wasser / Wasser-Wärmepumpe (WWWP) mit Entzug der Wärme aus dem Grundwasser über Förder- und Schluckbrunnen, aus Oberflächenwässern oder Abwässern,
• Sole / Wasser-Wärmepumpe (SWWP), как Wärmequellen dienen:
• Luft / Wasser-Wärmepumpe (LWWP) mit Entzug der Wärme aus Abluft или Außenluft, seltener auch mit Vorerwärmung durch Erdwärmetauscher, Fassadenkollektoren oder ähnlichem; preiswert und häufig verwendet.
• Luft / Luft-Wärmepumpen (LLWP) werden nur in großen Gebäuden zur Erwärmung oder Kühlung der Zuluft von Lüftungsanlagen (Klimaanlagen) verwendet

In Niedrigenserwsergiehüdenhöße 31 [Abb. und die Sonnenwärme ^[18] zur Energiegewinnung genutzt, in Gewerbe und Industrie auch die ohnehin anfallende Prozesswärme. In einem Wärmepumpensystem können auch mehrere Quellen kombiniert werden, beispielsweise über einen gemeinsamen quellseitigen Solekreislauf.

Небен Анлаген, die einzelne Häuser beheizen, können Wärmepumpen auch в Фернбзв. Nahwärmenetze eingebunden werden. Derartige Systeme besitzen zumeist eine Leistung im MW-Bereich und gelten als wichtige Technik zur Verknüpfung von Strom- und Wärmsektor in zukünftigen Energiesystemen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien, Speziell der Windenergien. In solchen Systemen kommt Wärmepumpen die Rolle zu, während Zeiten mit hoher regenerativer Stromerzeugung Wärme zu liefern, sodass keine (ископаемый) betriebene Kessel bzw.Heizwerke betrieben werden müssen, womit die Energieeffizienz gesteigert werden kann. Derartige Großwärmepumpen können mit verschiedenen Wärmequellen betrieben werden; ты а. kommen Niedertemperaturabwärme aus der Industrie, Supermärkte, Abwässer (z. B. aus Kläranlagen), Trink-, Brauch- und Grundwasser, Flüsse, Seen und das Meerwasser als Wärmequelle in Frage. ^[19]

Wärmepumpenarten nach Wärmequellen [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Luftwärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Eine Luftwärmepumpe nutzt die von der Sonne erwärmte Außenluft zum Heizen und Aufbereiten des Warmwassers.Bei besonders tiefen Außentemperaninkt der Wirkungsgrad stark ab. Durch bivalenten — параллельно Betrieb von Wärmepumpen mit bestimmten Kombisystemen lässt sich die Effizienz steigern, indem in diesen Fällen ein альтернативам Heizungssystem zugeschaltet wird, um die benötigte Spitzenlast zu liefern. Das erhöht freilich die Kosten. Der Begriff Luftwärmepumpe wird für verschiedene Systeme verwendet. Daher wird meist noch Differenzierter eingeteilt:

• Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Umgebungsluft über einen Wärmetauscher Wärme und geben diese an die bestehenden Heizungs- und / oder Warmwasserkreisläufe ab (Fußbodenheizung,.д.).
• Luft-Luft-Wärmepumpen entziehen der Luft Wärme und stellen sie einem Luft-Heizungssystem oder einer Lüftungsanlage zur Verfügung.
• Bei der Direktwärmepumpe wird der Luft Wärme entzogen, welche ohne zusätzliche Wärmetauscherverluste mittels Direktkondensation in die im Heizestrich verlegten Fußbodenheizungsrohre eingeleitet wird. Anders als bei anderen Luftwärmepumpen fließt ein Kältemittel direkt durch die Kupferrohre der Bodenheizung. Die Direktwärmepumpe hat keine Umwälzpumpe und keinen Sekundärwärmetauscher.Eine Direktwärmepumpe eignet sich nur für den Neubau. Nachteilig ist, dass die Regelung einzelner Heizkreise fast unmöglich ist.

Luftwärmepumpen sind im Vergleich zu anderen Wärmepumpen in der Anschaffung meist günstiger, im Betrieb aber teurer. Luft-Wasser-Wärmepumpen können je nach Fabrikat außerhalb und innerhalb von Gebäuden aufgestellt werden. Der Wirkungsgrad der Luftwärmepumpeinkt, je tiefer die Außentemperan werden. Luft-WP lassen sich bei sanierten Altbauten und in Neubauten mit Flächenheizkreisen installieren und sowohl in monovalentem als auch in bivalentem Betrieb betreiben (s.о. Abschnitt Kältemittel). Соответствующий ist auch die Geräuschbelastung der Umgebung, die eine Aufstellung in Gebäudenähe häufig problematisch macht. Ein typischer Schalldruckpegel, in einem Meter Abstand, von zum Beispiel 51 до 62 дБ (A) (Datenblatt Viessmann Vitocal 300-A) wird als sehr störend empfunden. Zur Beurteilung der Geräuschemissionen von Luftwärmepumpen wird, aus Ermangelung einer eigenen normenkonkreisierender Verwaltungsvorschrift, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für Industrie- und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für und Gewerbelärm zuständige TA-Lärm herangezogenie, die für, unachwedenhischeungelicheungements, unachments nach.В häufig anzutreffenden allgemeinen Wohngebieten позолоченные теги 55 дБ (A) и nachts 40 дБ (A) vor dem Fenster eines schutzbedürftigen Wohnraums (Wohn-, Schlaf-, Arbeitszimmer und Küche mit Esstisch).

