Wärmepumpen
(Kältemaschinen)

Hype  - Erfolg oder Enttäuschung

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Eine Wärmepumpe arbeitet prinzipiell genau wie eine Kältemaschine. Während eine Kältemaschine Wärme aus einem zu kühlenden Raum aufnimmt und sie nach außen abgibt, wird eine Wärmepumpe eingesetzt, um Räume zu beheizen, indem sie Wärme aus einem kälteren Bereich (Umgebungsluft, Erdreich, Grundwasser) aufnimmt und in die Räume transportiert.

Kompressions-
wärmepumpe

Kühlschrank
Gefriergerät

Raum-
klimagerät

Zubaden-
Technologie

Betriebsweise-
Wärmepumpen

Absorptions-
wärmepumpe

Absorptions-
Kühlschrank

Adsorptions-
wärmepumpe

WP-Anlagen
Livedaten

Geschichte der
Wärmepumpe

Kompressor-Wärmepumpe
 
Sorptions-Wärmepumpe
Kompressionswärmepumpe
Die Kompressionswärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. Hier zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf. Das Kältemittel wird durch einen Kompressor angetrieben und ändert dabei abwechselnd seinen Aggregatzustände von flüssig-gasförmig und gasförmig-flüssig.


Prinzip - Luft-Wasser-Wärmepumpe
Quelle: OCHSNER Wärmepumpen GmbH

In Ein- und Zweifamilienhäusern werden meistens Kompressionswärmepumpen mit elektromotorischem Antrieb eingebaut.
Sie arbeiten alle nach dem Prinzip, dass aus der Umgebungswärme (Luft, Sole) auf niedrigem Temperaturniveau im Wärmetauscher (Verdampfer) aufgenommen wird. Dieser wird von einem Kältemittel durchströmt, welches bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Ein Kompressor komprimiert den Kältemitteldampf, wodurch dieser auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird (ähnlich der Erwärmung einer Luftpumpe). Der Kompressor benötigt Antriebsenergie in Form von elektrischem Strom, Gas oder Dieselkraftstoff. In einem zweiten Wärmetauscher (Kondensator), gibt der nun heiße Kältemitteldampf Wärme an die Heizung oder an die Trinkwassererwärmung ab. Die Abkühlung führt zum Kondensieren des Kältemitteldampfes. In einem Expansionsventil wird das noch unter Druck stehende Kältemittel entspannt, wobei es wieder abkühlt. Der Kreislauf beginnt jetzt von neuem.
Bei diesem Prozess (Kältekreislauf) werden in Abhängigkeit von Wärmequelle und Wärmeverteilsystem Jahresarbeitszahlen (COP) von 3 bis 5 erreicht, d. h. nur 1/3 bis 1/5 der gewonnenen Wärme muss als Antriebsenergie bereitgestellt werden, 2/3 bis 4/5 werden aus der Umgebungswärme aufgenommen.
Die Kältemittel sind heute ausschließlich FCKW-freie Kältemittel. Zum Einsatz kommen R410a, R134a, R407c, usw. und Propan (R290).
Kompressionswärmepumpen erreichen aufgrund der eingesetzten Kältemittel maximale Heizwassertemperaturen von ca. 55 °C (Höhere Temperaturen, speziell zur Trinkwarmwasserbereitung, sind mit R134a und R290 erreichbar). Bei dem Heizbetrieb sollten 35 °C möglichst nicht überschritten werden, was Niedertemperaturheizsysteme (Fußboden-, Wand- und/oder Deckenheizungen) voraussetzt.


