CO2 in Wärmepumpen - wie arbeitet das System?

Transkript

1 CO2 in Wärmepumpen - wie arbeitet das System? Dipl. Ing. (FH) Egbert Tippelt Produktmanager Vertrieb Wärmepumpen Viessmann Group

2 Wie funktioniert eine Wärmepumpe CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group Seite 2

3 Funktionsweise Kältekreis Heizwärme Umweltwärme oder Kälte Elektroenergie CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group Seite 3

4 Funktionsweise Kältekreis CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group Seite 4

5 Subkritischer Kältekreis Beispiel Log ph Diagramm Heizsystem 55/45 C Heizkörper CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

6 Subkritischer Kältekreis Beispiel im TS - Diagramm Heizsystem 55/45 C Heizkörper Temperatur [ C], 72,8. Kritischer Druck [MPa], 4,86. CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

7 CO 2 - R744 - Kohlendioxid Thermodynamische Besonderheiten Trockeneis Flüssigkeit Überkritisches Gas - kritischer Punkt bei 31,1 C und 73,8 bar - Ab 304,1 K (31,1 C) überkritisch - Transkritischer Kreisprozess bei Wärmepumpen - Überwiegend subkritischer Kreisprozess bei Kältemaschinen Druck / bar Subkritisches Gas 194,7 Temperatur / K CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 7

8 CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

9 CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

10 R optimale Anwendung Warmwasserbereitung CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

11 Einsatzmöglichkeiten große sekundärseitige Spreizungen? CO 2 - Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 30/90 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 11

12 CO 2 Kältemaschinen Expansionsventil Gaskühler 100% Heiz- oder Abwärme Verdampfer Wärmequelle Prozesskälte Verschiedenen Temperaturbereiche Elektrische Leistung CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 12

13 CO 2 - Hochtemperaturwärmepumpen 100% Heiz- oder Prozesswärme Wärmequelle Umweltwärme, Abwärme, Klima- oder Prozesskälte Elektrische Leistung CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 13

14 Einsatzmöglichkeiten CO2- Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 30/90 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 14

15 Einsatzmöglichkeiten CO2 - Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 30/90 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 15

16 Einsatzmöglichkeiten CO2- Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 30/90 C 1 Gaskühler, Symbol CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 16

17 Einsatzmöglichkeiten CO2- Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 30/90 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 17

18 CO2 Kältemaschinen Beispiel Kühlhaus +70 C -18 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 18

19 Einsatzmöglichkeiten thermeco 2 - Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 70/90 C Rückkühlung 20/26 C 2 Gaskühler in CO 2 -seitig in Reihe, wasserseitig parallel durchströmt thermeco 2 HHR xxx CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 19

20 CO2 Kältemaschinen Beispiel Nahwärme 90/70 C 70 C 30 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 20

21 CO2 Wärmepumpen Beispiel Nahwärme 90/70 C 70 C 30 C Warmwasser CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 21

22 Systemlösung CO2 Wärmepumpen + HAT Hocheffiziente Systemlösungenfür Fernwärmenetze 90 C 70 C 70 C 70 C 90 C System 90/70 C 10 C 30 C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

23 Einsatzmöglichkeiten thermeco 2 - Hochtemperaturwärmepumpen und Kältemaschinen im T,s - Diagramm Kälteerzeugung 12/6 C Wärmeerzeugung 70/110 C Rückkühlung 20/26 C 2 Gaskühler in CO 2 -seitig in Reihe, wasserseitig parallel durchströmt thermeco 2 HHR xxx CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group 23

24 Aufbau einer CO2 Wärmepumpe Ölreguliersystem Ölreguliersystem Verdichter Gaskühler Gaskühler Expansionsventil Innerer Wärmeübertrager Verdampfer CO2-Sammler Hochdruckregelventil CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

25 ÜBERSICHT Ihr Mehrwert aus der CO 2 -Technologie THERMECO 2 WÄRMEPUMPEN UND KÄLTEMASCHINEN Dürr thermea GmbH Viessmann Group 25

26 Technische Daten HHR Baureihe Dürr thermea GmbH Viessmann Group 26

27 Einsatzgrenzen HHR-Baureihe Vorlauftemperatur A AB C B Bereich A Ausführung für tiefe Wärmequellentemperaturen Rücklauftemperaturen < 40 C innerer Wärmeübertrager muss deaktivierbar sein Bereich B Ausführung für hohe Wärmequellentemperaturen Rücklauftemperaturen < 50 C Ohne inneren Wärmeübertrager (IHE) < 60 C Bereich AB Ausführung für tiefe Wärmequellentemperatur mit innerem Wärmeübertrager (IHE) verfügbar Bereich C auf Anfrage, Rücklauftemperaturen < 40 C Weitere geringfügige Einschränkungen durch CO 2 -Füllmenge vorbehalten Wärmequelle Dürr thermea GmbH Viessmann Group 27