Die Jahresarbeitszahl von modernen WP lässt sich durch die Verwendung der Invertertechnologie verbessern. Trotzdem gibt es nach wie vor große Abweichungen zwischen den nach VDI 4650 berechneten Jahresarbeitszahlen und den in der Praxis erzielten Werten. ^[20]

Orientierungswerte:

• Fußbodenheizung Vorlauftemperatur 30 до 35 ° C
• Heizkörper / Radiatoren Vorlauftemperatur 50 до 55 ° C
• Gebläsekonvektoren Vorlauftemperatur 35 до 45 ° C

Erdwärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Erdwärmepumpen nutzen die fühlbare Wärme eines Erdkörpers als Energiequelle.Die entnommene Wärme wird überwiegend durch die Aufheizung des Erdkörpers durch Solarstrahlung und Regenwasser wieder ausgeglichen. Nur ein geringer Anteil stammt aus dem Erdinneren.

In Deutschland wird für die Berechnung üblicherweise eine Umgebungstemperatur von 0 ° C für oberflächennahe Erdwärmekollektoren and von 8 ° C für das Grundwasser sowie für tiefe Erdwärmenmes.

Bei mangelhafter Auslegung können Sole-Wärmepumpen im Winter das Erdreich vereisen (siehe Permafrost).

Erdwärmesonden [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

(z. B. CO ₂ -Sonden) sind Bohrungen in den Boden bis zu mehreren 100 Metern. Die meisten Bohrungen werden bis 50 Meter ausgeführt. Reicht die Leistung einer Erdwärmesonde nicht aus, werden mehrere Bohrungen auf Basis der berechneten Entzugsleistung gesetzt. Bohrungen sind ein einfache und zuverlässige Methode, eine Wärmepumpe zu betreiben, da nicht der ganze Garten umgegraben werden muss (wie bei Kollektoren) und auch die Entzugsleistung am höchsten ist.Nachteilig sind die hohen Kosten für die Bohrungen.

Erdwärmekollektoren [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

sind in geringer Tiefe (zirka 1 до 1,5 m, Abstand zirka 1 m) im Erdboden verlegte «Heizschlangen». Die Wärme wird im Wesentlichen durch Sonnenenergie und versickerndes Regenwasser eingetragen, weshalb oberflächennahe Kollektoren nicht unter versiegelten Flächen verlegt werden sollten. Nur bei sehr hohem Grundwasserstand trägt auch dieses zur Wärmegewinnung bei.

Die Entzugsleistung hängt unter anderem von der Wärmeleitfähigkeit und Wasserspeicherung des Erdbodens, sowie von Sonneneinstrahlung und Bodenfeuchte ab. Oberflächennahe Kollektoren sollten so geplant sein, dass die sensible Bodenwärme zur Versorgung ausreicht. Durch Vereisung der Umgebung können zusätzliche Wärmemengen (Latenzwärme) entzogen werden, аллергены на падшую Soletemperatur (pro Grad Celsius steigt der Strombedarf um около 2,5%).

Spiralkollektoren und Erdwärmekörbe als Wärmetauscher haben einen geringeren Flächenbedarf als großflächig eingebrachte Erdwärmekollektoren und sind preiswerter als Tiefenbohrungen.Auch wird keine Zufahrtsmöglichkeit für ein Erdsonden-Tiefenbohrgerät benötigt.

Erdwärmegewinnung aus Tunneln [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Vermehrt werden Tunnel zur Gewinnung von Geothermie benutzt. Entweder über selbsttätig ausfließendes Wasser ^{[21] [22] [23]} или über Soleleitungen in den Tunnelwänden. ^{[24] [25]} Более подробная информация о Schweizerischen Bundesamtes für Energie aus 1995 könnten aus 130 der 600 Tunnel и Stollen der Schweiz на 30 МВт и Wärme gewonnen werden. ^[26]

Wasserwärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Grundwasserwärmepumpe (Вассер-Вассер-Вэрмепумпен) [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Hierbei wird Grundwasser aus einem Förderbrunnen entnommen und durch einen so genannten Schluckbrunnen zurückgeführt. Hier ist die Qualität des Wassers von entscheidender Bedeutung für die Zuverlässigkeit des Systems. Entweder wird das Grundwasser direkt durch den Verdampferwärmetauscher der Wärmepumpe zugeführt, oder zwischen Grundwasser und Verdampferwärmetauscher wird zunächst noch ein Wärmetauscher zwischengeschaltet.Vor der Installation sollte eine Wasserprobe gezogen werden und mit den Anforderungen des Herstellers der Wärmepumpe verglichen werden. Durch die im Jahresmittel oft durchgängig bei ca. 7 до 11 ° C liegenden Grundwasser-Temperaturen können Grundwasser-Wärmepumpen Jahresarbeitzahlen bis über 5 erreichen. Problematisch ist die Verockerung bzw. Korrosion der vom Grundwasser durchströmten Anlagenteile bei eisen- und manganhaltigem Wasser. In der Regel bedarf es einer wasserrechtlichen Genehmigung (Wasserbehörde), da der Betrieb einen Eingriff in den Grundwasserhaushalt bedeutet.

Oberflächenwasserwärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Auch das Wasser von Meeren, Flüssen und Seen eignet sich als Energiequelle für den Betrieb von Wärmepumpen. Das Potential Solcher Wärmequellen gilt als sehr groß: Alleine aus dem Bodensee soll sich bei Temperaturschwankungen von ± 0,2 ° C eine Wärmeleistung von einem GW gewinnen lassen. Erste derartige Anlagen wurden im Bodensee bereits in den 1960er Jahren installiert, in Deutschland sind sie bisher jedoch noch nicht sehr verbreitet, während in der Schweiz deutlich mehr Anlagen existieren und die Nutzung der Alpenseenchwerands Während. ^[27] Auch в Скандинавии и Японии sind derartige Anlagen verbreitet. В Großbritannien geht man davon aus, dass mehrere Millionen Haushalte mittels Wärmepumpen beheizt werden könnten, die ihre Energie aus Flüssen und Seen gewinnen. Insgesamt sollen nach Plänen des Energieministeriums 4,5 Mio. Haushalte mit Wärmepumpen beheizt werden. Eine erste Anlage, die Wärme für über 100 Haushalte sowie weitere angeschlossene Gewerbebetriebe aus der Themse gewinnt, ging im März 2014 в Бетрибе. ^[28] Die größte Wärmepumpenanlage, die Seewasser nutzt, befindet sich mit Stand 2016 в Стокгольме. Sie versorgt ein Fernwärmenetz, an das 2,1 Mio Menschen angeschlossen sind, und verfügt über eine Leistung von rund 420 МВт. ^[29]