Kältemittel-Verordnung: Vorschriften, Alternativen und Betreiberpflichten
- Dirk Blank, MVV Energie AG

Funktionsweise Wärmepumpe - Max Weishaupt GmbH
Funktionweise Wärmepumpe- Wolf GmbH
Aufstellung-Wärmepumpen

Kompressor-Kühlschrank
Auch der Kühlschrank und ein Gefriergerät ist eine "Wärmepumpe"
Ein Kühlschrank ist ein dezentrales steckerfertiges Kühlgerät, in dem alle Komponenten (Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil [Drosselorgan] und Verdampfer) integriert sind. Der Kältemittelkreislauf ist ein hermetisch geschlossenes System, das mit einem Kältemittel (Kohlenwasserstoffe [R290, R600a, R1270, R170 und R1150], Kohlendioxid [R744] und Ammoniak [R717]) befüllt wird. Sie werden hauptsächlich für die Lagerung von Lebensmitteln, Medikamenten und Chemikalien verwendet. In den meisten Geräten sind alle Verbindungen der kältemittelführenden Bauteile gelötet teilweise auch geschweißt. Einfache Geräte werden ohne Serviceventile hergestellt. Hochwertige Geräte haben in der Regel Serviceventile. Diese können bei einer Störung oder bei einem Kältemittelverlust (z. B. durch einen Transportschaden) gewartet werden. Die Geräte mit oder ohne Serviceventil werden mit der für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen Kältemittelfüllmenge geliefert. So muss der Kältemittelkreislauf zur Inbetriebnahme nicht geöffnet werden.


Aufbau und Kältemittelkreislauf eines Kühlschranks

Aufbau und Kältemittelkreislauf einer Gefriertruhe
Quelle: HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V.

Funktionsweise eines Kühlschranks (Kompressorkühlschrank) - Video - Thomas Schwenke

Raumklimagerät

Splitgerät

Fenster- bzw. Wandgerät
 
1 Kondensator
2 Kondensatorlüfter
3 Kompressor
4 Verdampfer
5 Verdampferlüfter
6 Kondenswasserwanne
7 Kapillareinspritzung oder Expansionsventil
8 Lüftermotor
9 Filtertrockner
 

Raumkühlung

Inverter-Raumklimagerät

Außengerät
Regelgeräte
Innengeräte
Quelle: Stulz GmbH / MITSUBISHI Heavy Industries

In Häusern mit niedriger Heizlast (Passivhaus, Nullenergiehaus) kann es sinnvoll sein, die notwendige Wärme über gesplitete Inverter-Raumklimageräte in die Räume zu geben. Richtig geplant, sind solche Geräte in das Konzept einer kontrollierten Wohnungslüftung (KWL) zu integrieren.

Diese Multisplit-Klimasysteme sind für eine Komfort-Klimatisierung mit kleinen Leistungen im Kühl- und Heizbetrieb konzipiert. Die Außengeräte sind wintertauglich und erlauben einen Einsatz in Technikräumen mit einem Betrieb bis -15 °C Außentemperatur.

Die energiesparenden Multisplit-Klimasysteme mit Inverter-Technologie erreichen die Energieeffizienzklasse A. Die Innengeräte arbeiten flüsterleise und sind mit einem luftreinigendem Enzym-Filter ausgestattet. Alle Innengeräte sind über eine Infrarotfernbedienung oder alternativ mit einer Kabelfernbedienung zu bedienen.

Alle Geräte bieten zusätzliche Funktionen zur Anbindung an zentrale Leittechnik.STULZ Comptrol

Klimasystem der Zukunft - die Luft-Luft-Wärmepumpe - Stulz GmbH

Kälte-Klima-Fachbetrieb in meiner Nähe - VDKF
Verband Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe e.V.

Zubadan-Technologie

Jede Übertragung von Wärme unterliegt den gleichen Voraussetzungen. Das Medium, das Wärme aufnimmt muss eine geringere Temperatur aufweisen als das Medium, das Wärme abgibt. Bei Luft-/Wasser-Wärmepumpen muss die Verdampfungstemperatur des Kältemittels deswegen einige Grad unterhalb der Außenlufttemperatur liegen. Je kälter es draußen ist, desto tiefer muss also auch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels sein, um überhaupt Wärme aufnehmen zu können. Je tiefer aber die Verdampfungstemperatur des Kältemittels ist, desto größer wird sein Volumen und umso geringer seine Dichte. Dadurch steht dem Verdichtungsprozess immer weniger Kältemittel zur Verfügung. Herkömmliche Inverter-Verdichter regeln nun zum Schutz vor Überhitzung die Drehzahl herunter. Dadurch sinkt die Heizleistung der Wärmepumpe erheblich.

