Technical Building Equipment, ventilation, electro-mechanical engineering, HVAC

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  • Günther Hinker
    Günther Hinker
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    Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo zusammen

    Ich bin auf der Suche nach einer Wärmepumpe / einem System (Wasser/Wasser bzw. Sole/Wasser) welches es erlaubt Temperaturen auf Seite der Wärmequelle von ca. +10°C bis +50°C (=Soletemperatur) verarbeiten zu können. Die Temperatur auf der Seite der Wärmesenke wäre ca. +55°C bis +60°C.
    Die Heizleistung soll sich im Bereich von ca. 10kW bis ca. 50kW bewegen.

    Anwendung ist sowohl gewöhnliche Raumheizung mit Warmwasserbereitung aber auch Wärmerückgewinnung im industriellen/produktionstechnischen Bereich.

    Übliche Wärmepumepn (-systeme) erlauben nur eine maximale Soletemperatur von ca. +25°C (hermetischer Verdichter), was im vorliegenden Fall nicht zielführend/ausreichend ist. Ein"runtermischen" der Soletemperatur ist laut meinem derzeitigen Wissenstand technisch schwierig umzusetzen und wird eigentlich nicht empfohlen.

    Meine Frage ist daher ob jemand Systeme oder Produkte kennt die mit den oben angeführten Parametern funktionieren.

    Besten Dank für Anregungen, Vorschläge usw. im voraus.

    mfg

    Günther Hinker
    • 01 Dec 2010, 11:17 am
  • Frank Kaiser
    Frank Kaiser    Premium Member   Group moderator
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    Re: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo Herr Hinker,

    das gestaltet sich deswegen schon schwierig, weil das mit einem Standard Scrollverdichter und dessen üblichen Einsatzgrenzen im Sole-Bereich nicht zu lösen ist.

    Ohnehin würde es dann sowieso schon Sinn machen mit einer Temperatur oberhalb von 25°C einen Puffer zu speisen, dessen Temperaturniveau in 2-3 Abstufungen dem System zugeführt werden kann. Die letzte Stufe dürfte dann die Verwendung als Speispuffer für die WQ-Seite einer "normalen" Sole-Wasser-Wärmepumpe sein.

    Das hört sich erstmal kompliziert an, ist aber technisch wesentlich einfacher und vor allem kostengünstiger zu lösen als extra für diese Fall eine "Sonderanlage" zu konstruieren. Mit Sonderanlage ist eine Wärmepumpe gemeint, die mit diesem breiten Spektrum der Wärmequellentemperatur in direkter Weise klarkommt.
    Außerdem ist das mit den üblichen Kältemitteln, welche in Wärmepumpen verwendet werden nicht möglich.

    Auch der Versuch des direkten "Abmischens" im Lauf der Wärmepumpe ist als heikel anzusehen, zumindest bei großen Temperaturschwankungen. Gerade deshalb ist eine Pufferung der Quellenenergie zur Abfederung hoher Temperaturspitzen äußerst sinnvoll. Um 60°C Vorlauf bewerkstelligen zu können, empfehle ich das KM R134a, mit welchem sich der Verdichter auch bei hohen Temperaturen nicht wehtut, schon garnicht bei einem pemanent hohen Niveau wie es anscheinend hier benötigt wird.

    Durch die Drehzahlregelung der Sole-Ladepumpe auf ein stabiles dT können auch die unterschiedlichen Lastzustände intelligent geregelt werden.

    Bei Bedarf kann ich Ihnen gerne mal ein Schema dazu erstellen.

    Sollte noch weiterer Informationsbedarf, kommen Sie gerne auf mich zu!

    Bis dahin, Viele Grüße

    Frank Kaiser

    Günther Hinker schrieb:

    Ich bin auf der Suche nach einer Wärmepumpe / einem System (Wasser/Wasser bzw. Sole/Wasser) welches es erlaubt Temperaturen auf Seite der Wärmequelle von ca. +10°C bis +50°C (=Soletemperatur) verarbeiten zu können. Die Temperatur auf der Seite der Wärmesenke wäre ca. +55°C bis +60°C.
    Die Heizleistung soll sich im Bereich von ca. 10kW bis ca. 50kW bewegen.
     
    Anwendung ist sowohl gewöhnliche Raumheizung mit Warmwasserbereitung aber auch Wärmerückgewinnung im industriellen/produktionstechnischen Bereich.
     
     
    Besten Dank für Anregungen, Vorschläge usw. im voraus.
     
    mfg
     
    Günther Hinker
    • 01 Dec 2010, 11:42 am
  • Günther Hinker
    Günther Hinker
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    Re^2: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo Herr Kaiser

    Danke für die Informationen. "Leider" werden dadurch meine bisherigen Erkenntnisse bestätigt.

    Ich möchte aber dennoch die Gelegenheit nutzen und die Frage vielleicht etwas abstrakter stellen:

    Nehmen wir an die Abwärme aus produktionstechnischen Prozessen mit z.B. 30°C (eben definitiv über den +25°C) soll für andere Prozesse die z.B. 60°C benötigen genutzt werden.
    Der Einfachheit halber soll angenommen werden das sowohl Leistung [kW] als auch Energie [kWh] ausreichen und sowohl die Temperatur der Wärmequelle als auch -senke konstant sind.