Mitunter wird Geothermie aus Schwimmteichen, sogenannten «Energieteichen» ^[30] als Wärmequelle genutzt или aus salzwassergefüllten «Solarteichen». ^[31]

Abwasserwärmepumpe [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Eine Abwasserwärmepumpe wird in der Kanalisation installiert und nutzt die Wärme von Abwässern.Für die Nutzung eignen sich vor allem größere Abwasserrohre. Mit diesen lassen sich dann jedoch auch hohe Leistungen erzielen. In der Kanalisation liegen die Temperaturen im Jahresverlauf weitgehend gleichmäßig zwischen 12 und 20 Grad Celsius. Zudem isoliert das Erdreich um die Rohre, wodurch Lastspitzen abgepuffert werden können. Als wirtschaftlich gelten vor allem größere Anlagen, die Verwaltungszentren, Krankenhäuser, Schulen, Wohnsiedlungen или Hallenbäder mit relativ konstantem Wärmebedarf beheizen.Perspektivisch ist geplant, in der Kanalisation Abwärme von Industrieprozessen или Kraftwerken gezielt zwischenzuspeichern und diese per Wärmepumpe bei Bedarf wieder abzurufen. ^[32]

Kalte Nahwärme [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Kalte Nahwärme bzw. Kalte Fernwärme ist eine technische Variante eines Wärmeversorgungsnetzes, das mit niedrigen Übertragungstemperaturen nahe der Bodentemperatur und damit deutlich unterhalb herkömmlicher Fern- oder Nahwärmesysteme arbeitet.Da diese Betriebstemperan nicht ausreichend sind für die Warmwasser- und Heizwärmeproduktion, wird die Temperatur beim Abnehmer mittels Wärmepumpen auf das erforderliche Niveau angehoben. Auf die gleiche Art und Weise kann auch Kälte produziert werden und die Abwärme ins Wärmenetz zurückgespeist werden. Auf diese Weise sind angeschlossene nicht nur Kunden, sondern können als Prosumer Fundsieren, die abhängig von der jeweiligen Umständen sowohl Wärme konsumieren oder produzieren können. Wie gewöhnliche Erdwärmepumpen haben Kalte Nahwärmenetze gegenüber Luftwärmepumpen den Vorteil, aufgrund des niedrigeren Temperaturdeltas zwischen Wärmequelle und Heiztemperatur effizienter zu arbeiten.Gegenüber Erdwärmepumpen Haben Kalte Nahwärmenetze jedoch ден zusätzlichen Vorteil, Дассы Auch им städtischen Раум, ий häufig Platzprobleme ден EINSATZ фон Erdwärmepumpen verhindern, über Zentrale Wärmespeicher Верма speichert сезонов Werden канн, унд darüber Hinaus умирает unterschiedlichen Lastprofile verschiedener Gebäude ggf. einen Ausgleich zwischen Wärme- und Kältebedarf ermöglichen. ^[33]

Besonders gut ist ihr Einsatz dort geeignet, wo verschiedene Arten von Bebauung (Wohngebäude, Gewerbe, Supermärkte etc.) existieren und somit sowohl Wärme und Kälte nachgefragt wird, wodurch ein Energieausgleich über kurze oder lange Zeiträume ermöglicht wird. Alternativ ermöglichen saisonale Wärmespeicher einen Ausgleich von Energieeinspeisung und -nachfrage. Durch die Nutzung verschiedener Wärmequellen wie z. B. Abwärme aus Industrie und Gewerbe und die Kombination von Wärmequellen und Wärmesenken können zudem Synergien geschaffen werden und die Wärmeversorgung в Richtung einer Kreislaufwirtschaft weiterentwickelt werden.Zudem ermöglicht die niedrige Betriebstemperatur der Kaltwärmenetze sonst kaum nutzbare Niedertemperaturabwärme unkompliziert in das Netz einzuspeisen. Gleichzeitig verringert die niedrige Betriebstemperatur die Wärmeverluste des Wärmenetzes deutlich, was insbesondere im Sommer, wo nur eine geringe Wärmenachfrage herrscht, die Energieverluste berenzt. ^[33] Auch ist die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen gerade verglichen mit Luft-Wärmepumpen relativ hoch. Eine Untersuchung von 40 bis zum Jahr 2018 в Betrieb genommenen Anlagen ergab, dass die Wärmepumpen bei einem Großteil der untersuchten Systeme eine Jahresarbeitszahl von mindestens 4 erreichten; die höchsten Werte lagen bei 6. ^[33]

Wärmepumpen nach Art des Antriebs [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Wie oben beschrieben, wird ein Teil der Heizleistung von Wärmepumpen meist durch Verdichtung erreicht. Das Kältemittel erwärmt sich disipativ durch den höheren Druck und wird im Anschluss zum Heizen genutzt. Je nach Anwendung können unterschiedliche Antriebsarten besser geeignet sein. ^[34]

Электромотор [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Die im Einfamilienhaus am häufigsten anzutreffende Variante ist der Elektromotor.Darin treibt ein durch einen Frequenzumrichter geregelter Motor einen Scroll- oder Schraubenkompressor an. Vorteile der reinen Elektrowärmepumpe liegen im niedrigen möglichen Leistungsbereich der Anlagen und in der ausschließlichen Nutzung von Strom als Energiequelle. Es sind weder Schornstein noch Treibstoff-Zuleitungen erforderlich. Nachteilig sind der geringere Wirkungsgrad bei niedrigen Umgebungs- oder Grundwassertemperan und die einseitige Abhängigkeit vom Stromnetz.

