Heizen und Kühlen mit Gaswärmepumpen

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Arthur Bruhn
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1 Heizen und Kühlen mit Gaswärmepumpen Nürnberg, 16. Oktober Dr. Jochen Arthkamp, ASUE

2 Zunehmender Energiebedarf für die Klimatisierung Energiebedarf für Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in GWh] Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003

3 Kohlendioxid-Emissionen durch Klimatisierung Kohlendioxid-Emissionen aufgrund Klimatisierung in Deutschland Anlagen > 12 kw [in Kilo Tonnen kt] Quelle: Directorate-General Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., April 2003

4 Klimatisierung: zunehmende Probleme für die Stromversorgung Netzlast Strom (Monatsmaxima) kw Dr. Jochen Arthkamp 42

5 Steigerung der Energieeffizienz in Kraftwerken zur Minderung von Umwandlungsverlusten Quelle: RWE Power

6 Vorteile von motorischen Gaswärmepumpen Einsatz von Primärenergie, Vermeidung von Umwandlungsverlusten Verminderte CO 2 -Emissionen Einsparung von Kraftwerkskapazitäten Einsparung von Heizenergie durch Wärmepumpeneffekt

7 Was sind motorische Gaswärmepumpen? Motorische Gaswärmepumpen sind Wärmepumpen, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden. Die Geräte können heizen und kühlen und werden daher auch als Gasklimageräte bezeichnet. In Deutschland sind derzeit ca. 180 Geräte im Einsatz.

8 Funktionsweise motorischer Gaswärmepumpen

9 Funktionsweise motorischer Gaswärmepumpen Funktionsprinzip Kaltdampfprozess. Q ab Kältemittel flüssig el. Energie Druckreduzierventil Kondensator Verdampfer Verdichter P Kältemittel gasförmig M Erdgas. Q zu

10 Motorische Gaswärmepumpe = Wärmepumpe + BHKW + Brennwerttechnik Prinzip der Wärmepumpe Prinzip der Brennwerttechnik: Abkühlung der Abgase unter den Taupunkt Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung

11 Gasklimagerät/ -wärmepumpe

12 Funktionsprinzip Splitsystem mit Gasmotorwärmepumpe Heizbetrieb

13 Funktionsprinzip Splitsystem mit Gasmotorwärmepumpe Kühlbetrieb

14 Wärme- und Kälteverteilung im Gebäude

15 Übergabestation VRF- => Wasserkreislauf

16 Vergleich Elektro- und Gaswärmepumpe Heizleistung bei tiefen Außentemperaturen

17 Vergleich Elektro- und Gaswärmepumpe Schnelle Verfügbarkeit der Heizleistung

18 Vergleich Elektro- und Gaswärmepumpe Keine Unterbrechung des Heizbetriebes durch Verdampferabtauung

19 Vollkostenvergleich Gasklimagerät / konv. Lösung

20 Emissionsminderung Senkung des Primärenergieeinsatzes, da keine Umwandlungsverluste auftreten und die Außenluft sowie die Motorabwärme genutzt werden. Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen um 29 %

21 Neue Gasklimageräte Aisin, Sanyo Leistung 56/63 kw 45/50 kw 36/40 kw 28/32 kw Warmwassersysteme 71/85 kw 112/134 kw 84/101 kw

22 Primärenergie und Umgebungswärme: Motorische Gaswärmepumpe

23 Motorische Gaswärmepumpen in Japan mehr als Anlage installiert

24 Gasabsorptionswärmepumpe

25 Funktionsprinzip von Gasabsorptionswärmepumpen

26 Absorptionswärmepumpe / Kältererzeugung Absorptionswärmepumpen können direkt beheizt werden (z.b. mit Erdgasbeheizung) oder Abwärme nutzen (indirekte Beheizung). Bei der Abwärmenutzung sollte die Wärme auf möglichst hohem Temperaturniveau zur Verfügung stehen. Es wird nur wenig elektrische Hilfsenergie benötigt.

Primärenergie / Eispeicher / Geothermie: Gaswärmepumpe 150.000 150.

Heizbetrieb: Heizbetrieb: Wärmeentzug Wärmeentzug bis bis zur zur Eisbildung

27 Primärenergie / Eispeicher / Geothermie: Gaswärmepumpe Liter Liter Wasser Wasser mit mit 0 C 0 C < < TT W < W < 10 C 10 C Heizbetrieb: Heizbetrieb: Wärmeentzug Wärmeentzug bis bis zur zur Eisbildung Eisbildung Kühlbetrieb: Kühlbetrieb: Wärmezufuhr Wärmezufuhr aus aus dem dem Gebäude Gebäude

28 Absorptionswärmepumpe zum Kühlen und Heizen

29 Absorptionswärmepumpe zum Kühlen und Heizen

30 Wartunsgintervalle / Lebensdauer Gasabsorptionswärmepumpen keine beweglichen Teile außer der Lösungsmittelpumpe Wartungsintervalle vergleichbar zu Heizkesseln Gasmotorische Wärmepumpen (= Gasklimageräte) Wartungsintervalle nach ca Betriebsstunden (entspräche einer Fahrleistung von km beim PKW)

31 Bedarf an Strom, Wärme, Kälte (Quelle: MAN)

32 Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Energieagentur NRW)

33 Referenzobjekt: Autohaus BHKW mit Abgastemperaturen bis 95 C + Absorptionskälteanlage 15 kw Kälteleistung Stromerzeugung + Heizung + Warmwasser + Kühlung + Klimatisierung

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