Fließschema - Zubadan-Technologie

Zubadan-Technologie

Split-Wärmepumpe

Quelle: Mitsubishi Electric

Mit der patentierten Zubadan-Technologie (Mitsubishi Electric) ist es möglich, den Kältemittelmassenstrom und somit die Verdichterdrehzahl und die Heizleistung eines speziellen Kältemittelkreislaufs konstant zu halten. Dies wird dadurch erreicht, dass direkt in den Verdichtungsprozess ein Zwei-Phasengemisch auf den Verdichterkopf gespritzt wird.

Die Zubadan-Technologie setzt hier mit einer technisch weiterentwickelten Zwischeneinspritzung von Kältemittel in den Verdichtungsprozess an. Im Flash-Injection-Kreislauf des Zubadan-Verdichters kann so bei tiefen Außentemperaturen mit einer höheren Drehzahl gearbeitet werden und die zirkulierende Kältemittelmenge im System konstant gehalten werden. Dieser speziell angepasste Kältekreislauf der ecodan-Wärmepumpe mit Zubadan-Technik erzeugt so selbst bei -15 °C noch 100 % Leistung im monovalenten System.

Die Wärmepumpe mit Zubadan-Technologie fährt einen kompletten Betriebsbereich von -25 °C bis 35 °C. Als weiteren Vorteil dieser Technologie führen Mitsubishis technische Spezialisten die insbesondere für den Privatsektor wichtige kompakte Bauweise an. Besonders aber hervorzuheben sind ein optimiertes Abtauverhalten und eine verkürzte Aufheizphase, welches für den Endkunden bedeutet, dass stabile und effektive Betriebszustände sehr schnell erreicht werden. Ein weiterer deutlicher Pluspunkt der Zubadan-Technologie ist die mögliche Vorlauftemperatur bis 60 °C. Selbst bei -15 °C Außentemperaturen kann man noch eine Vorlauftemperatur von 55 °C bieten.

Zubadan & Power Inverter Technologie

Heizen und Klimatisieren Mr. Slim+ -  Mitsubishi Electric Corporation

Betriebsweisen von Wärmepumpen

Da die Außentemperaturen in den Übergangszeiten und im Winter in unseren Breiten relativ kalt sind, ist die Wärmequelle "Luft" für Wärmepumpen nur in begrenztem Rahmen voll einsetzbar. Anders sieht es bei den Wärmequellen "Grundwasser" und "Erdreich" aus.


Immer wieder oder noch wird die britische Wärmeeinheit "BTU" (British Thermal Unit) als Maßeinheit für die Energie bei der Strom- und Dampferzeugung und für die Kühlleistung einer Wärmepumpe verwendet, obwohl diese Einheit seit der gesetzlichen Einführung der SI-Einheiten (Internationale Einheitensystem [Système international d’unités]) im Jahre 1978 des letzten Jahrhunderts nicht mehr verwendet werden "darf" und durch die Einheit "Joule" (J) ersetzt wurde. Dabei entspricht die britische Wärmeeinheit "BTU" der Energiemenge, die für die Erwärmung von einem Pfund Wasser um ein Grad Fahrenheit benötigt wird.

Umrechnungsfaktoren

1 BTU = 1,055 kJ
1 BTU/h = 0,293 W


Einen entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit hat die Betriebsweise einer Wärmepumpenanlage. Bei der Auslegung der Wärmepumpe wird die Temperatur ermittelt, ab wann eine zweite Wärmequelle (E-Heizstab, Öl, Gas, Holz, Solar, Geothermie, Mini-KWK) zugeschaltet werden muss, um die Heizlast des Gebäudes bei den entsprechenden Außentemperaturen zu gewährleisten und die Anlage mit einer guten Jahresaufwandszahl zu betreiben. Diese Temperatur wird als Bivalenzpunkt oder Dimensionierungspunkt bezeichnet.

