Kostenlose Wärme findet sich überall.

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1 Kostenlose Wärme findet sich überall. Im Gegensatz zu den konventionellen Heizsystemen kann das Problem der Energiequelle nicht einfach auf die Öl- und Gasförderländer abgewälzt, sondern muss auf dem eigenen Grundstück gelöst werden. Wahl der Wärmequelle Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe schöpft die Heizwärme aus dem konstant temperierten Grundwasser, das auch im Winter Temperaturen von +8 C bis +12 C liefert. Die Sole/Wasser-Wärmepumpe bezieht ihre Wärme aus der im Erdreich gespeicherten Sonnenenergie von -5 C bis +25 C. Menge und Qualität? Fläche? Keine speziellen Anforderungen. Der Luft/Wasser-Wärmepumpe dient Außenluft als Energiequelle und das ganzjährig bei Temperaturen von +35 C bis 25 C.

2 Erschließen der Wärmequellen Die erste Frage die geklärt werden muss ist, aus welchem Medium der Umwelt kann die ausreichende Wärmemenge entzogen werden. Dazu stehen in reinen Wohngebieten maximal 3 Quellen zur Verfügung: 1. Die Luft: Die ist am leichtesten zu erschließen, denn die steht überall zur Verfügung und eine Nutzung ist auch ohne ein Genehmigungsverfahren möglich. Es muss nur die Frage des richtigen Aufstellortes geklärt werden. 2. Das Erdreich: Dazu sind Wärmeaustauscherrohre im Erdreich erforderlich mit denen über ein Wärmeträgermedium die Wärme auf den Verdampfer der Wärmepumpe übertragen wird. Die zwei häufigsten Systeme sind Erdwärmekollektoren und Erdwärmesonden. Hiefür kann eine wasserrechtliche- oder bergrechtliche Genehmigung erforderlich sein. 3. Das Grundwasser: Zur Erschließung sind 2 Brunnen zu errichten, ein Förderbrunnen und ein Schluckbrunnen. Dafür ist immer eine wasserrechtliche Genehmigung erforderlich. 4. In Einzelfällen kann auch Abwärme als Wärmequelle genutzt werden.

3 Funktion einer Wärmepumpenheizungsanlage Der wichtigste Unterschied zwischen einer Wärmepumpenheizungsanlage und allen konventionellen Heizsystemen besteht darin, dass mit der Wärmepumpe keine Wärme erzeugt, sondern nur transportiert wird. Eine Wärmepumpe ist daher mit einem LKW eher zu vergleichen wie mit einem Heizkessel.

4 Analogiemodell zur Raumheizung Konventionelle Heizung Bei allen konventionellen Heizungen wird eine Nutzenergie (Heizöl, Gas, Strom, ) in einem chemischen oder physikalischen Prozess umgewandelt und dabei Wärme erzeugt.

5 Analogiemodell zur Raumheizung Wärmepumpenheizungsanlage Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und transportiert sie, durch eine Erhöhung der Temperatur, in das Gebäude, und gibt sie an das Heizungswasser ab. Es wird dafür nur die Antriebsenergie für den Verdichtungsprozess benötigt. Auch diese Energie wird, wie die Antriebsenergie bei allen Transportgeräten am Schluss in Wärme umgewandelt, bei der Wärmepumpe aber nicht an die Umwelt, sondern gemeinsam mit der Wärme aus der Wärmequelle an das Heizungswasser abgegeben. Die Heizleistung einer Wärmepumpe, die über den Verflüssiger abgegeben wird, ist daher immer die Summe aus der Kühlleistung des Verdampfers und der Leistungsaufnahme des Verdichters.