Газомотор [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]

Funktionsprinzip einer Gasmotorwärmepumpe

Bei größeren Objekten wie Mehrfamilienhäusern, Gewerbebetrieben oder Supermärkten können Gasmotoren genutzt werden.Darin werden an den Betrieb mit Erdgas oder anderen Gasen (Propan, Butan etc.) angepassten Gas-Otto-Motoren als Verdichterantrieb installiert. Die etwas aufwändigeren Anlagen rentieren sich erst bei größeren Gebäuden oder в Nahwärmenetzen, bieten aber mit der Motorabwärme (zwischen 75 ° C и 90 ° C) und der Wärme im Abgas (mehrere 100 ° C mörélée de gärlicic) Temperaturkreisläufe für unterschiedlichste Anwendungen. Durch die Verwendung von zu Bioerdgas aufbereitetem Biomethan als Brennstoff können auch Gasmotorwärmepumpen CO ₂ -neutral betrieben werden.

Ein anderes Funktionsprinzip treibt mit einem Brenngas den Heißen Teil eines Stirlingmotors an, der auf der kalten Seite, ohne weitere verlustbehaftete Umwandlungen, direkt als Kompressor für eintelen Kältemit 900 Technik, Preise und Förderung

Wärmepumpen bieten eine hervorragende Möglichkeit, die Wärme aus dem Erdreich, der Luft oder dem Grundwasser zu nutzen. Entweder zur Heizung, Warmwasserbereitung oder Kühlung.

Prinzip

Vereinfacht ausgedrückt funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, der Wärme aus seinem Inneren mithilfe eines Kompressors nach außen transportiert.Die Wärmepumpenheizung nutzt die Wärme aus der Umwelt, приносит sie auf ein höheres Niveau und nutzt diese zur Raumheizung und Warmwassererwärmung.

Крайслауф

1. Verdampfen: Das Kältemittel nimmt die Umweltwärme auf, erwärmt sich dabei und verdampft.
2. Verdichten: Das Kältemittel wird mit einem elektrischen Kompressor verdichtet und erreicht durch den Druck eine höhere Temperatur.
3. Verflüssigen: Das Kältemittel gibt im Wärmetauscher die Wärme an das Heizungswasser ab, kühlt ab und verflüssigt sich wieder).
4. Entspannen: Der Druck wird über ein Expansionsventil wieder abgebaut.

Bauarten

Wärmepumpen werden danach unterschieden, welche Umweltenergie sie nutzen. Neben den einfacheren Bezeichnungen Erd-, Luft- oder Grundwasser-Wärmepumpe sind die Fachbegriffe Sole-Wasser-, Luft-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpe üblich. Diese Begriffe weisen auf die unterschiedlichen Kreisläufe sowie die genutzte Umweltwärme hin.

Erdwärme: Sole-Wasser

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die im Erdreich gespeicherte Umweltwärme und gibt diese an den Solekreislauf ab.Als Sole wird das Mittel bezeichnet, das in den Erdkollektoren oder Erdsonden zirkuliert und die im Erdreich enthaltene Wärme aufnimmt. Diese Wärme wird dann an das Wasser des Heizungskreislaufs или das Trinkwasser abgegeben. Erdwärmepumpen erreichen gute Effizienzwerte und sind sowohl für Neubauten als auch für die Modernisierung von Altbauten geeignet. Die Entscheidung für einen Erdkollektor fällt vor allem aufgrund der Bedingungen vor Ort. Denn im Gegensatz zur Ersonde benötigen die Erdkollektoren viel Platz.Im Gegenzug entfallen dafür die aufwendigen Bohrungen.

Люфт: Люфт-Вассер

Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärme aus der Umgebungs- oder Abluft. Da gerade die Umgebungsluft starken Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, sind diese Systeme meist nicht so effizient wie die anderen Bauarten. Andererseits sind sie sehr preiswert in der Anschaffung, da keine Tiefenbohrungen notwendig sind und Luft überall zur Verfügung steht. Sie sind vor allem für die Modernisierung geeignet und werden häufig im bivalenten Betrieb, также zur Heizungsunterstützung, genutzt.

Люфт-Люфт

Luft-Luft-Wärmepumpen stellen eine Besonderheit dar. Hier wird die Wärme nicht an einen Heizungswasserkreislauf abgegeben, sondern über Lüftungskanäle direkt zur Erwärmung der Räume genutzt. Daher sind entsprechende Luftwärmepumpen im Allgemeinen auch nur für hochgedämmte Niedrigenergie- oder Passivhäuser geeignet, die einen sehr geringen Wärmebedarf haben.

Grundwasser: Wasser-Wasser

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die im Grundwasser enthaltene Wärme.Dazu müssen zwei Brunnen gebohrt werden. Bei dieser Bauweise wird das Grundwasser direkt genutzt, um das Kältemittel zu erwärmen, dass die Wärme dann an das Heizungs- oder Trinkwasser abgibt. Diese Modelle sind besonders effizient, da das Grundwasser ganzjährig vergleichsweise hohe Temperaturen aufweist. Allerdings sind die Brunnenbohrungen teuer. Außerdem sind vor dem Bau Genehmigungen erforderlich und die Grundwasserqualität lässt nicht überall den Betrieb zu.

Kosten & Preise

Die Kosten einer Wärmepumpe setzen sich zusammen aus den Anschaffungskosten, der Installation sowie den Betriebs- und Wartungskosten.Die Preise für die verschiedenen Anlagen varieren erheblich und sind von der Bauart und dem gewählten Hersteller abhängig. Je nach Modell sollten für Anschaffung und Installation От 10.000 до 20.000 евро за готовую работу. Bei der Entscheidung für eine Wärmepumpe müssen aber auch die Fördermöglichkeiten berücksichtigt werden. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bietet eine umfangreiche Förderung bestimmter Modelle, ebenso die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW), die neben zinsgünstigen Darlehenzgibsuchil.