Es gibt folgende Betriebsweisen
  •   Monovalenter Betrieb
  •   Monoenergetischer Betrieb
  •   Bivalenter Betrieb

Monovalenter Betrieb

Quelle:  © Novelan

Monovalenter Betrieb
Ein monovalenter Betrieb einer Wärmepumpenanlage setzt voraus, dass der Wärmeerzeuger die notwendige Heizlast des Gebäudes und die Trinkwassererwärmung ohne einen zusätzlichen Wärmeerzeuger abdecken kann. Dies ist nur dann gewährleistet, wenn eine konstante Wärmequelle mit gleichmäßigen Temperaturen zur Verfügung steht.
Das Erdreich oder das Grundwasser mit entsprechend richtig ausgelegten Wärmetauschern (Erdkollektor, Erdsonde) ist die Grundlage für einen monovalenten Betrieb (Sole/Wasser- und Wasser/ Wasser-Wärmepumpe). Außerdem sollte ein Heizsystem vorhanden sein, das mit Flächenheizungen (Fußboden-, Wandflächen) und/oder Ventilatorkonvektoren, WP-Heizkörper und geringen Vorlauftemperaturen bis ca. 40 Grad arbeiten.
Die Außenluft eignet sich als Wärmequelle für einen monovalenten Betrieb unter wirtschaftlichen Betrachtungen nicht, da die schwankende und auch zeitweise zu niedrige Temperatur nur bis zu dem Bivalenzpunkt (Dimensionierungspunkt) eine ausreichende Jahresaufwandzahl erreichen lässt. Hier ist nur ein monoenergetischer oder bivalenter Betrieb möglich.

Wärmepumpe und Heizstab

Quelle:  © Novelan
Monoenergetischer Betrieb
Bei dem monoenergetischer Betrieb wird ab dem Bivalenzpunkt (Dimensionierungspunkt) einer Luft-Wärmepumpenanlage mit der gleichen Energie zugeheizt. Die Beheizung erfolgt also über eine elektrische Widerstandsheizung inform eines Elektroheizstabes im Pufferspeicher oder sie ist in der Wärmepumpe integriert.

Diese Zuheizung ist nur wenigen Tagen in der Heizperiode (ca. 5 %) notwendig. Hier kann die Jahresaufwandszahl noch im hinnehmbaren Rahmen liegen. Die Praxis hat gezeigt, dass der Heizstabbetrieb bei richtiger Anlagenplanung teilweise überhaupt nicht notwendig wird.

Bivalenter Betrieb
Quelle:  © Novelan
Bivalenter Betrieb
Bei dem bivalenten Betrieb einer Wärmepumpenanlage übernimmt ab dem Bivalenzpunkt (Dimensionierungspunkt) ein zweiter Wärmeerzeuger (Öl, Gas, Holz, Geothermie, Mini-KWK) die Beheizung der Anlage oder sie arbeiten im bivalent-parallelen Betrieb.
Die Übernahme der Beheizung ab dem Bivalenzpunkt durch den zweiten Wärmeerzeugers wird meistens bei der Sanierung von bestehenden Gebäuden in Altanlagen eingesetzt, wenn höherere Systemtemperaturen benötigt werden.

Ein bivalenter Betrieb wird in der Regel nur in Luft-Wärmepumpenanlagen und in Anlagen mit Trinkwassererwärmung in Mehrfamilienhäusern (60° C Wassertemperatur) eingesetzt.

