Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des Projekts Heizkessel-W\u00e4rmepumpe soll ein energieeffizientes Heizsystem f\u00fcr Raumheizungen und Brauchwasser entwickelt werden. Das System ist eine Kombination aus einem Brennwertkessel des aktuellen Standes der Technik und einer thermisch angetriebenen Feststoff-Sorptionsw\u00e4rmepumpe mit dem nat\u00fcrlichen und umweltvertr\u00e4glichen Arbeitsstoffpaar Wasser\/Zeolith. Im Rahmen der vorausgegangen Vorphase wurde eine W\u00e4rmetauscherkonzeption gefunden, die eine kosteng\u00fcnstige und mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Heizkessel-W\u00e4rmepumpe m\u00f6glich erscheinen l\u00e4sst.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Hauptziel bei der Entwicklung der Heizkessel-W\u00e4rmepumpe bestand in dem Nachweis einer m\u00f6glichen Energieeinsparung in H\u00f6he von ca. 25 %, bezogen auf einen NT-Heizkessel. Das Erreichen dieses Zieles war abh\u00e4ngig von der L\u00f6sung mehrerer W\u00e4rme\u00fcbertragungs-Probleme: Zun\u00e4chst wurde mit der Weiterentwicklung und dem Bau eines geeigneten Sorber-W\u00e4rmeaustauschers begonnen, um die Desorptionsw\u00e4rme effektiv an den Zeolith \u00fcbertragen zu k\u00f6nnen und anschlie\u00dfend die im Zeolith vorhandene sensible W\u00e4rme und die bei der Adsorption entstehende Adsorptionsw\u00e4rme abf\u00fchren und an einen Heizungsw\u00e4rmetauscher \u00fcbertragen zu k\u00f6nnen. Die Anpassung dieser Technologie auf die neu dimensionierte Heizkessel-W\u00e4rmepumpe erforderte umfangreiche experimentelle Ma\u00dfnahmen.
\nBei der Auswahl des Heizungsw\u00e4rmetauschers lagen von anderen Projekten Erfahrungen und Erkenntnisse vor, auf die zur\u00fcckgegriffen werden konnte.
\nEin weiteres W\u00e4rme\u00fcbertragungsproblem war die aus der Umgebung oder aus einem zu k\u00fchlenden Raum in den Verdampfer\/Eisspeicher einzukoppelnde W\u00e4rme. Auch hier konnte auf Vorarbeiten aus anderen Projekten zur\u00fcckgegriffen werden, bei denen derartige Eispuffer im Einsatz waren.
\nAbschlie\u00dfend wurden aus den Einzelkomponenten zwei Gesamtaggregate montiert und experimentell auch von dritter Seite untersucht. Das Projekt wurde mit der Hauptphase innerhalb eines Zeitraums von 20 Monaten abgeschlossen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Zeitraum von Januar 2000 bis Februar 2001 wurden mehrere hundert Versuchszyklen an den Zeolith-W\u00e4rmepumpen erfolgreich durchgef\u00fchrt. W\u00e4hrend der Weltausstellung wurde die EXPO-Anlage zahlreichen Besuchern im praktischen Klima-Betrieb vorgef\u00fchrt. Im September 2000 hat die niederl\u00e4ndische Firma Gastec an dieser Version Leistungsmessungen mit eigenem Equipment und Personal durchgef\u00fchrt. Da es sich bei den Adsorptions-W\u00e4rmepumpen im Prinzip um zwei W\u00e4rmespeicher (Zeolith auf hoher und Sole\/Verdampfer auf niedriger Temperatur) handelt, war die Anpassung an den jeweils nachgefragten W\u00e4rmebedarf immer auf einfache Weise m\u00f6glich. Je nach Anforderung konnte sowohl der Adsorptionsmodus als auch der Desorptionsmodus verl\u00e4ngert bzw. verk\u00fcrzt werden, ohne dass dies Nachteile im Wirkungsgrad zur Folge hatte. So konnte der Brenner getaktet oder ganz abgestellt werden, wenn beispielsweise w\u00e4hrend der Desorptionsphase der W\u00e4rmebedarf des Heizungskreislaufes sehr gering war. Andererseits konnte bei extrem hohem W\u00e4rmebedarf auch w\u00e4hrend der Desorptionsphase die Umluft-Klappe (auch teilweise) auf Adsorptionsbetrieb gestellt werden. In dieser Stellung wurde nun die volle Brennerleistung und zus\u00e4tzlich die W\u00e4rmemenge aus der Zeolithf\u00fcllung dem Heizkreislauf angeboten. Die Prototypen der Zeolith-W\u00e4rmepumpe erreichten bereits recht gute Heiz-COP. Wichtig war jedoch die richtige Einstellung der Randbedingungen. Bei einer Au\u00dfenlufttemperatur von 5\u00b0C erreicht man durch Optimierung der Randbedingungen – z.B. Desorptionsendtemperatur und Adsorptionsendtemperatur – eine Verbessung des Heiz-COP von 119 % auf 127%. Nach Abschluss des Projektes gelang es, mit einem anderen Zeolith-Typ als dem in dem Prototypen eingesetzten, durch Zugabe eines Stabilisators die bereits zu Beginn des Projektes erhofften Formk\u00f6rper herzustellen. Der nun verwendete Zeolith hat zwar eine etwas geringere Wasseraufnahmef\u00e4higkeit, gestattet aber gr\u00f6\u00dfere Temperaturdifferenzen in den W\u00e4rmetauschern, welche den Nachteil geringerer Beladung relativieren. Die innovative Zeolith-W\u00e4rmepumpe bietet zuk\u00fcnftig eine sehr gute M\u00f6glichkeit den Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung (EnEV) insbesondere auch im Renovierungsmarkt Rechnung zu tragen. Ein zunehmender Anteil von \u00d6kostrom und verbesserte Kraftwerkstechnologien verbessern die sehr gute Energiebilanz der W\u00e4rmepumpe nochmals. Die Energieeinsparverordnung f\u00f6rdert den Einbau von Zeolith-W\u00e4rmepumpen, weil der Heizw\u00e4rmebedarf gegen\u00fcber geltenden Regelungen deutlich reduziert und damit die Investitionskosten weiter gesenkt werden k\u00f6nnen. Bei Geb\u00e4uden, an denen – aus welchen Gr\u00fcnden auch immer – nur der Mindestw\u00e4rmeschutz realisiert werden kann, werden mit der Zeolith-Heizkesselw\u00e4rmepumpe die Anforderungen der Energieeinsparverordnung trotzdem deutlich \u00fcbertroffen. Bei einem zunehmenden Anteil von L\u00fcftungsanlagen wird die W\u00e4rmepumpe zur W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus der Abluft weitere Verbreitung finden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
\u00b7\tWeltweites Projekt der Expo2000 in Deutschland.
