Hi,

ich habe gerade etwas gelesen was mir ein bißchen komisch vorkommt. Es geht um eine Heizung für ein Haus. Die Energiequelle ist z.B. ein Wärmekollektor auf dem Dach. Jetzt hat der aber das Problem, das er im Winter nicht so warm wird wie man es gerne in dem Haus hätte. Man müßte das anheben. Das soll wie folgt funktionieren:
1. Der Wärmekollektor macht die Flüssigkeit des externen warm.
2. Diese wärme wird über einen Wärmetauscher auf ein Medium übertragen welches intern zirkuliert. Das kann nach dem Wärmertauscher nicht wärmer sein als das äußere Medium.
3. Jetzt wird das Medium komprimiert und die Temperatur steigt auf ein Niveau der zum heizen in dem Haus gut ist.
4. Nachdem geheizt wurde, wird das Medium wieder entspannt und es kühlt ab. Dadurch ist es jetzt kälter als nach dem Wärmetauscher da ja Wärme in das Haus abgegeben wurde.

Mein Problem bei dem Kreislauf ist der Punkt 3 wo das Medium komprimiert wurde. Ich muss Energie dem Medium zuführen um den Druck aufzubauen. Ist nicht ein Teil der Wärme aus dem Vorgang des komprimieren gekommen? Ich meine, das ganze müßte auch ohne den Wärmetauscher funktionieren. die Energie zum heizen kommt alleine aus dem Kompressor.

so ein ähnliches Prinzip haben wir ja auch im Kühlschrank. Da wird es nur anders herum betrieben. Es wird erst komprimiert und dann dank Kühlrippen auf der Rückseite des Gerätes das Medium wieder auf RT abgekühlt. Dann wird es entspannt und es kühlt ab und damit der Innenraum des Kühlschranks. Danach wird es wieder komprimiert. Die Energie zum kühlen wird dem System nur durch den Kompressor zugeführt.

Gruß

Neil

Hallo Neil,
tatsächlich funktionieren Wärmepumpen zu Heizzwecken im Prinzip wie Kühlschränke, nur halt umgekehrt. Der Kühli in der Küche pumpt ja die Wärme von innen nach außen, sie wird dann an den Kühlrippen auf der Rückseite des Kühlis an die Umgebungsluft abgeführt und erwärmt damit die Küche.
In diesem Fall ist das das unerwünschte Übel, daß man in Kauf nehmen muß um im Innern des Schranks eine niedrigere Temperatur zu erzielen.
Aber auch die Wärmepumpe einer Heizung muß ja die Wärme irgendwoher nehmen um sie dann in die Wohnräume hineinzupumpen. Und da so ein Haus bedeutend größer ist als ein Kühlschrank, braucht sie viel Wärme. Dazu reichen dann nicht einfach ein paar Rippen an der Außenseite des Hauses, sondern man benutzt die Sonnenwärme, die ein Kollektor auf dem Dach einfängt, oder das Grundwasser als Wärmereservoir, o.ä.
Eine andere Frage ist allerdings, ob sich so eine Wärmepumpe amortisiert. Schließlich braucht sie ja selber auch Energie um den Kompressor zu betreiben. Wenn das dann Strom ist, ist der evtl. teurer als das Öl oder Gas einer konventionellen Heizung. Aber dazu frag' mal lieber einen Heizungsfachmenschen

Zitat:

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die Energie zum heizen kommt alleine aus dem Kompressor.

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Klar kann man das, aber eine Heizspirale, die die elektrische Energie direkt in Wärme umsetzt ist, ist konstruktiv bedeutend einfacher.

Zitat:

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so ein ähnliches Prinzip haben wir ja auch im Kühlschrank. Da wird es nur anders herum betrieben. Es wird erst komprimiert und dann dank Kühlrippen auf der Rückseite des Gerätes das Medium wieder auf RT abgekühlt. Dann wird es entspannt und es kühlt ab und damit der Innenraum des Kühlschranks. Danach wird es wieder komprimiert. Die Energie zum kühlen wird dem System nur durch den Kompressor zugeführt.

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Das von Dir beschriebene System scheint ohne Aggregatszustandsänderung auskommt, das scheint mir unwahrscheinlich, da es nicht sehr effizient sein dürfte. Ich gehe davon aus, dass die Beschreibung des Systems ungenau war, und eine Aggregatszustandsänderung vorliegt. In mir bekannten Wärmepumpen ist das jedenfalls so.

In der Energiebilanz kommt dann der entscheidende Beitrag der latenten Wärme hinzu. Sie übernimmt im wesentlichen den Wärmetransport. Wie übrigens auch in der Atmosphäre (3/4 des Energietransportes durch turbulente Flüsse in der Atmosphäre erfolgt durch latente Wärme).

Zitat:

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Klar kann man das, aber eine Heizspirale, die die elektrische Energie direkt in Wärme umsetzt ist, ist konstruktiv bedeutend einfacher.

