Wärmepumpen – ein Schritt hin zur Unabhängigkeit von den Stromversorgern

Wärmepumpen – vielseitig zu verwenden!

  1. Was sind Wärmepumpen?
  2. Wie entziehen Wärmepumpen Wärme?
  3. Wärmepumpen brauchen einen Antrieb!
  4. Was tun bei Stromausfall – fehlender Sonnenstrahlung – fehlender Gaslieferung?

Was sind Wärmepumpen?

Nach Wikipedia

handelt es sich bei einer Wärmepumpen um eine Maschine, die aus der Umgebung Energie aufnimmt und diese als Nutzwärme auf ein anderes System überträgt, sei es eine Wohnung zu heizen, Warmwasser zu erzeugen usw.
Die Wärmepumpe kehrt die altbekannte Arbeitsweise z.B. die eines Kühlschrankes um. Beim Kühlschrank wird die Wärmeenergie aus dem Innenraum entnommen und an die Umgebung abgegeben.

Von wikipedia: Schaubild des Wärmeflusses (große Pfeile) und des Kältemittels (kleine Pfeile) einer Kompressionswärmepumpe (vgl. Kompressionskältemaschine): 1) Kondensator, 2) Drossel, 3) Verdampfer, 4) Kompressor Dunkelrot: Gasförmig, hoher Druck, sehr warm Rosa: Flüssig, hoher Druck, warm Blau: Flüssig, niedriger Druck, sehr kalt Hellblau: Gasförmig, niedriger Druck, kalt

Die Darstellung und Beschriftun von Wikipedia ist aus meiner Sicht richtig, wenn auch von der Sprache her nicht ganz leicht zu verstehen.
Die Abbildung zeigt einen Kreislauf mit einem Rohr, der in verschiedene Zonenen unterteilt ist. Der große rote Pfeil und der große blaue Pfeil zeigen an, in welche Richtung die Wärme fließt, nämlich von Kalt nach Warm. Die kleinen Pfeile hingegen zeigen, wie sich das Kältemittel bewegt. Das Kältemittel (1) ist znächst recht warm (dunkelrot) und kühl während seiner Fortbewegung langsam ab. An der Drossel (2) beginnt der Prozess den hohen Druck auf die Kühlflüssigkeit zu vermindern und so eine Verflüssigung des Kühlmittels zu erreichen (3).  Im Kompressor (4) wird dann der Druck auf das Kühlmittel wieder erhöht, so dass dieses in der Lage ist, die Wärme (1) wieder aufzunehmen.

Welche Flüssigkeiten setzt man als Kühlmittel ein?

Nach Wikipedia

hat man in der Zeit von 1930 bis etwa 1990 Fluochlorkohlenwasserstoffe (FCKW) bevorzugt eingesetzt. Da jedoch FCKW als schädlich für die Ozonschicht unserer Atmosphäre erkannt wurde, wurden diese durch Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) ersetzt. Doch auch diesen sagte man eine Umweltschädlichkeit nach und ersetzte diese durch Propan und Propylen. Deren erhöhte Brennbarkeit macht allerdings besondere Sicherheitsmaßnahmen notwendig. Auf die bei Grpßanlagen eingesetzten Kühlmittel gehe ich hier nicht näher ein, weil es mir um die Verwendung im privaten Bereich geht.

Wie entziehen Wärmepumpen Wärme?

  • Erdwärmepumpen
    Hier wird  in die Tiefe eines Grundstückes gebohrt und dann werden entsprechende Rohre verlegt, in denen das Kühlmittel kreist. Das Prinzip ist bereits weiter oben entsprechend dargestellt.
  • Erdwärmeflächenpumpen
    Hier wird nicht in die Tiefe gebohrt, sondern es werden Rohrleitungen wie beispielsweise bei einer Fußbodenheizung unter der Oberfläche des Grundstückes verlegt. Die Rohre werden in einer Tiefe von
    ca. 1,5 bis 2m verlegt. Problematisch an dieser Art der Erdwärmepumpe ist der recht hohe Flächenbedarf. Man braucht ungefähr doppelt so Quadratmeter an Fläche für die Rohre, wie die zu beheizende Raumfläche.
  • Luftwärmepumpen
    entziehen der Umgebungsluft Wärme. Sie nutzen die von der Sonne erwärmte Außenluft oder auch die im Innenraum von Gebäuden vorhandene oder von diesen ausströmende Luft. Hierbei kommt man ohne Kühlmittelkreislauf aus. Der Austauch der Energie wird in diesem Fall über sogenannte Plattenwärmetauscher vorgenommen.
  • Abwärme-Wärmepumpe
    Diese Form findet sich hauptsächlich im industriellen Bereich. Im häuslichen Bereich wird diese Technik hauptsächlich im Bereich der Wäscheetrockner angewandt. Die Wäschetrockner müssen, um ihre Aufgabe, die Wäsche zu trocknen zu erfüllen,  recht hohe Temperaturen entwickeln. Diese Wärme wird beim sogenannten Kondenstrockner als auch beim Ablauftrockner einfach ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Die Wärmepumpenwäschetrockner nutzen nun diese Abwärme um den Energiebedarf für die notwendige Warmluft zu senken.

