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Die Feldtests fanden in den Niederlanden (70 Einheiten) und in Deutschland statt. Hier waren 15 regionale Gasversorger beteiligt. Bild 1 zeigt den typischen Aufbau der Testanlagen: Das System besteht aus der Wärmepumpe (Heizleistung 3,6 kW) und einem Brennwertkessel (Heizleistung 11 kW). Dazu kommt ein indirekt beheizter Speicher für die Warmwasserversorgung.
Bild 1: Eine der 24 deutschen Testanlagen. Links die Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe (DAWP), in der Mitte der Brennwertkessel, rechts der Warmwasserspeicher (Quelle: WFG)
Erfolgreicher Versuch
Bei den deutschen Feldtests wurden insgesamt 24 Anlagen installiert, 19 davon in Neubauten. Die Auswahl der Örtlichkeiten berücksichtigte ein möglichst breites Spektrum der künftigen Einsatzmöglichkeiten. Deshalb wurden Alt- und Neubauten sowie verschiedene Gebäudearten einbezogen. Außerdem erprobte man unterschiedliche Wärmequellen: In zwei Fällen waren es Erdkollektoren (Bild 2), in zehn Fällen Erdspieße (Bild 3) und elfmal ein Dachkollektor (Bild 4). In einem Fall konnte die Wärme aus einem Abwassersumpf entnommen werden.
Untersucht wurden das Verhalten der Anlagen im Dauerbetrieb, die Nutzungsgrade und das Preis-Leistungs-Verhältnis der Wärmequellen. Außerdem konnten wertvolle Betriebserfahrungen gewonnen werden.
Der Feldversuch hat bewiesen, dass das neuartige Gaswärmepumpen-System für den Dauerbetrieb geeignet ist. Gleichzeitig bestätigte sich auch die in Laborversuchen ermittelte gute Wärmeausnutzung: Der Nutzungsgrad liegt um bis zu 25 % höher als bei Gas-Brennwertgeräten. Das bedeutet ein CO2-Minderungspotenzial von über 20 %.
Bild 2 : Erdkollektor
(Quelle: Buderus Heiztechnik) |
Bild 3: Erdspieß
(Quelle: Buderus Heiztechnik) |
Bild 4: Dachkollektor
(Quelle: Thyssengas) |
Dachkollektor liegt vorn
Alle getesteten Wärmequellen erwiesen sich als geeignet. Die Leistungsfähigkeit des Dachkollektors wird allerdings durch die Abhängigkeit von der Außentemperatur begrenzt. Trotzdem hat er das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Investitionskosten für den Erdkollektor sind wesentlich höher. Allerdings liefert dieser auch mehr Wärme, da er viel weniger von der Außentemperatur abhängig ist. Der Erdspieß stellt ganzjährig eine Temperatur von 7 °C zur Verfügung. Die Kosten sind jedoch fünf- bis siebenmal so hoch wie beim Dachkollektor.
Die Betriebsdaten der Anlagen wurden schon während der Tests ausgewertet und flossen zum Teil umgehend in das Regelkonzept ein. So konnte das Zusammenspiel von DAWP und Brennwertkessel optimiert und dadurch der Gesamtnutzungsgrad verbessert werden. Wichtig für den späteren Einsatz war auch die Erkenntnis, dass die Nutzung der Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung zu regeltechnischen Problemen führen kann. Grund dafür sind die systembedingten Temperaturgrenzen.
Konsequent umgesetzt
Auf der ISH 2001 stellte Buderus die zweite Generation des Gaswärmepumpen-Systems vor. Bei der Entwicklung der Loganova GWP sind die Erkenntnisse des Feldtests bereits berücksichtigt worden. So erfolgt die Warmwasserbereitung hier ausschließlich über den Brennwertkessel. Auf diese Weise werden die festgestellten Störungen des Wärmepumpen-Betriebes vermieden, die Einbindung solarer Warmwasserbereitung ist möglich.
Bei Geräten der zweiten Generation sind Brennwertkessel und DAWP innerhalb einer Verkleidung zu einer Kompakteinheit zusammengefügt worden. Der Warmwasserspeicher kann wie bei jedem anderen Kessel angeschlossen werden. Weil die Verbindungen der Geräte werkseitig hergestellt und isoliert sind, werden Installationsfehler vermieden und Wärmeverluste minimiert. Die Geräte haben eine gemeinsame Abgasführung.
Für die Heizungsregelung ist eine Fernbedieneinheit entwickelt wor-den, die im Wohnbereich installiert werden kann. Die Loganova GWP wird in zwei Ausführungen erhält-lich sein: mit einer maximalen Heizleistung von 11 kW oder 19 kW.
Wie funktioniert die DAWP?
Die Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe nutzt zwei Wärmequellen: einen Erdgasbrenner (2,4 kW Leistung) und Umweltwärme (etwa 1,2 kW). So entstehen aus 2,4 kW Erdgaseinsatz 3,6 kW Wärme. Die vom Brenner erzeugte Wärme setzt verschiedene physikalische Prozesse in Gang - ein Motor ist nicht nötig.
Die Wärmeentwicklung des Brenners lässt das Arbeitsmedium - eine Ammoniak-Wasser-Lösung - sieden (Austreibungsphase). Das Ammoniak verdampft. Das dampfförmige Ammoniak gelangt in den Kondensator, wo es sich verflüssigt. Dabei entsteht Kondensationswärme, die an das Heizungswasser abgegeben wird. Das wieder flüssige Ammoniak strömt nach unten in den Verdampfer. Hier befindet sich Helium (Trägergas). Durch Diffusion in das Helium verdampft das Ammoniak erneut und nimmt dabei Umgebungsenergie auf (Umweltwärme). Das entstehende Ammoniak-Helium-Gemisch zieht in den Absorber und das Ammoniak wird unter erneuter Verflüssigung von einer wässrigen Lösung aufgenommen. Auch dabei entsteht Wärme (Absorptionswärme), die an das Heizungswasser abgegeben wird. Der Prozess beginnt von vorn.
Anders als konventionelle Absorptionspumpen und Elektrowärmepumpen hat die DAWP keine beweglichen Teile. Neben dem Gasbrenner werden lediglich Umwälzpumpen für den Transport von Heiz- und Warmwasser benötigt. Dadurch arbeitet das Gerät geräuschlos und ist für den Einsatz im Wohnbereich geeignet.
Quelle: Ruhrgas AG
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