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Genau das störte mich bei der Beschreibung. Es wurde die Heizung eines energiesparhauses erklärt. Es klingt toll wenn die Wärme aus der Sonne kommt, doch habe ich den Verdacht, das der Kompressor soviel Leistung benötigt, das ich dann eigentlich mit dem heize und somit mit Strom.

Ja die Beschreibung war sehr dürftig. Im Kühlschrank habe ich einen Phasenwandel drin und sollte es da eigentlich auch haben. Ich kann mir sogar vorstellen, das da ein zweiter Wärmetauscher rein kommt, da man ja die Heizkörper in jedem Raum mit Wasser betreibt und nicht mit Druckgas.

aber die Frage bleibt trotzdem noch im Raum stehen. Ich habe 2l Gas mit einem bestimmten Energiegehalt. Die zwei drücke ich jetzt zu 1l zusammen. Dann habe ich die doppelte Energiedichte + ? durch den Kompressionsvorgang.
Das würde bedeuten, das ich die niedrige Temperatur des Wärmekollektors draußen mit einen großen Mediumfluß auf eine hohe Temperatur mit niedrigen Mediumfluß umforme.

Gruß

Neil

Zitat:

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Original geschrieben von Neil
Das würde bedeuten, das ich die niedrige Temperatur des Wärmekollektors draußen mit einen großen Mediumfluß auf eine hohe Temperatur mit niedrigen Mediumfluß umforme.

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Wenn du unter Annahme eines vereinfachten Systems (keine Wärmeaustausch der Pumpe mit der Umgebung, 100% Wirkungsgrad, konstante Wärmekapazität des Wassers) das Wort "Temperatur" durch "Temperaturdifferenz" ersetzt sollte es richtig sein. Die übertragene Leistung berechnet sich aus dem Produkt von Temperaturdifferenz, Massenfluss und Wärmekapazität. Wie hoch die wirklichen Flüsse in den einzelnen Kreisen sind ist dann eine andere Frage.

Gruß
Reinhard

Hi,

in dem Artikel war die rede davon die im Winter erzeugten 10°C (absolut keine Differenz) in 30°C (absolut keine Differenz, dank verdichten zu erzeugen. Da aber die Energie nicht mehr werden kann, muss die Differenz in der Masse zu suchen sein.

Gruß

Neil

Zitat:

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...muss die Differenz in der Masse zu suchen sein.

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E=m*c^2

Natürlich hast du Temperaturdifferenzen, sonst hast du keinen Wärmefluss. Die Wärmepumpe dient nur dazu das Temperaturniveau anzupassen.

Beispiel (wie oben vereinfacht, Zahlen eher willkürlich):
Angenommen du brauchst um deine Wohnung auf 20°C zu heizen eine Vorlauftemperatur von 30°C bei einem Durchfluss von 0,5 l/s. Der Rücklauf hat dann wieder 20°C. Die Solaranlage liefert dir im Winter aber nur Wasser mit einer Temperatur von 10°C. Deshalb verwendest du eine Wärmepumpe. Wenn du die Solaranlage auch mit 0,5 l/s betreibst, entnimmt die Wärmepumpe dem Wasser so viel Wärme dass es die Pumpe mit 0°C verlässt (Frostschutz brauchst du sowieso bei einer Solaranlage). Die Kollekoren haben dann die Aufgabe das Wasser bei einem Durchfluss von 0,5l/s wieder um 10°C auf 10°C zu erwärmen. Die Leistung der Anlage beträgt dann 10K*0,5kg/s*4,2kJ/kgK=21kW.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 14. Oktober 2006 um 16:16

Hä wie jetzt?

Nach längerem Überlegen komme ich auf folgendes: Das Medium (vermutlich gasförmig, kann man ja sonst schlecht komprimieren) kommt von draußen mit relativ geringer Temperatur hinein, sagen wir 5°C. Diese wird im Kompressor erhöht, sagen wir auf 30°C. So kann es also im Inneren des Hauses überschüssige Wärmeenergie abgeben (nämlich die Differenz zwischen den 30°C und Raumtemperatur). Nachdem Wärmetauschvorgang wird das Gas expandiert und kühlt auf unterhalb Außentemperatur ab, so dass es von außen wieder Energie aufnehmen kann.

Ist das so richtig, und warum sehe ich den Vorteil gegenüber einer normalen Heizung immer noch nicht?

Oliver

Ganz einfach, du kannst mit einer Wärmepumpe bei gegebener elektrischer Leistung eine thermische Leistung transportieren die größer als die elektrische Leistung ist (abhängig von Wirkungsgrad und Temperaturunterschied). Somit sparst du im Vergleich zu einer rein elektrischen Heizung Strom.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 16. Oktober 2006 um 19:43

Zitat:

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Original geschrieben von Oliver Arend

...Ist das so richtig...?

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Ja, ein klassischer Kreisprozess (lässt sich sicher gut als Stichwort in Suchmaschinen/Wiki benutzen )