Wärmepumpen brauchen einen Antrieb!

Wärmepumpen sind nicht autark, sie brauchen einen Antrieb. Deswegen muss vor dem Einsatz einer Wärmenpumpenanlage gerechnet werden und zwar auf verschiedenen Ebenen: Energiebilanz – Kostenbilanz. Gemeint ist damit , ob man mit dem Betrieb einer Wärmepumpe mehr Energie gewinnt,  als man für den Antrieb derselben verbraucht. Spart man mit der Energiegewinnung durch eine Wärmepumpe mehr Geld ein, als man für den Antrieb derselben ausgeben muss?

    • Elektromotor
      Ich denke, dass ich auf die Funktionsweise eines Elektromotors nicht weiter eingehen muss. Jedenfalls ist diese Art von Antrieb für  eine Wärmepumpe im Privathaus am häufigsten anzutreffen. Der Elektomor hat seine Vorteile bezüglich der Umwelt, Verfügbarkeit und seine einfache Bauweise. Dass er mit Strom betrieben wird, ist einerseits eine einfache Sache andererseits ist man aber von einer funktionierenden Stromversorgung abhängig.
    • Elektromotor in Verbindung mit Solaranlage.
      Hier ist man zwar nicht von der Versorgung mit elektrischem Strom durch die Versorgungsunternehmen abhängig, aber davon, dass genügend Sonnenlicht einstrahlt und über die hauseigene Solaranlage genügend Strom für den Betrieb der Wärmepumpe gewonnen wird.
    • Bei größeren Anlagen können auch Gasmotoren eingesetzt werden, die per Hausversorgungsleitung oder via Gasflaschen mit Gas versorgt werden können. Diese Motoren ähneln den mit Gas betriebenden Automatoren.
    • Gasbrenner (Zitat von Wikipedia🙂
      GasbrennerWird ein Gasbrenner zur thermischen Verdichtung des Kältemittels eingesetzt (Sorptions-Wärmepumpe), kann die Abhängigkeit vom Stromnetz weiter reduziert werden. Hier wird nur noch eine kleine, elektrische Pumpe neben der reinen Umwälzfunktion zur Vorverdichtung genutzt. Die eigentliche Verdichtung erfolgt infolge der Aufheizung durch Gasbrenner, die ohne mechanische Umwandlungsverluste einen hohen, rein thermischen Wirkungsgrad erreichen. Die Reduktion von bewegten Komponenten bewirkt zudem einen geringeren Eigenstromverbrauch. Wie Gasmotorwärmepumpen sind reine Gaswärmepumpen in der Investition etwas aufwändiger und rentieren sich erst ab bestimmten Anlagengrößen oder in Nahwärmenetzen. Auch sie können mit zu Bioerdgas aufbereitetem Biomethan als Brennstoff CO2-neutral betrieben werden. Gleiches gilt im Übrigen auch, wenn ein Gasbrenner als Spitzenlastheizung zu einer Elektrowärmepumpe hinzugefügt wird.“ Zitatende

Was tun, bei Stromausfall – fehlender Sonnenstrahlung – fehlender Gaslieferung?