Quelle: Elcotherm AG

Bivalenzpunkt / Dimensionierungspunkt
Bei der Auslegung einer Luftwärmepumpe wird der Bivalenzpunkt (Dimensionierungspunkt) festgelegt, da mit dem Absinken der Außentemperaturen die Heizlast des Gebäudes steigt und die Wärmepumpenleistung geringer wird. Je nach der Heizlast des Hauses liegt dieser Punkt im Temperaturbereich zwischen -4 °C und -8 °C. Ab dieser Temperatur ist ein effizienter Betrieb einer Luftwärmepumpe nicht mehr möglich. Deshalb werden solche Anlagen als bivalente Heizung (Hybrid-Heizung) betrieben. Hier gibt es die verschiedensten Kombinationsmöglichkeiten (Öl, Gas, Holz, Solar, Geothermie, Mini-KWK).

Unter bestimmten Bedingungen kann ein Heizstab die fehlende Wärme liefern. Ob der Einsatz einer direkten Stromheizung (Trinkwassererwärmung) sinnvoll ist, muss der Fachplaner vor Ort nach den Gewohnheiten des Betreibers ermitteln.

Bei einer monoenergetisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpe wird der Heizbedarf bis zum Bivalenzpunkt gedeckt. Darunter wird eine Zusatzheizung notwendig. Hier kann ein Heizstab oder auch ein noch vorhandener Wärmeerzeuger (Gasgerät, Ölkessel, Festbrennstoffkessel) eingesetzt werden. Bei einem bivalenten Betrieb wird besonders bei höheren Systemtemperaturen der Bivalenzpunkt höher angesetzt.

Der Deckungsanteil der Wärmepumpe sollte  möglichst hoch sein, damit die Betriebskosten möglichst gering sind und die Jahresarbeitszahl möglichst hoch ist. In der Regel sind die Anzahl der Tage mit Außentemperaturen unter -5 °C sehr gering und deshalb wird der Bivalenzpunkt um diese Temperatur festgelegt bzw. ermittelt. So ist dann z. B. der Anteil der Zusatzheizung bei -10 °C AT ca. 1 % und bei -16 °C ca. 4 % der gesamten Wärmemenge.

Deckungsanteil der Wärmepumpe ( % )
Klimazone / Auslegungstemperatur
( °C )
Bivalenzpunkt / Dimensionierungspunkt ( °C )
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
-10
100
100
100
100
100
99
99
99
99
98
98
97
96
94
92
90
87
84
81
-12
100
100
100
99
99
99
99
98
98
97
96
95
93
90
88
86
83
80
77
-14
100
100
99
98
98
98
98
97
97
96
94
92
90
88
85
82
79
75
72
-16
99
99
98
98
97
97
97
96
95
94
92
90
87
84
81
78
74
71
67

Aquarea Club - Effiziente Betriebsweise - Wärmepumpen-Heizung - Manfred Adler

Planungshilfe Wärmepumpen - Solarbayer® GmbH

Erdwärmepumpe: Funktion und Preise

Dimensionierung von Wärmepumpen + Betriebskosten für Wärmepumpen - Glen Dimplex Deutschland GmbH

Livedaten - Wärmepumpenanlagen

Aktuelle Messwerte - Anlagenübersicht - Jan Meyer, Schweiz

Wärmepumpenanlagen

144 Wärmepumpenanlagen

Hydraulik und Steuerung -Solar-WP - Familie Güttinger Honegger

wer kennt andere Anlagendaten-Live?

?

?

Leider musste ich viele Links wieder rausnehmen, weil die Links nicht mehr funktionierten.
Warum ist das so?

Aquarea Club - Effiziente Betriebsweise - Wärmepumpen-Heizung - Manfred Adler

Wärmepumpen Verbrauchsübersicht

Absorptionswärmepumpe

Die Absorptionswärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten bzw. Gase. Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst bzw. ausgetrieben.