\n\u00b7\tPressemitteilungen an alle relevanten Zeitungen
\n\u00b7\tVer\u00f6ffentlichungen im M\u00fcnchner Merkur, im Handelsblatt, im DM Magazin und in der Zeitschrift Impulse. Im Rahmen der Initiative Jugend und Umwelt der Frankfurter Allgemeinen Zeitung (F.A.Z) Besuch einer Sch\u00fclergruppe und der zust\u00e4ndigen Redakteurin. Ziel des Besuchs war eine umfassende Darstellung der Zeolith-Technologie und ihrer Anwendungen, u.a. auch die Heizkesselw\u00e4rmepumpe, in Form von Reportagen. Die Reportagensammlung erschien am 16. August 2000 in einer ganzseitigen Darstellung in der Rubrik Jugend und Umwelt.
\n\u00b7\tErstellung des Expo2000-Flyers sowie die Projektpr\u00e4sentation in einer Brosch\u00fcre der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) Weltweite Projekte: Beispiele aus Deutschland.
\n\u00b7\tDiverse Fernsehberichte im Bayr. Fernsehen BR3, Profile, und in TM3 Crashtest.
\n\u00b7\tInternetauftritt der Zeo-Tech GmbH mit Blick auf die Teilnahme als Weltweites Projekt an der Expo2000 aktualisiert. W\u00e4hrend der Expo2000 erh\u00f6hte sich die mittlere Zugriffszahl auf die Internet-Seiten von ca. 220 Zugriffe\/Monat auf 420 Zugriffe\/Monat. Eine \u00e4hnliche Entwicklung nahm die damit eng verkn\u00fcpfte Verschickung von allgemeinem Informationsmaterial an Interessenten.
\n\u00b7\tEs wurde ein Besucherleitsystem, welches von der Gemeine Unterschlei\u00dfheim finanziert wurde, eingerichtet. Des Weiteren wurde w\u00e4hrend des EXPO Zeitraumes ein Pr\u00e4sentationsraum eingerichtet. Privatpersonen wie auch das Fachpublikum nutzten zahlreich die M\u00f6glichkeit sich ausf\u00fchrlich zu informieren.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aufbauend auf den Erfahrungen, die im vorliegenden Projekt und insbesondere bei der Entwicklung eines selbstk\u00fchlenden Bierfasses (s.a. www.zeo-tech.de) gewonnen wurden, wird die n\u00e4chste Entwicklungsstufe nicht mehr mit einer Kaltdampfklappe sondern mit zwei unabh\u00e4ngigen selbstt\u00e4tigen Dampf-R\u00fcckschlagventilen und dem Zeolith-Typ Na-A arbeiten.
\nZuk\u00fcnftig soll mit einem vertriebsstarken Partner zun\u00e4chst ein nahe an der sp\u00e4teren Serienfertigung konzipierter Prototyp aufgebaut werden. Feldtests sowie die Markteinf\u00fchrung sollen folgen. Mit einer Markteinf\u00fchrung der W\u00e4rmepumpe kann bei einer erfolgreichen Zusammenarbeit fr\u00fchestens am Jahresende 2003 bzw. Jahresanfang 2004 gerechnet werden. Die Zeolith-W\u00e4rmepumpe wird als Nachfolgetechnologie zum Gasbrennwert-Heizger\u00e4t vermarktet und zun\u00e4chst als sogenanntes high-end Ger\u00e4t angeboten werden. Fernziel ist bei gr\u00f6\u00dferen St\u00fcckzahlen einen signifikanten Anteil am Markt f\u00fcr die Sanierung von Altanlagen in Altbauten zu erobern. Dar\u00fcber hinaus wird zur Zeit die Entwicklung einer mit Holzpellets befeuerten Zeolith-W\u00e4rmepumpe, als nahezu CO2-neutrales Heizsystem f\u00fcr Alt- und Neubauten, mit interessierten Herstellerfirmen diskutiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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