Wirtschaftlichkeit & Fazit

Die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe wird mit der sogenannten JAZ (Jahresarbeitszahl) bestimmt. Diese drückt das Verhältnis von zugeführter Energie (Wärmepumpenstrom) zu genutzter Heizwärme innerhalb eines Jahres aus. Je nach installiertem System sollte die Jahresarbeitszahl bei 3 — 4 liegen.

Wärmepumpen werden mittlerweile von vielen Herstellern angeboten. Bei der Suche nach der richtigen Wärmepumpe können Verbraucher auf Tests unabhängiger Organisationen zurückgreifen.Um die Kosten für Anschaffung und Installation zu senken, lohnt es sich, Angebote von mehreren Fachbetrieben aus der Region anzufordern.

Wärmepumpe: Energie aus Luft, Wasser und Erdreich

Wärmepumpe: Funktionsweise, Vorteile, Förderung und vieles mehr

Um Wärme zu erzeugen, nutzen Wärmepumpen bismäwelt Wärmewelt 75 Prozäwung. Umweltwärme ist jederzeit frei verfügbar und befindet sich überall um uns herum: in der Luft, in der Erde und im Grundwasser.Woher kommt diese Wärme? Natürlich von der Sonne! Seit Milliarden von Jahren strahlt sie unassbar große Energiemengen ab, die nur zu einem winzigen Bruchteil auf der Erde ankommen. Selbst dieser Bruchteil würde aber schon reichen, den Weltenergiebedarf mehrfach zu decken. Da die Sonne auch die nächsten Millionen und Milliarden Jahre strahlen wird, ist sie ein nahezu unerschöpflicher Energielieferant. Die Wärmepumpe hebt die erneuerbare Energie der Sonne mittels eines genial einfachen Prinzips auf ein zum Heizen geeignetes Niveau an — und das selbst bei Minusgraden.

Sie interessieren sich für Fragen und Antworten rund um die Wärmepumpe? Данн Верден Зие в unserem Ratgeber fündig.

Ингалят

Vorteile von Wärmepumpen

Welche Wärmepumpe eignet sich für mich?

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

ВИДЕО: Eine Wärmepumpe arbeitet wie ein Schnellkochtopf

Wasser wird zum Kochen und schließlich zum Verdampfen gebracht. Da der Dampf nicht entweichen kann, nimmt der Druck zu — und die Temperatur des Wasserdampfes steigt.Bei einer Wärmepumpe wird jedoch kein Wasser, sondern ein spezielles Kältemittel zum Verdampfen gebracht. Dafür reichen schon niedrige Temperaturen der Umweltwärme aus. Mit einem Kompressor wird der Druck weiter erhöht. Dadurch steigt die Temperatur des nunmehr gasförmigen Kältemittels so stark an, dass Sie diese Wärme zum Heizen nutzen können — und bis zu 75 Prozent an fossilen Brennstoffen einsparen. Sehen Sie selbst!

Wie können Sie Umweltwärme mit der Wärmepumpe nutzen?

Die Wärme aus dem Erdreich zapfen Sie mit Sonden oder Kollektoren an, die des Grundwassers mit einem Saug- und Schluckbrunnen.Luftwärmepumpen saugen Umgebungsluft direkt an und nutzen deren Wärmeenergie. Wir erklären die Funktion der verschiedenen Wärmepumpen in kurzen Abschnitten und Laden Sie ein, sich im Detailartikel weiter zum jeweiligen Wärmepumpentyp zu informieren.

Erdwärme: So funktioniert die Sole-Wasser-Wärmepumpe

Erdwärmepumpen nutzen die im Boden gespeicherte Wärme — je nach Bodenbeschaffenheit und Grundstücksgröße mithilfe einlek erdsondekders. Die Erdsonde wird nach einer Tiefbohrung senkrecht bis zu 100 Meter tief in die Erde eingebracht.Der Erdkollektor wird горизонтальный в 1,20 — 1,50 метра Tiefe verlegt. В beiden Fällen ist frostsichere Sole der Wärmeträger. Aufgrund hoher Vorlauftemperaturen eignen sich Erdwärmepumpen besonders für die Modernisierung. Bei entsprechender Ausstattung können sie auch zur passiven Wohnraumkühlung eingesetzt werden.

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Grundwasserwärme: So funktioniert die Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärme des Grundwassers mithilfe eines behördlich gene Undhmürdlühungendenfürücke de nörnenfürnendemünendemühlühungen.Sofern Qualität und Quantität des Grundwassers ausreichend sind, können dafür auch bestehende Brunnen genutzt werden. Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind aufgrund der konstant hohen Durchschnittstemperatur von Grundwasser das ganze Jahr über sehr effizient. Bei entsprechender Ausstattung können sie im Sommer auch zur passiven Wohnraumkühlung genutzt werden.

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Luftwärme: So funktioniert die Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wärmepumpen nutzen die Wärme der Umgebungsluft — самая низкая температура воздуха до -20 ° C sind für a noze Wärmepumpe.Dafür benötigen sie weder eine Erdbohrung noch ein Grundstück oder eine Quelle, sondern lediglich die Aufstellfläche für die Außeneinheit. Luft-Wärmepumpen eignen sich zur Modernisierung bestehender Heizsysteme und sind leicht erweiterbar — zum Beispiel um Solarkollektoren und Gas-Brennwerttechnik. Im Sommer sorgt die aktive Kühlfunktion für Komfort.