Ein "thermischer Kompressor" treibt die Absorptionswärmepumpe an. Diese Wärmepumpenart wird auch als Camping- oder Appartement-Absorberkühlschrank eingesetzt.  Die Absorptionswärmepumpen haben kaum  bewegliche Teile. Dadurch haben sie eine hohe Lebensdauer. Als Antriebsenergie bei Absorptionswärmepumpen wird kein Strom, sondern Erdgas zur Erzeugung der thermischen Antriebsenergie verwendet. Der Wärmepumpenprozess wird durch die Verbrennung auf hohem Temperaturniveau aufrechterhalten.
Das kältemittelarme Absorptionsmittel (Ammoniak/Wasser- oder Lithium/Bromid/Wasser-Gemisch) und Kältemittel kommen im Absorber zusammen, dabei löst sich des Kältemittel im Lösungsmittel auf. Die dabei entstehende Kondensations- und Lösungswärme wird vom Heizungswasser aufgenommen. Die mit dem Kältemittel angereicherte Lösung wird von einer kleinen Lösungsmittelpumpe im flüssigen Zustand auf das höhere Druckniveau des Kondensators gebracht und in den Austreiber gefördert. Hier wird die angereicherte Lösung "ausgekocht" und das Kältemittel wird wieder freigesetzt.  Das Heizungswasser nimmt auch die Kondensationswärme auf. In einem Expansionsventil wird die "arme" Lösung auf einen geringeren Druck entspannt, nimmt im Verdampfer wieder Wärme aus der Umwelt bei einem geringeren Temperaturniveau auf und fließt erneut dem Absorber zurück.
Als Kältemittel werden Ammoniak (R 717) und Lithium/Bromid verwendet: Da Ammoniak toxisch wirkt, sind besondere Sicherheitsanforderungen an den Wärmepumpenaufstellraum und an die Sicherheitsvorkehrungen während des Betriebes und für Wartungsarbeiten gestellt. Es sind die UVV VBG 20 sowie DIN 8901, Ausgabe Februar 2002, DIN 8975 T1-T8, Ausgabe Februar 1989, EN 378, Ausgabe September 2000 zu beachten.
Das Verhältnis aus der abgegebenen Nutzwärmeleistung für die Heizung und Trinkwassererwämung zur Brennerbelastung des Austreibers (Gasverbrauch) wird bei Absorptionswärmepumpen als Heizzahl bezeichnet.  Bei den Gas-Absorptionswärmepumpen ist eine Abgaskondensation möglich, so wie es von Brennwertgeräten bekannt ist.

Absorptionskühlschrank
Der Camping- oder Appartement-Absorberkühlschrank arbeitet mit einem Kältemittel (Ammoniak - NH3) nach dem Absorptionsprinzip.
Das Kältemittel gelangt in einem Verdampfer. Dort verdampft das Kältemittel und entzieht dem Raum (Kühlschrank) Wärme, die über das Ammoniakgas in den Absorber geleitet wird. Im Absorber befindet sich Wasser, welches das gasförmige Ammoniak aufnimmt (Absorption). Das ammoniakhaltige Wasser wird nun in den Kocher geleitet, wo es mit Hilfe einer elektrischen Heizung erhitzt wird. Dadurch wird der Druck erhöht und das Ammoniak wird als Dampf freigesetzt, der dann in den Kondensator weiter geleitet wird. Das nun ammoniakfreie Wasser fließt durch einen Nebenkreislauf in den Absorber zurück. In dem Kondensator gibt das Gas seine Wärme an die Umgebung ab. Dies geschieht über die Lamellen des Kondensators hinter dem Gerät. Daraufhin verflüssigt sich das Ammoniak und es gelangt anschließend wieder in den Verdampfer und der Kreislauf beginnt von vorne.
Der Absorberkühlschrank arbeitet geräuschlos und kann mit unterschiedlichen Energiearten betreiben werden, so z. B. mit 230 V Gleich- oder Wechselspannung, 12 V Gleichspannung, mit dem Kfz-Bordnetz oder Propangas.