    ) Welche Möglichkeiten gibt es dies mit einer Wärmepumpe zu bewerkstelligen?
    ) Ist es wirklich unumgänglich die Soletemperatur auf eine niedrigeres Temperaturniveau zu bringen (und dadurch aber den Temperaturhub für die Wärmepumpe zu erhöhen)?
    ) Muss eine Lösung für diese Aufgabenstellung im Anlagensystem gefunden werden, um die Bedingungen für den Einsatz einer Wärmepumpe zu schaffen (Speicher mit unterschiedlichen Temperaturniveaus, ...)? => es gibt keine "fertige" Wärmepumpe für so einen Einsatzfall.

    Die Idee das ich das Temperaturniveau der Wärmequelle absenken muss nur um dieses dann mit der Wärmepumpe wieder anzuheben überzeugt mich nicht wirklich.

    Am einfachsten wäre natürlich den Temperaturhub durch zuheizen mit einem konventionellen Wärmeerzeuger (z.B. Gaskessel, .... ) zu bewerkstelligen, das soll hier aber nicht zur Diskussion stehen.

    Für interessante Vorschläge, Anregungen und Diskussionen bin ich dankbar.

    Mit freundlichen Grüßen

    Günther Hinker
    • 02 Dec 2010, 08:10 am
  • Frank Kaiser
    Frank Kaiser    Premium Member   Group moderator
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    Re^3: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo Herr Hinker,

    leider ist es in der Tat so, dass es für deart stark schwankende und dazu noch sehr hohen WQ-Temperaturen keine Lösung von der Stange gibt. Sie werden keinen Hersteller finden, der dabei auch noch die Gewähr gibt, dass das dauerhaft funktioniert. Vielleicht am ehesten in der NH-Kälte, da habe ich aber auch noch nie von einer derartigen Anwendung gehört.

    Vergessen wir bitte auch nicht, dass die Energie, die als Quelle dient, in einem Spesepuffer nicht zerstört wird, sondern nur auf ein technisch nutzbares Niveau gebracht wird, folglich ist sie dadurch ja nicht verloren. Wenn schon 50°C als WQ anliegen, sollte man sich sinnvollerweise über die direkte Nutzbarkeit im System Gedanken machen (z.B. eine Rücklaufanhebung als erste Stufe!), meinen Sie nicht?

    Um für eine Wärmepumpe ordentliche Betriebsbedingungen zu schaffen, wird man um die Zwischenpufferung der Quellenenergie nicht herum kommen. Ich hatte es bereits erwähnt, dass das an den physikalischen Grenzen liegt, die sich dann im EInsatzbereich der Verdichter und der Kältemittel widerspiegeln!

    Bin gespannt, ob da jemand das Kaninchen aus dem Hut zaubert - also er eine andere Aussage treffen kann.
    Allein die Heißgastemperaturen, die bei derart hohen WQ-Temperaturen entstünden, würden sehr rasch zur Zersetzung des Kältemaschinenöls führen und den Verdichter zerstören....

    Viele Grüße

    Frank Kaiser
    • 02 Dec 2010, 08:22 am
  • Günther Hinker
    Günther Hinker
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    Re^4: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo Herr Kaiser

    Das eine Zwischenpufferung der Energie unumgänglich sein wird bzw. ist, ist mir durchaus bewusst.

    Ich möchte einfach ein bischen übliche Praktiken und Vorgehensweisen hinterfragen, in der Hoffnung das vielleicht irgendjemand eine neue Idee hat. Oder wie Sie es formulieren "... das Kaninchen aus dem Hut zaubert ..."!
    Ich glaube nämlich nicht das ich der erste bin der so eine Aufgabenstellung hat und es vielleicht für andere auch interessant sein könnte mögliche Alternativen kennen zu lernen.

    Auf alle Fälle Danke für die die Informationen und Anregungen.

    Mit freundlichen Grüßen

    Günther Hinker
    • 02 Dec 2010, 08:41 am
  • Günther Hinker
    Günther Hinker
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    Re^5: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo zusammen

    In einem anderen Forum wurde ich auf folgende Firma hingewiesen http://wwww.thermea.de

    Diese Firma baut CO² Hochtemperaturwärmepumpen und sind für Gewerbe und Industrieunternehmen. Die Firma gibt eine Wärmequellentemperatur von ca. 8 ... 40°C an. Die Heizwasservorlauftemperatur ist dort bis 90°C angeben. Haben aber auch welche mit 120°C im Angebot.

    Für den Fall das jemand eine ähnliche Aufgabenstellung hat.

    mfg
    Günther Hinker
    • 03 Dec 2010, 07:28 am
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  • Marcel Riethmüller
    Marcel Riethmüller    Premium Member   Group moderator
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    Re^7: Wärmepumpe - Soletemparatur
    Hallo,

    ansonsten gibt es noch die Firma Combitherm http://www.Combitherm.de , diese Firma bietet Hochtemperatur Wärmepumpen mit einer Wärmequelleneintrittstemperatur von +45 °C an.

    Hier ein Artikel aus der KKA über die Firma Combitherm: http://www.combitherm.de/pdf/Prospekte/110509Sonderdruck%20C...

    Schöne Grüße
    Marcel Riethmüller

    http://www.effizienzplanung.info - ENERGIE EFFIZIENT NUTZEN
    • 04 May 2011, 12:28 pm