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Vorteile von Wärmepumpen

Ganz gleich, ob Sie sich für die Wärmequelle Luft, Erde oder Grundwasser entscheiden: Vaillant bietet Ihnen alle Möglichkeiten zurmerürmepumpen der.

• Mehr Unabhängigkeit: Die elektrische Wärmepumpe macht Sie unabhängig von schwankenden Öl- oder Gaspreisen
• Attraktive Förderung: Sie werden aurden umfassend 9: Sie werden aurden umfassend 9: . bis zu 75% an fossilen Brennstoffen
• Umweltbewusst: Sie produzieren bis zu 50% weniger Emissionen
• Hohe Flexibilität: Sie genießen komfortable Wohnwärme, optional Warmweltbewusser und Warmwärme, дополнительная информация Energien einbinden
• Geringere Wartungskosten: Wärmepumpen müssen seltener gewartet werden

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Welche Wärmepumpen bietet Vaillant an?

Ob Neubau oder Modernisierung — die verschiedenen Arten von Wärmepumpen eignen sich für die Nutzung unterschiedlicher Wärmequellen und können für Häusergrößen vom Einfamilienhaus bis zum großenhaus mehrdenfamfam.

Der Allrounder von Vaillant: Flexible Wärmepumpen für all Wärmequellen

Normalerweise ist eine Wärmepumpe auf eine bestimmte Umweltquelle ausgelegt — Luft, Erde oder Wasser.Unsere Wärmepumpe flexoTHERM эксклюзивные dagegen beruht auf einem einzigartigen flexiblen Konzept: Sie ist vom Grundaufbau her eine Sole / Wasser-Wärmepumpe, kann aber mit verschiedenen Modulen auch zu eineräftrmerden-Wärmepum.

flexoTHERM эксклюзив: интеллектуальный и эффективный Nutzung von Umweltwärme

Die flexoTHERM эксклюзивный Nutzt die Sonnenenergie обеспечивает эффективную и эффективную работу с Vaillant Green iQ ausgezeichnet — ein Label für nachhaltige Technologien und Vernet.Sie ist für jeden Anwendungsfall geeignet, von Einfamilienhäusern bis zu Mehrfamilienhäusern, im Neubau und in der Sanierung.

Vaillant Luft-Wasser-Wärmepumpen

Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie der Außenluft zum Heizen oder Kühlen. Auch bei Temperaturen bis etwa -20 ° C können Vaillant Luftwärmepumpen die kalte Außenluft nutzen und über das Kältemittel Heizenergie gewinnen. Im Sommer wird durch Abkühlung des Wassers in der Fußboden- oder Wandheizung die Lufttemperatur in den Innenräumen reduziert.Luft-Wasser-Wärmepumpen sind einfach zu installieren: Die Außeneinheit kann beispielsweise an der Hauswand aufgestellt werden, die Inneneinheit benötigt nur wenig Platz im Keller. Dies macht Luft-Wasser-Wärmepumpen zur idealen Wahl für Neubauten und für die Modernisierung bestehender Heizsysteme. Abgesehen davon lassen sie sich einfach erweitern, darunter mit Photovoltaikmodulen.

aroTHERM plus: perfect für die Modernisierung

Unsere neue aroTHERM plus ist eine Luft / Wasser-Wärmepumpe, die auch in der Modernisierung eingesetzt werden kann, da sie Vorlauftemperan vonbis zumebmöpent 75 ° C im Wäglich.

Vaillant Sole-Wasser-Wärmepumpen

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen abhängig von der Bodenzusammensetzung und der Grundstücksgröße mit Hilfe einer Erdsonde oder eines demontalen Kol. Dabei werden Erdsonden vertikal in einem bis zu 100 Meter tiefen Bohrloch installiert. Horizontale Kollektoren können auf einer größeren Fläche (z.B. im Garten) в 1,20 — 1,50 метра Tiefe verlegt werden. Als Wärmeträger dient in beiden Fällen eine frostsichere Sole.Erdwärmepumpen sind aufgrund der nahezu konstanten Temperatur im Erdreich effizienter als Luftwärmepumpen und können ebenfalls für die Modernisierung eingesetzt werden.

Vaillant Warmwasser-Wärmepumpe

Ein Sonderfall der Wärmepumpe ist die ausschließliche Nutzung für die Warmwasserbereitung. Dazu nutzt die Wärmepumpe Luft als Energiequelle была sie vom Aufstellungsort her sehr flexibel macht. В Kombination mit Photovoltaik kann sogar ein Großteil des benötigten Stroms mit kostenloser Sonnenenergie erzeugt werden.

Welche Wärmepumpe eignet sich für mich?

Wärmepumpen im Neubau

Ein gut gedämmter Neubau bietet den Vorteil eines geringen Wärmebedarfs. Zusätzlich wird im Neubau oft eine Fußbodenheizung installiert, sodass die Gebäude mit Hilfe eines Heizsystems sehr effizient geheizt und gekühlt werden können — perfect für Heizungsanlagen mit Wärmepumpen.

In den meisten Gebieten Europas sind Wärmepumpen eine kostengünstige und zukunftssichere Lösung für Einfamilienhäuser.Vaillant bietet Bauherren eine breite Palette von Wärmepumpenlösungen für den Neubau.

Wärmepumpen in Sanierungsprojekten

Der Einsatz von Wärmepumpen in bestehenden Gebäuden ist besonders dann zu empfehlen, wenn das Sanierungsprojekt umfangreicher ist. Vor der Sanierung muss jedoch die Dämmung des Gebäudes im Detail geprüft werden. Je besser die thermische Isolierung ist, desto effizienter können Wärmepumpen arbeiten.

Wie es andere gemacht haben

Fallbeispiele im Neubau

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Wie laut ist eine Wärmepumpe?