6 Analogiemodell zur Raumheizung Bei der konventionellen Heizung wird die ganze Wärme für die Heizung aus der Nutzenergie gewonnen, die dann in das Gebäude geleitet, und durch Transmissions- und Lüftungsverluste an die Umwelt abgegeben wird. Der wertvolle Rohstoff, Erdöl, Erdgas, Kohle, der dafür eingesetzt wurde, ist damit für immer verloren. Bei der Wärmepumpenheizungsanlage wird der überwiegende Teil der Wärme aus der Umwelt gewonnen. Es wird nur die Antriebsenergie für den Transport und der Temperaturerhöhung als Nutzenergie aus den Rohstoffquellen eingesetzt.

7 Wärmepumpe Wärmenutzungsanlage Wärmequellenanlage

8 Leistungszahl und Jahresarbeitszahl Umweltwärme Q U Elektrischer Strom Heizwärme Q N Bei einer Wärmepumpe bzw. Wärmepumpenheizungsanlage wird das Verhältnis aus Nutzen durch Aufwand nicht Wirkungsgrad sondern Leistungszahl ε bzw. Arbeitszahl β genannt, weil dies immer eine Zahl größer 1 ist. Eine Arbeitszahl von 4 bedeutet, ¾ der Heizarbeit ist Umweltwärme und ¼ ist Antriebsenergie (Strom). Die in der Anlage erreichte Arbeitszahl hängt h von der Temperaturdifferenz zwischen WärmequellenW rmequellen- und Wärmenutzungsanlage W ab. Eine Temperaturabsenkung um 1 K senkt den Energieverbrauch um ca. 2,5 %

9 Wärmequellenanlage

10 Wärmequelle Luft Einsatzbereich -25 C C Verfügbarkeit uneingeschränkt Nutzungsmöglichkeit monoenergetisch bivalent

11 Tiefsttemperaturen Winter 2008/2009 in Döbeln

12 Höchsttemperaturen Winter 2008/2009 in Döbeln

13 Temperaturverlauf Heizperiode 2005/06 - Hof/Flughafen Tiefsttemperaturen in der Heizperiode

14 Temperaturverlauf Heizperiode 2005/06 - Hof/Flughafen Höchsttemperaturen in der Heizperiode

15 Luft/Wasser Wärmepumpen für Außenaufstellung Außenaufstellung: Die Wärmepumpe wird im Freien auf einem festen Untergrund (Fundament) aufgestellt, und die Wärme über Fernheizungsrohre für Vor- und Rücklauf ins Gebäude transportiert.

16 Luft/Wasser Wärmepumpe für Innenaufstellung Die Wärmepumpe wird im Gebäude aufgestellt und über Luftkanäle an Außenluft angeschlossen. Da nach der EnEV aber die Wärmdämmung der Außenhülle eines Gebäudes nicht unterbrochen werden darf, sollte dieser Aufstellraum außerhalb der thermischen Hülle des Gebäudes sein, und auch keine direkte Verbindung zu Nutzräumen haben. Eine Verbindung zu den Nutzräumen führt meistens zu einer Erhöhung der Luftfeuchtigkeit die dann zu Kondensatbildung an den Luftkanälen und an der Wärmepumpe führt.

17 Aufstellort der Wärmepumpe Bei der Auswahl des Aufstellortes müssen folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden: 1. Die Schallemission der Wärmepumpe. Die Grenzwerte der maximal zulässigen Schalldruckpegel außerhalb von Gebäuden sind in der TA-Lärm und DIN festgelegt und hängen von der Art des Baugebietes ab. In reinen Wohngebieten sind zwischen 22 Uhr und 6 Uhr maximal 35 db(a) zugelassen. 2. Die Luftführung. Wärmepumpen dürfen nicht an windgeschützte Orte aufgestellt werden. Die kalte Ausblasluft muss bei den geringsten Windbewegungen weggeblasen werden, um den Luftkurzschluss so gering wie möglich zu halten. (Hauptwindrichtung beachten) 3. Kondensatablauf. Das anfallende Kondensat und Schmelzwasser bei der Abtauung muss frostfrei abgeleitet werden.