So funktioniert der Absorberkühlschrank im Caravan
- Caravaning.de - Motor Presse Stuttgart GmbH & Co. KG


Schema-IcyBall

IcyBall
Quelle: Crosley

Die Grundlage eines Absorptionskühlschranks wurde mit der Erfindung von Ferdinand Carré, der 1859 das Patent auf die Ammoniak-Absorptionsmaschine anmeldete, gelegt. Diese Technik wurde 1927 durch ein Patent des IcyBalls von David Forbes Keith anmeldet.
Der Crosley Icyball hat keine beweglichen Teile und arbeitet nicht ununterbrochen, sondern muss manuell betrieben werden.
Bei diesem System wird Wärme aus einem Raum in einen anderen Raum mit der Hilfe eines Wasser/Ammoniak-Gemisch als Kältemittel transportiert. Das Gerät besteht aus zwei Metallkugeln. Einer heißen (warmen) Kugel, mit Wasser und eine kalte Kugel mit flüssigem Ammoniak. Diese sind durch ein umgekehrtes U-Rohr verbunden. So kann sich das Ammoniakgas in beiden Richtungen bewegen. Die kalte Kugel hat eine Öffnung, in die eine Eiswürfelschale platziert werden kann, was als "Gefrierfach" bezeichnet werden kann.

Crosley Icyball - knowledger.de
Einstein Kühlschrank - knowledger.de

DIN EN 378-1:2017-03 - Kälteanlagen und Wärmepumpen -
Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen

Adsorptionswärmepumpe

Die Adsorptionswärmepumpe bzw. Adsorptionskältemaschine arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem "Adsorbens", an dem das Kältemittel ad- bzw. desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption 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.

Bei einer Adsorptionswärmepumpe oder Adsorptionskältemaschine ad- bzw. desorbiert das Kältemittel an einem festen Lösungsmittel (Adsorbens). Dabei wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen. Das Adsorbens kann im Kreislauf nicht umgewälzt werden, deshalb kann der Prozess nur mit Unterbrechungen ablaufen, es wird ständig zwischen Ad- und Desorption gewechselt.


Adsorptionskältemaschine
Quelle: Nishiyodo Mfg

Die Adsorptionswärmepumpe besteht aus einem unter Vakuum stehenden Behälter, der in vier untereinander verbundene Kammern unterteilt ist:
der Verdampfer
der Austreiber
der Sammler
der Verflüssiger
Im Verdampfer verdampft Wasser bei niedriger Temperatur im Vakuum. Dem Kaltwasser wird die benötigte Verdampfungswärme entzogen und kühlt damit ab. Der Wasserdampf wird im Sammler aufgenommen. Dabei wird Adsorptionswärme frei, die zum Heizen genutzt wird. Gleichzeitig zu dem Ablauf wird im Austreiber Wasserdampf ausgetrieben. Dieser Wasserdampf wird dann im Kondensator mit Hilfe von Heizungswasser kondensiert und steht zur erneuten Verdampfung zur Verfügung. Bei diesem Kreislaufprozess werden der Austreiber und der Sammler wechselweise in ihrer Funktion betrieben. So kann die Anlage dauerhaft arbeiten.