Unsere Wärmepumpen gehören zu den leisesten Geräten auf dem Markt. Der niedrige Geräuschpegel bedeutet, dass die Außenstation einer Vaillant Wärmepumpe ohne Probleme auch in dicht bebauten Gegenden installiert werden kann. Dies gilt zum Beispiel für Reihen- oder Stadthäuser, da es hier Lärmbestimmungen geben kann.

Überzeugen Sie sich mit unserer neuen Wärmepumpen Soundbox davon, wie geräuscharm unsere Wärmepumpen sind. Probieren Sie es gleich aus.

Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?

Wärmepumpen erzeugen nicht nur Wärme, sondern sorgen bei entsprechender Auslegung auch für Kühlung. Je nach genutzter Umweltwärme und gewünschter Leistung kann sie aktiv oder passiv kühlen. Die Kühlleistung einer Wärmepumpe — это аллергия nicht mit der einer Klimaanlage zu vergleichen.

Aktive Kühlung

Mit der aktiven Kühlung kann die Raumtemperatur um bis zu drei Grad abgesenkt werden. Dazu wird der Heizkreis der Wärmepumpe umgekehrt.Das Gebäude dient nun als Wärmequelle und die Umwelt — Luft, Erde oder Grundwasser — als Wärmeabnehmer.

Пассивный Kühlung

Mit der passiven Kühlung kann die Raumtemperatur um bis zu drei Grad reduziert werden. Dazu wird der Kältekreislauf der Wärmepumpe ausgeschaltet und die Temperatur des Erdreichs oder des Grundwassers auf das Heizungswasser übertragen. Dieses «естественное охлаждение» verbraucht kaum Strom.

Видео

Sehen Sie sich in unserem kurzen Video an, wie die aktive und passive Kühlung bei einer Wärmepumpe funktioniert.

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* Beispielrechnung auf der Basis unverbindlicher Preisempfehlungen inkl. MwSt., Отл. Монтаж. Je nach Bundesland, Stadt und Energieversorger könnten weitere Fördergelder gewährt werden.

Welche Möglichkeiten der Förderung gibt es?

Für Wärmepumpen erhalten Sie attktive Förderungen von Bund und Ländern. So können die Investitionskosten bei der Anschaffung einer Wärmepumpe durch staatliche Zuschüsse deutlich reduziert werden.Darüber hinaus können Sie einen noch höheren Zuschuss erhalten, wenn Sie Ihre Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage bzw. anderen erneuerbaren Energien kombinieren oder Ihre alte Ölheizung durch eine Wärmepumpenheizung ersetzen.

Marktanreizprogramm (MAP)

Das Marktanreizprogramm des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) — это центральный инструмент с Ausbau erneuerbarer Energien im Wärmemarkt. Seit 2020 hat sich das MAP aufgrund des Klimapakets stark verändert: Die Übersichtlichkeit wurde stark verbessert, während es im Rahmen des Klimaschutzprogramms 2030 mehr Zuschüsse für die Installation nachhaltiger Heizsysteme gib.Da die Wärmepumpe erneuerbare Energien nutzt, sind bei der Neuanschaffung hohe Förderungen möglich. Die Fördersätze дер BAFA für Wärmepumpen аб 2020 Lauten Wie folgt:

Bestandsgebäude	Bestandsgebäude	Neubau
Fördersatz	Fördersatz мит Austausch Ölheizung	Fördersatz
36% Bestandsgebäude Wärmemengenzähler und Stromzähler für Wärmepumpe vorhanden Jahresarbeitszahlen müssen Mindestwerte erfüllen: Sole / Wasser- und Wasser / Wasser- und Wasser / Wähnngep-Wähnwichwärme.4,0. Bei Luft / Wasser-Wärmepumpen beträgt der Wert 3,5 Ein hydraulischer Abgleich muss durchgeführt werden Die Heizkurve muss an das Gebäude angepasst werden Bei Erdsonchängeden gebäude angepasst werden Bei Erdsonchängden gebäude angepasst werden. Zusätzlich MUSS умирает Bohrfirma DVGW zertifiziert ны SEIN Neubau Die Jahresarbeitszahl MUSS mindestens 4,5 betragen Одер умирает Systemeffizienz мусс dahingehend verbessert зет, Дассы während дер Kalten Jahreszeit дер Strombedarf REDUZIERT IST Эйн Qualitätscheck дер Wärmepumpenanlage IST нах einem Betriebsjahr vorzuweisen Es sind ausschließlich Flächenheizungen (z.B. Fußbodenheizung) für die Wärmeverteilung zugelassen Sind BAFA- und KfW-Förderung gleichzeitig möglich? Wer eine Förderung nach dem Marktanreizprogramm benötigt, kann nur die KfW-Program 153 (Energieeffizient bauen) и 167 (Energieeffizient sanieren — Ergänzungskredit) mit dem MAP kombinieren. Ihr Vaillant Fachpartner hilft Ihnen hier gerne weiter, um Fehlkalkulationen zu vermeiden. Bei verschiedenen Maßnahmen können Förderungen von BAFA und KfW parallel beantragt und in Anspruch genommen werden. Была ли Hat es mit den Leistungszahlen (COP) und der Jahresarbeitszahl (JAZ) auf sich? Die meisten Vaillant Wärmepumpen erzielen durch das perfekte Zusammenspielaller Komponenten sehr hohe Leistungszahlen (COP). Unter Berücksichtigung der anlagentechnischen Anwendungsplanung sind die COP-Werte Basis für die Jahresarbeitszahl (JAZ). Die Höhe der JAZ ist wiederum Grundlage für das Marktanreizprogramm (MAP). Aufgrund der sehr hohen COP-Werte bei nahezu allen Wärmepumpen von Vaillant können Sie mit attaktiven Investitionszuschüssen rechnen.Ein Übersichtaller Wärmepumpen, die von der BAFA gefördert werden, finden Sie hier. Sie interessieren sich für eine Wärmepumpe? Lassen Sie sich kostenlos und unverbindlich beraten. Übersicht: Vaillant Wärmepumpen und Systemlösungen auf einen Blick Ob Neubau oder Modernisierung — unser Angebot an Wärmepumpen eignet sich für die Nutzung der Wärmequellen Hörölüsserhölöste, Sole und Wärmequellen Undärse. Trotz Aller Unterschiede können Sie sich bei allen Wärmepumpen von Vaillant darauf verlassen, dass wir Ihnen ein langlebiges und zuverlässiges Produkt liefern, mit dem Sie Kosten Sparen und nachhaltig heizen. + ✓ ✓ эксклюзивный 45 ✓ 45 45 45 45 45 45 45 90 984 Produkt Gebäudeart Einsatzgebiet Funktion Wärmequelle Neubau Modernisierung Heizung Warmwasser Kühlung Lüftung Luft Подошва Wasser flexoTHERM эксклюзивно Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus ✓ ✓ ✓ Einfamilienhaus ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ aroTHERM5 9996 Mega ✓ ✓ ✓ ✓ aroTHERM Split Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus, квартира geoTHERM ab 22 кВт Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus, Gewerbe ✓ ✓ ✓ 9099 ✓ ✓ ✓ recoCOMPACT эксклюзив Einfamilienhaus versoTHERM plus Einfamilienhaus ✓ ✓ ✓ ✓