28 An-und Abschaltung bzw. Drehzahlregelung von Verdichtern Optimale Leistungsregelung Möglichkeiten der Leistungsregelung am Beispiel einer HHR mit 4 Verdichtern Dürr thermea Viessmann Group 28

29 Höhere Effizienz im Teillastbetrieb Beispiel HHR mit 4 Verdichtern, ein Verdichter drehzahlgeregelt Faktor zur COP Erhöhung Leistungsstufe in % Dürr thermea Viessmann Group 29

30 Transport und Aufstellung Produktinformation HHR liefert detaillierte Hinweise Kran- oder Gabelstaplertransport möglich Alle Wasseranschlüsse liegen auf einer Anschlussseite Empfohlener Mindestabstand 0,8 m rund um die Maschine Dürr thermea Viessmann Group 30

31 CO 2 - Kältemaschinen mit Wärmerückgewinnung Einsparung Betriebskosten bis 70% Klima- und Prozesskälteerzeugung bis -30 C Gleichzeitige und bedarfsgerechte Nutzung der Rückkühlleistung zur Heißwasser- und Prozesswärmeerzeugung bis 110 C Bei vollständiger Wärmenutzung kein Rückkühler erforderlich Standard - Kältemaschinen verursachen ausschließlich Betriebskosten Kältemaschinen mit Wärmerückgewinnung refinanzieren sich selbst. ~ 35 kw kw Kälteleistung Dürr thermea GmbH, Viessmann Group 31

32 CO 2 - Hochtemperatur - Wärmepumpen Einsparung von Brennstoffkosten bis 50% Energierückgewinnung aus Abwärme bis 40 C z.b. Kühlwasser, Abwasser, Abluft Nutzung von Umweltwärme Heißwasser- und Prozesswärmeerzeugung bis 110 C aus Abwärme und regenerativen Wärmequellen. Steigerung der Energieeffizienz Deutliche Reduktion des CO 2 -Ausstoßes ~ 50 kw kw Heizleistung Dürr thermea GmbH, Viessmann Group 32

33 CO 2 - Druckluft - Kältetrockner für große Luftmengen Ersetzt große Füllmengen klimaschädlicher Kältemittel durch umweltfreundliches Kältemittel CO 2. Luftmengen ab m³/h. Drucktaupunkte bis 3 C. Gleichzeitige bedarfsgerechte Nutzung der Rückkühlleistung zur Heißwasser- und Prozesswärmeerzeugung bis 90 C. Refinanziert sich bei Wärmenutzung selbst! Dürr thermea GmbH, Viessmann Group 33

34 CO2 Wärmepumpe Einsatzgrenzen Einsatzgrenzen für alle Typen der Baureihe thermeco 2 HHR Maßeinheit min. max. Wassertemperatur Gaskühlereintritt (t W.GK.E ) C Wassertemperatur Gaskühleraustritt (t W.GK.A ) C Wasser-/Soleeintrittstemperatur (t W/S.V.E ) Wasser-/Soleaustrittstemperatur (t W/S.V.A ) Verdampfer Verdampfer max. zulässiger Betriebsdruck Wasserseite Gaskühler max. zulässiger Betriebsdruck Wasserseite Verdampfer C C bar - 10 bar - 10 Verdampfungstemperatur t 0 C max. zulässiger Betriebsdruck (PS max ) bar max. zulässiger Betriebsdruck Saugseite Verdichter bar - 90 max. Druckgastemperatur (Verdichteraustritt) (t 2 ) C max. Druckgastemperatur (Gaskühleraustritt) C - 50 Sauggastemperatur (Verdichtereintritt) C Umgebungstemperatur im Betrieb C Temperatur bei Lagerung und Transport C CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

35 Hydraulische Einbindung - Beispiel Dürr thermea Viessmann Group 35

36 Systemlösung CO2 Wärmepumpen und HT Wärmepumpe Hocheffiziente Systemlösungen für viele Bereiche CO2 Wärmepumpen - wie arbeitet das System Viessmann Group

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Egbert Tippelt Kontakt : Tip@viessmann.com Viessmann Group