Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung eines energieeffizienten Heizsystems f\u00fcr Raumheizungen durch Kombination der Brennwerttechnologie mit einer thermisch angetriebenen Zeolith\/Wasser-Sorptionsw\u00e4rmepumpe. Die erwartete Energieeinsparung – bezogen auf den Stand der Technik – betr\u00e4gt 25%.
\nIn der Vorphase sollen Heiz- und Leistungszahlen f\u00fcr ein mit Gas angetriebenes System ermittelt werden, um belastbare Daten f\u00fcr die Auslegung und Berechnung einer Gesamtanlage zu erhalten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen der Vorphase werden in drei Teilschritten durchgef\u00fchrt.
\nNach Festlegung auf ein Gesamtkonzept wird im Teilschritt 2 mit dem Aufbau von verschiedenen Versuchsw\u00e4rmetauschern f\u00fcr den Brenngas\/Zeolith-WT begonnen werden. Die experimentellen Untersuchungen der W\u00e4rmetauscher und die Auswertungen der Messungen f\u00fchren zu Verbesserungen an den W\u00e4rmetauschern. Neben der Optimierung der W\u00e4rmetauscher werden im Teilschritt 3 in einem Teststand verschiedene Brenngeometrien getestet und Experimente zur Zu- und Abfuhr der W\u00e4rme durchgef\u00fchrt.
\nDie in Teilschritt 2 und 3 ermittelten W\u00e4rmeverh\u00e4ltnisse mit verschiedenen W\u00e4rmetauschern und die resultierende Bauform des Zeolithbettes liefern Daten f\u00fcr die Auslegung einer Gesamtanlage wie sie in der darauffolgenden Hauptphase untersucht werden soll.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Untersuchungen der Vorphase f\u00fchrten zu einer Best\u00e4tigung des gew\u00e4hlten Konzeptes. Insbesondere konnte gezeigt werden, da\u00df die Kombination eines Gasbrenners mit einer periodisch arbeitenden Zeolith-W\u00e4rmepumpe technisch realisierbar und preiswert als Serienprodukt produzierbar ist.
\nDie zu Grunde liegende, periodische Betriebsweise hat den entscheidenden Vorteil, da\u00df in nur einem einzigen Sorberbeh\u00e4lter sowohl die Desorption als auch die Adsorption ablaufen k\u00f6nnen. Der damit zwangsl\u00e4ufig einhergehende Nachteil, da\u00df w\u00e4hrend der Desorptionsphasen keine aktive K\u00e4lteerzeugung m\u00f6glich ist, wird dadurch wettgemacht, da\u00df \u00fcber den Eisspeicher K\u00e4lte abgerufen werden kann. Der Eisspeicher selbst wird w\u00e4hrend der Adsorptionsphase geladen. Er dient zugleich als preiswerter K\u00e4ltepuffer. Die K\u00e4ltenutzung und die W\u00e4rmebereitung ist somit weitestgehend entkoppelt.
\nAuf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse und unter Mithilfe eines namhaften Heizkesselherstellers wurde ein geeignetes Anforderungsprofil erarbeitet.
\nAuf der Basis dieses Anforderungsprofils und eines neu entwickelten Berechnungsprogrammes zur Ermittlung der W\u00e4rmeverh\u00e4ltnisse wurden alle relevanten Bewertungskennzahlen variiert. F\u00fcr eine typische Heizkessel-W\u00e4rmepumpe mit 55\/45 (Vorlauf\/R\u00fccklauf) und einer Eiserzeugung bei -2 \u00b0C kommen die Berechnungen zu dem erfreulichen Ergebnis, da\u00df die zu erwartenden realen W\u00e4rmeverh\u00e4ltnisse bei 1,25 liegen werden und zwar relativ unabh\u00e4ngig von den gew\u00e4hlten Desorptions- bzw. Adsorptions-Endtemperaturen.
\nEntscheidenderen Einflu\u00df auf die W\u00e4rmeverh\u00e4ltnisse haben hingegen die Effizienz des Sorberw\u00e4rmetauschers und die des Lammellen-W\u00e4rmetauschers. In beiden W\u00e4rme\u00fcbertragern sollten die Abgase m\u00f6glichst gut abgek\u00fchlt werden. Durch das gefundene W\u00e4rme\u00fcbertragungskonzept (erzwungene Gasstr\u00f6mung sowohl bei Desorption als auch bei Adsorption) l\u00e4\u00dft sich diese Forderung wie in keinem anderen Fall verwirklichen.
\nBemerkenswert ist auch, da\u00df der zum Einsatz kommende Gasbrenner gegen\u00fcber der zu Grunde liegenden Normheizleistung etwa die doppelte Heizleistung hat.
\nF\u00fcr den Auslegungsfall von 10 kW Normleistung erfordert dies also Brenner mit 20 kW Leistung. Dieser Leistungsbereich ist heute in EFH \u00fcblich und auch mit \u00d6lbennern optimal erzielbar.
\nEin weiterer Vorteil liegt darin, da\u00df die Heizkessel-W\u00e4rmepumpe somit, bei eingeschr\u00e4nktem W\u00e4rmeverh\u00e4ltnis, sogar mit der doppelten Heizleistung betrieben werden kann. Zur Warmwasserbereitung im Durchlaufverfahren ein \u00fcberaus n\u00fctzlicher Nebeneffekt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Vorphase werden interessierten Herstellern von Heizger\u00e4ten vorgestellt. Eine Ver\u00f6ffentlichung ist erst nach Abschu\u00df der Hauptphase vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse der Vorphase haben die gestellten Erwartungen erf\u00fcllt. In der nunmehr vorgesehenen Hauptphase sollen mehrere Heizkessel-W\u00e4rmepumpen aufgebaut werden und der Nachweis der Energieeinsparung von unabh\u00e4ngigen Stellen \u00fcberpr\u00fcft werden.
\nDer erste Prototyp k\u00f6nnte dann auf der EXPO 2000 einer breiten \u00d6ffentlichkeit demonstriert werden und im Anschlu\u00df daran in Kooperation mit einer Heizkesselfirma in Serie gehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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