EERENUM

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Wärmepumpe BWL-1S (B) — WOLF Heiztechnik

Сплит-Люфт / Вассер-Вермепумпе BWL-1S (В)

, 3 Wasser Wasser 9099 —917 89 90 984 9099 9099 12 12 66/32 lasserbereitung (Aвт.

Тип модели	BWL-1S (B) -05/230	BWL-1S (B) -07/230	BWL-1S (B) -10/400	BWL-1S (B) — 14/400	BWL-1S (B) -10/230	BWL-1S (B) -14/230	BWL-1S (B) -16/400
Leistung
Maximale Leistung
до 05 кВт	x	—	—		—		—		—
до 07 кВт	—	x	—	—	—	—	—
до 10 кВт	—	—						—	—
до 12 кВт	—	—	—	—	—	—	—
до 14 кВт	—	—	—	x	—	x	—						—	—	—	—	—	x
Heizleistung A7 / W35	3,4 / 3,7	5,0 / 3,5	7,6 / 3,8	8,8 / 3,8	7,7 / 3,5	9,6 / 3,3	11,0 / 3,3
Heizleistung B0 / W35	—	—	—	—	—	—	—
Heizleistung W10 / W35	—	—	—	—	—	—	—	—
Heizleistung A15 / W10-55	—	—	—	—	—	—	—
Modulationsbereich A2 / W35 Nennleistung	1,9-6,6	2,9-9,6	2,9-10 , 6	3,1-12,4	3,6-9,5	3,6-10,9	3,5-12,2
«Aktive Kühlung»	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja
Kühlleistung A35 / W18	6,2	8,699 9099 , 5	10,1	13,0
EER	3,8	3,3	4,1	3,4	3,4	2,9	3,0
Leistungsbereich A35 / W18	1,9-6,6	2,9-9,6	3,1-11	3,2-13,2	4,9-11,2 9 0996	4,9-12,9	4,5-14,3
Energieeffizienzklasse
Effizienz COP * A7 / W35 4995	4,8	4,8	4,7	4,3	4,0
Effizienz COP * A2 / W35	3,7	3,5	3 , 8	3,8	3,5	3,3	3,3
Effizienz COP * B0 / W35	—	—	—	—	—	—	—
Effizienz COP * W10 // W35	—	—	—	—	—	—	—
—
A6995	A6995		A ++	A ++	A ++	A ++
Warmwasserbereitung	—	—	—	—	—	—	—
Allgemeine Daten
Люфт / Вассер	—	—	—	—	—	—	—
			Люфт / Вассер	9099 x	x	x
Подошва / Wasser	—	—	—	—	—	—	—
	—	—	—	—
Bauform
Моноблок	—	—	—	—	—	—	—
	x699	x699	x	x	x
Aufstellort
Innaufstellung	x	x
Außenaufstellung	—	—	—	—	—	—	—
Warmwasserberebereitung 96	9089				—	—	—	—	—
интегр.Wasserspeicher	—	—	—	—	—	—	—
доб. Wasserspeicher	x	x	x	x	x	x	x
Kühlfunktion					9	9				5	—	—	—	—	—
и	x	x	x	x	x	x	—	—	—	—	—	—
Kopplung mit
x	x	x
Besonders leise	9178 9
и		—	—	—	—	—	—
nein	x	x	x	x
Abmessungen / Gewicht
Höhe (мм)	62/790		862/790		1255/790	1255/790	1255/790
Breite (мм)	964/440	1040/440	900/440	900/440	900/440	900/440	900 / 440	900/440
Стяжка (мм)	363/340	340/340	340/340	340/340	340/340	340/340 340
Durchmesser	—	—	—	—	—	—	—
Gesamtgewicht (кг)		66/32		66/32 37	110/35	110/37	110/37
Mit integrierten Speicher	CEW-2-200	CEW-2-200	CEW-2-200	CEW- 2-200	CEW-2-200	CEW-2-200	CEW-2-200
Warmwasserbereitung
—	—	—	—	—	—	—
Speichergröße (эквивалентно)	—	—	—	—	—
Lautstärke
Innen		42	42	44	42	44					61	61	64
Elektrische Leistungsaufnahme
		5
максимальное, Heizung / Wasser (W)		3600	5000	6300	6400	6400
WOLF Smart Set Ready x					x	x	x	x
wiButler Ready 909 96	x	x	x	x	x	x	x

* (COP = коэффициент производительности) по EN 14511: bis 5,1 (Luft 7 ° C / Wasser 35 ° C) и до 4,27 (при температуре воздуха 2 ° C / вессера 35 ° C)

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