Für diesen Fall wäre es günstig, wnn man einen Notfall-Stromgenerator zur Verfügung hätte.

von Amzon: Rotek Stromerzeuger 50kW 400V 50Hz 3-phasig mit wassergekühltem 4-Zylinder Dieselmotor von Rotek

Laut Produktionsbeschreibung des Anbieters, wird dieser Stromerzeuger mit einem wassergekühlten 4-Zylinder-Reihendieselmotor betrieben. Dieser ist auf eine Nenn-Motordrehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute ausgelegt und sorgt so für entsprechende Langlebigkeit.
Durch eine integrierte Motorvorwärmung ist auch bei niedrigen Temperaturen ein gutes Startverhalten zu erwarten.
Die Lieferung erfolgt betriebsbereit und mit einem ausführlichen deutschen Benutzer- und Servicehandbuch.

 

Technische Daten laut Anbieter:

 

Spitzenleistung (1h): 62kVA / 50kW (400V)
Dauerleistung (12h): 62kVA / 50kW (400V)
Nennspannung: 400 (230) V, 50Hz
Stromabnahme über: CEE400V/125A Buchse
Treibstoff: Diesel
Abmessungen (BxTxH): 1.855x830x1.425mm
Gewicht: 892kg

von Amazon: Rotek Diesel Stromerzeuger GD4-1A-13000-ES (13,7 kVA / 11kW 230V 50Hz 1-phasig) von Rotek

Angaben laut Anbieter:

Stromerzeuger mit luftgekühltem 2-Zylinder Dieselmotor in offener Ausführung.
Der erzeugte Strom kann über zwei  230V/32A CEE-Dosen (2 CEE230V/32A Stecker für Kabelmontage im Lieferumfang enthalten) entnommen werden.
Achten Sie bitte darauf, dass pro Steckdose maximal 31 A abgeommen werden können. Soll die Gesamtleistung jedoch nur über eine Steckdose entnommen werden, müssen im Gerät Anschlüsse getauscht werden.

Das Gerät wird betriebsbereit mit ausführlichem deutschem Benutzer- und Servicehandbuch geliefert.

Technische Daten laut Anbieter:
Spitzenleistung (15min): 13,7 kVA / 11 kW (230V)
Dauerleistung (12h): 12 kVA / 10 kW (230V)
Nennspannung: 230 V, 50 Hz
Stromabnahme über: 2x CEE230V/32A Buchsen (max. 32A pro Dose)
Generatortype: KTS12-1
Max. Phasenstrom: 59,5A
Motortype: 954ccm 2-Zylinder Reihen Dieselmotor
Treibstoff: Diesel

von Amazon: Rotek Schallgedämmter Benzin Stromerzeuger GG4SS-3-11000-ES (12 kVA / 9,2kW 400V 50Hz 3-phasig) von Rotek

Angaben laut Anbieter:

Dieser Stromerzieger dient dem Industrie. und Gewerbebdarf und ist mit einem luftgekühlen 2-Zylinder Bezinmotor in geschlossener Ausführung ausgestattet.

Der erzeugte Strom kann  eine CEE400V/32A Dose entnommen werden, wobei  diePhase-1=L1 des 3-phasen Steckers zusätzlich als CEE230V/32A Dose ausgeführt ist.

 

Bitte beachten: An der 1-phasigen CEE230/32A Dose kann nur 1/3 der Gesamtleistung abgenommen werden!

Das Gerät wird betriebsbereit mit ausführlichem deutschem Benutzer- und Servicehandbuch geliefert.

Technische Daten laut Anbieter:
Spitzenleistung (15min): 12 kVA / 9,2 kW (400V) bzw. 3x 4,6kVA (3,7kW) bei 230V 1-phasiger Verwendung
Dauerleistung (12h): 11 kVA / 8,5kW (400V) bzw. 3x 3,7kVA (2,8kW) bei 230V 1-phasiger Verwendung
Nennspannung: 400 V, 50 Hz
Stromabnahme über: CEE400V/32A Steckdose
Generatortype: KTS10-3
Max. Phasenstrom: 17,3A
Motortype: 614ccm 2-Zylinder V-Benzinmotor
Treibstoff: Super-/Normalbenzin unverbleit
Treibstoffverbrauch: Leerlauf 3 l/h, Volllast 6,3 l/h
Lautstärke: 74dB bei 7m
Gewicht: 232 kg

Sie finden auf der jeweiligen Angebotsseite bei Amazon noch eine weitere Anzahl von Notstromgeneratoren auch in niedrigeren Preisklassen.

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