18 Wärmquelle Erdreich Erschließungsaufwand Erdwärmekollektor bzw. Erdwärmesonden Sole auf der Basis von Glykol (Monoethylenglykol oder Propylenglykol) Verteiler mit Umwälzpumpen Erdarbeiten / Baumaßnahmen Besonders zu beachten: Untergrundverhältnisse und Bodenbeschaffenheit Oberirdisches Platzangebot Anwenderspezifische Bedürfnisse Landesspezifische Richtlinien Witterungseinflüsse (Regenerierung) VDI 4640

19 Wärmquelle Erdreich Einsatzbereich -5 C C Temperaturbereich der Erdoberfläche in ca. 1 m Tiefe Temperaturbereich in tiefen Schichten (ca. 15 m) Verfügbarkeit ganzjährig (Einschränkung durch begrenzte Flächen) C C Nutzungsmöglichkeit monovalent

20 Wärmequelle Erdreich mit Erdwärmekollektor Die andere Art der Solarheizung Erdwärmekollektoren rmekollektoren nutzen gespeicherte Sonnenenergie, die durch direkte Einstrahlung, Wärmeübertragung aus der Luft und durch Niederschlag in das Erdreich eingeleitet wird. Verlegung horizontal ca. 1,2 m tief

21 Wärmequelle Erdreich mit Erdwärmekollektor Entzugleistung bei bindigen Böden W/m² je nach Klimaregion. ca. 1-1,5 m Eisring Falsch Wärmestromdichte von unten ca. 0,1 W/m² cm Soledurchströmtes PE-Rohr Verlegeabstand zu eng, Eisringe wachsen zusammen

22 Wärmequelle Erdreich mit Erdwärmekollektor Entzugsleistung und Verlegeabstand müssen m so dimensioniert werden, dass die Vegetation nicht beeinträchtigt wird

23 Wärmequelle Erdreich mit Erdwärmekollektor Das Verlegen der Rohre kann in einzelnen Gräben erfolgen

24 Wärmequelle Erdreich mit Erdwärmekollektor Oder großfl flächig durch abtragen des ganzen Erdreichs

25 Wärmquelle Grundwasser Nutzung des Grundwassers im ersten Grundwasserleiter Die Brunnenanlage muss mindestens folgende Anforderungen erfüllen: Die ausreichende Wassermenge (ca. 220 l/hkw Heizleistung) Wassertemperatur 8 C 8 C bis 10 C, daher Tiefe mindestens ca. 10 m Wasser in der richtigen Qualität (Wasseranalyse beachten)

26 Primärenergievergleich Primärenergiebedarf renergiebedarf über die Jahresarbeitszahl im Vergleich zu den Referenzsystemen (Stand 2008) Quelle: >30% >50% Das Diagramm zeigt den Primärenergieverbra uch bei den Referenz- Heizungsanlagen mit Öl und Gas bei ca. 1,3 kwh Primärenergie /kwh Wärme. Die Jahresarbeitszahlen die bei üblichen Wärmepumpenheizu ngs-anlagen erreicht werden liegen zwischen 3 und 4, so dass der Primärenergieverbra uch im Vergleich zu Öl und Gas damit um 40% bis 50% niedriger liegt.

27 CO 2 -Emission Spezifische CO 2 -Emissionen unterschiedlicher Heizsysteme (Stand 2008) Quelle: >35% >50% Das Diagramm zeigt CO 2 Emission bei Gasheizungen bei ca. 260 g/kwh Wärme und bei Ölheizungen bei ca. 350 g/kwh Wärme liegt. Bei Jahresarbeitszahlen einer üblichen Wärmepumpenheizungsanlage zwischen 3 und 4, liegen die CO 2 Emissionen um ca. 35% bis 50% niedriger im Vergleich zu Gasheizungen und um ca. 50% bis 60% niedriger im Vergleich zu Ölheizungen.

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Glen Dimplex Deutschland GmbH

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