Wärmepumpen. Danny Günther Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Tag der offenen Tür (30 Jahre Fraunhofer ISE) Freiburg, 09.

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1 Wärmepumpen Überblick zu elektrisch angetriebenen Kompressionswärmepumpen Danny Günther Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Tag der offenen Tür (30 Jahre Fraunhofer ISE) Freiburg, 09. Juli 2011

2 Team Wärmepumpen Monitoring-Projekte WP-Effizienz WP im Gebäudebestand WP-Monitor Komponentenentwicklung Teststandbetrieb Solarhaus Freiburg

3 Wärmepumpen-Prinzip Kühlschrank-Prinzip Wärme wird entzogen Wärmepumpen-Prinzip Wärme wird hinzugeführt

4 Wärmepumpen-Prinzip geschlossenes System mit zirkulierendem Arbeitsmittel mit niedrigem Siedepunkt Im Verdampfer wird dem Arbeitsmittel die Umweltwärme zugeführt Im Verdichter wird das gasförmige Arbeitsmittel stark komprimiert Im Verflüssiger wird die Wärmeenergie direkt an den Heizkreislauf abgegeben Im Entspannungsventil wird das Arbeitsmedium entspannt und dadurch abgekühlt

5 Wärmequellen Außenluft Außen- Aufstellung Innen- Aufstellung hervorragende Verfügbarkeit geringste Investitionskosten geringe Temperaturen

6 Wärmequellen Erdreich Flachkollektoren Erdsonden gute Verfügbarkeit hohe Temperaturen

7 Wärmequellen Grundwasser selten verfügbar hohe Temperaturen (hohe Kontinuität)

8 Heizwärmeverteilungssystem Fußbodenheizung o o o große Fläche geringe Vorlauftemperaturen Neubau Heizkörper o o o geringe Fläche hohe Vorlauftemperaturen Altbau

9 Effizienz der Wärmepumpe (Jahres-) Arbeitszahl aufgewendete elektrische Energie Wärme aus der Umwelt abgegebene Heizwärme

10 Effizienz der Wärmepumpe (Jahres-) Arbeitszahl 1 kwh 3 kwh abgegebene Heizleistung 4 kwh Jahresarbeitszahl (JAZ) = abgegebene Wärme über ein Jahr aufgewendete elektrische Energie über ein Jahr = 4 kwh 1 kwh = 4

11 Effizienz und Temperaturhub

12 Effizienz und Temperaturhub 3.8 Fußbodenheizung Radiatoren 2.6

13 Arbeitszahlen aus Monitoring-Projekten Erdreich-Wärmepumpen 56 (Anzahl der Anlagen) 3,9 Neubau 29 3,3 Bestand Luft-Wärmepumpen 18 2,9 Neubau 20 2,6 Bestand

14 Effizienz und Ökologie Primärenergie Elektroenergie Heizwärme Umweltenergie Kraftwerks- park Energiebedarf? Treibhausgase?

15 Effizienz und Ökologie Primärenergie Elektroenergie Heizwärme Umweltenergie Kraftwerks- park Primärenergiefaktor: 2,6 1 CO 2eq -Faktor: 611 g/kwhee 2 Jahresarbeitszahl: 2,6 3,9 3 1: Energieeinsparverordnung 2009, 2: Diplomarbeit Fraunhofer ISE, 3 Monitoring-Projekte Fraunhofer ISE

16 Effizienz und Ökologie Treibhausgasemissionen [g/kwh NE ] Erdreich-Wärmepumpen Neubau (3,9) % -52% Altbau (3,3) 185 Luft-Wärmepumpen Neubau (2,9) 211 Altbau (2,6) Konventionelle Technik 235-6% -28% Gas-Brennwert Öl-Brennwert : GEMIS 4.5

17 Effizienz und Ökologie Primärenergieaufwand [kwh PE /kwh NE ] Erdreich-Wärmepumpen Neubau (3,9) 0,67-41% -44% Altbau (3,3) 0,79 Luft-Wärmepumpen Neubau (2,9) Altbau (2,6) Konventionelle Technik Gas-Brennwert 0,90 1,00-13% -17% 1,15 1 Öl-Brennwert 1, : GEMIS 4.5

18 Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung

19 Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung

20 Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung Herausforderung Integration Erneuerbarer Energien o Leitungskapazität o Speicher Chance Wärmepumpe o Wärmespeicherung in Gebäude und Wasserspeicher o Verlagerung der Betriebszeit (Stromspitzen durch Wind und Solar)

21

22

23 Fazit Wärmepumpen können durch ihre Effizienz einen Beitrag zur Primärenergieeinsparung und Reduktion der THG- Emission Temperaturen der Wärmequelle und im Heizkreis sind entscheidend für die Effizienz Wärmepumpen können zukünftig als steuerbare Verbraucher das Stromnetz entlasten

24 Vielen Dank Kontakt:

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