Gas-Absorptions-Wärmepumpen

Erdwärmeheizungen werden heute in erster Linie im Neubau in Verbindung mit einer Fußbodenheizung eingesetzt. Im Altbau sind häufig Heizkörper vorhanden; mit den damit verbundenen hohen Temperaturen sind elektrisch betriebene Wärmepumpen dann nicht mehr so effizient, die Leistungszahl sinkt. Schon seit längerem gibt es Erfahrungen mit Erdwärmeheizungen, welche nicht mit Strom sondern mit Erdgas betrieben werden, die Effizienz bei hohen Temperaturen ist bei diesen Anlagen höher. Auslegungstemperaturen bis 70°C sind möglich, niedrigere Temperaturen verbessern jedoch auch bei einer Gas-Absorptions-Wärmepumpe den Wirkungsgrad.

Solche Gas-Absorptions-Wärmepumpen werden mittlerweile auch im kleineren Leistungsbereich zwischen 10 und 20kW angeboten. Statt einer Leistungszahl wird wie bei Gasheizungen ein Wirkungsgrad angegeben, z.B. 170%. Das bedeutet in diesem Fall, dass mit dem Einsatz von 1kWh Erdgas 1,7kWh Wärme erzeugt werden. Im Vergleich mit Elektro-Wärmepumpen ist das Verhältnis zwischen Heizleistung und Kälteleistung zwar deutlich ungünstiger, Erdgas ist je kWh jedoch auch deutlich günstiger als Strom. Solche Wärmepumpen ergeben insbesondere bei Häusern mit größeren Heizleistungen und höheren Heizkreistemperaturen Sinn, bei denen kein eigener Strom durch Photovoltaikanlagen produziert werden kann.

Im Kältekreis der Absorptionswärmepumpe befindet sich eine Lösung aus dem Kältemittel Ammoniak und Wasser. Die Konzentration der Lösung ändert sich im Laufe des Prozesses mehrfach, enthält die Lösung wenig Ammoniak, spricht man von einer armen Lösung, enthält sie viel Ammoniak, spricht man von der reichen Lösung. Im Austreiber wird über einen Gasbrenner Wärme zugeführt, welches das Wasser vom Ammoniak trennt (das Ammoniak verdampft). Der Dampf wird dann durch den Wasserabscheider geführt, in dem die letzten Wasseranteile herauskondensiert werden. Der heiße Kältemitteldampf gibt dann in der ersten Stufe Wärme an das Heizungswasser ab und wird dabei verflüssigt, anschließend wird der Druck und damit die Temperatur gesenkt. Das flüssige Kältemittel nimmt dann im Verdampfer Wärme aus der Wärmequelle auf und wird bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck wieder verdampft um anschließend mit der Restwärme aus dem Austreiber vorgewärmt zu werden. Im nächsten Schritt reagiert das dampfförmige Kältemittel im Vorabsorber mit der hauptsächlich aus Wasser bestehenden „armen“ Lösung (exotherme Reaktion). Das Ammoniak wird dabei vom Wasser absorbiert, so dass wieder eine reiche Lösung entsteht. Die bei der Reaktion durch die Absorption entstandene Wärme wird im Absorber ebenfalls an das Heizungswasser übertragen. Nach der Wärmeabgabe wird die reiche Lösung mittels Lösungspumpe auf einen höheren Druck gebracht. Die Lösungspumpe arbeitet dabei mit weniger Energieaufwand als ein Kompressor. Die nun warme, „reiche“ Lösung gelangt zurück in den Austreiber, der Kreislauf beginnt von neuem.

In der Praxis wurden mit Warmwasserbereitung und Heizkörpern Jahreswirkungsgrade von rund 130% gemessen. Zum Vergleich: eine Gasbrennwertheizung liegt im Alltagsbetrieb bei rund 90%. Die Wärmequelle kann durch die anteilig geringere „Kälteleistung“ wesentlich kleiner ausgelegt werden als bei einer Elektrowärmepumpe, deren Anteil der Kälteleistung deutlich größer ist. Daher ist die Erstellung der Wärmequelle deutlich günstiger. Die Gas-Absorptions-Wärmepumpe selbst ist jedoch teurer als eine vergleichbare Elektro-Wärmepumpe. In der Summe unterscheiden sich die Investitionskosten ab einer Heizleistung von rund 15kW nur unwesentlich.

Als Wärmequelle können sowohl Luft als auch alle Formen der Sole-Wärmequellen sowie Wasser genutzt werden.

Ein Nachteil dieser Technik ist, dass eine aktive Kühlung mit diesem Prozess nicht möglich ist.


Wärmequellen

Eine Wärmepumpe gewinnt, jeh nach Bauart, Wärme aus dem Erdreich, aus dem Grundwasser, aus der Luft oder mit Hilfe der Sonnenwärme. Mit der Nutzung einer Wärmepumpe sparen Sie fossile Brennstoffe und nukleare Energie.

Sie interessieren sich für eine Wärmepumpe und möchten mehr über die verschiedenen Bauarten erfahren? Klicken Sie auf eines der entsprechenden Bilder.

 

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