Funktionsprinzip einer Adsorptionskältemaschine
Eine Adsorptionskältemaschine besteht aus zwei mit Sorptionsmittel (Zeolithe, Silikagel, Aktivkohle) gefüllten Arbeitskammern, einem Kondensator und einem Verdampfer. Als Sorptionsmittel wird Silicagel und als Kältemittel Wasser eingesetzt. Der Prozeß arbeitet mit Unterbrechungen und geschlossen.
Ein Arbeitszeitraum hat folgende Arbeitstakte:
1. Das an das Silicagel angelagerte Wasser wird im Wärmeübertrager unter Wärmezufuhr ausgetrieben.
2. Das Wasser wird im Kondensator verflüssigt und Wärme an das Kühlwasser abgeführt.
3. Das Kondensat wird in den Verdampfer eingesprüht und bei starkem Unterdruck verdampft. Dabei wird Wärme aus dem Kaltwasser entnommen und dieses dabei auf die für die Anlage erforderliche Temperatur abgekühlt.
4. Im Wärmeübertrager wird der Wasserdampf adsorbiert und die entstehende Wärme an das Kühlwasser abgeführt.
Durch einfaches Umkehren des Heiz- und Kühlwasserkreislaufs zwischen den Wärmeübertragern werden die Funktionen Austreiber und Adsorber am Ende eines Arbeitszeitraumes vertauscht und der Prozess beginnt von neuem. Im Auslegungszustand dauert ein Arbeitszeitraum 400 Sekunden.
Zwischen zwei Arbeitszeiträumen liegt noch eine Umschaltphase von 20 Sekunden, so dass der Gesamtzeitraum sieben Minuten dauert. Während der Umschaltphase werden beide Kammmern in Reihe durchströmt, so dass auch noch Wärme zurückgewonnen wird.
Im Normalfall wird hierbei nur die sensible Wärme für die Kammeraufheizung zurückgewonnen. Wenn jedoch nur ein geringer Temperaturhub erforderlich ist, beginnt die Adsorption bereits in der Umschaltphase, so daß nicht nur sensible Wärme, sondern auch Adsorptionsenthalpie zurückgewonnen werden kann.

 

Nur wenn die Erdwärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von über vier besitzt, der zusätzlich benötigte Strom aus CO2-freien Ökostrom stammt und zudem die Wärmepumpe mit einem klimafreundlichen (H)FKW-freien Kältemittel betrieben wird, kann die Wärmepumpe aus Umweltgeschichtspunkten überhaupt eine akzeptable Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen sein.

Gebäudeenergiegesetz (GEG) ist am 1. November 2020 in Kraft getreten
Richtlinien zur Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) ab 1. Januar 2021 (20. Mai 2021 erneuert)
DIN EN 378:2017-03 - Kälteanlagen und Wärmepumpen - Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen
Aquarea Club - Effiziente Betriebsweise - Wärmepumpen-Heizung
Dichtheitsprüfung - Wärmepumpen und Kleinklimaanlagen
Wärmepumpe - Service, Installation, Planung, Informationen

Verordnung zum Schutz des Klimas vor Veränderungen durch den Eintrag bestimmter fluorierter Treibhausgase *) (Chemikalien- Klimaschutzverordnung - ChemKlimaschutzV
Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln
Kältemittel-Verordnung: Vorschriften, Alternativen und Betreiberpflichten

Nach DVGW Arbeitsblatt W 553 muss im Mehrfamilienwohnhaus die Warmwasserbereitungen ständig und dauerhaft 60° C bringen können und das ist aufgrund der Legionellengeschichte der Tod des Energiespares (z.B. Wärmepumpe) bei der Warmwasserbereitung.

Das Arbeiten an kältemittelführenden Klimaanlagen darf nach der ChemKlimaschutzV § 5 nur durch zertifierte Personen (Sachkundebescheinigung), die in einem nach nach ChemKlimaschutzV § 6 zertifizierten Betrieb beschäftigt sind, durchgeführt werden.

Arbeiten an und in elektrotechnischen Anlagen dürfen nur von Installationsbetrieben durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines Energieversorgerunternehmens (EVU) bzw. Verteilungsnetzbetreibers (VNB) eingetragen sind. Eine Elektrofachkraft (EFK) darf im eingeschränktem fachbezogenen Bereich Bauteile anschließen.

Die Errichtung einer Trinkwasserinstallation und wesentliche Änderungen an diesen dürfen nur von Installationsbetrieben durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines WVU eingetragen sind.

Alle Arbeiten an Gasinstallationen dürfen nur von Vertrags-Installationsunternehmen (VIU) gemäß § 13 der NDAV (Verordnung über Allgemeine Bedingungen für den Netzanschluss und dessen Nutzung für die Gasversorgung in Niederdruck) durchgeführt werden.

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