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Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem
Energieträger Erdgas Dipl.-Ing. Cord
Müller Energieversorgung Filstal GmbH Co. KG,
Göppingen Vorsitzender des ASUE-Arbeitskreises
"Gaswärmepumpen und Kältetechnik"
www.asue.de
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Wärmeabfuhr
Q ab
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
Verflüssiger
Verdichter
Druck reduzier- Ventil
Antriebsleistung P
Kältemittel gasförmig
Verdampfer
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmezufuhr
Q zu
Kaltdampfprozess
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Heizung
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
Antriebsleistung P
Kältemittel gasförmig
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmequellen
Erde
Wasser
Luft
Kaltdampfprozess Heizfunktion Wärmepumpe
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Wärmeabfuhr
Erde
Wasser
Luft
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
Antriebsleistung P
Kältemittel gasförmig
Druck niedrig Temperatur niedrig
Kühlung
Kaltdampfprozess Kühlfunktion Kälteanlage
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Wärmeabfuhr
Q ab
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
Verflüssiger
Verdichter
Druck reduzier- Ventil
Elektrische Energie Verluste bis zu 70
Kältemittel gasförmig
Verdampfer
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmezufuhr
Q zu
Kaltdampfprozess
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Wärmeabfuhr
Q ab
Druck hoch Temperatur hoch
Erdgas
Kältemittel flüssig
Verflüssiger
Verdichter
Druck reduzier- Ventil
Kältemittel gasförmig
Verdampfer
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmezufuhr
Q zu
Gasmotorischer Kaltdampfprozess
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Heizung
Druck hoch Temperatur hoch
Erdgas
Kältemittel flüssig
Kältemittel gasförmig
Warmwasser- bereitung
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmequellen
Erde
Wasser
Luft
Gasmotorischer Kaltdampfprozess Heizfunktion
Wärmepumpe
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Heizung
Prinzip der Wärmepumpe
Druck hoch Temperatur hoch
Erdgas
Kältemittel flüssig
Kältemittel gasförmig
Warmwasser- bereitung
Druck niedrig Temperatur niedrig
Wärmequellen
Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung
Erde
Wasser
Luft
Gasmotorischer Kaltdampfprozess Kraft-Wärme-Kopplu
ng Wärmepumpe
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Wärmeabfuhr
Erde
Wasser
Luft
Druck hoch Temperatur hoch
Erdgas
Kältemittel flüssig
Kältemittel gasförmig
Warmwasser- bereitung
Druck niedrig Temperatur niedrig
Kühlung
Gasmotorischer Kaltdampfprozess Kühlfunktion
Kälteanlage
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Wärmeabfuhr
Q ab
Druck hoch Temperatur hoch
NH4
Kältemittel flüssig
Austreiber
Verflüssiger
Druck reduzier- Ventil
Pumpe
Druck reduzier- Ventil
Erdgas
Antriebsleistung P
Verdampfer
Druck niedrig Temperatur niedrig
Absorber
Wärmezufuhr
Wärmeabfuhr
Q zu
Q ab
Absorptionsprozess
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Heizung
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
Austreiber
NH4
Pumpe
Erdgas
Antriebsleistung P
Druck niedrig Temperatur niedrig
Absorber
Wärmequellen
Erde
Wasser
Luft
Absorptionsprozess Heizfunktion Wärmepumpe
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Wärmeabfuhr
Erde
Wasser
Luft
Druck hoch Temperatur hoch
Kältemittel flüssig
NH4
Austreiber
Pumpe
Erdgas
Antriebsleistung P
Druck niedrig Temperatur niedrig
Absorber
Kühlung
Absorptionsprozess Kühlfunktion Kälteanlage
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• 1. FAZIT
• Der gasmotorische Kaltdampfprozess sowie der
  Absorptionsprozess sind energetische
  Verbesserungen des konventionellen, in der Regel
  strombetriebenen, Kaltdampfprozesses.
• Minderung Primärenergiebedarf gegenüber
• Kaltdampfprozess
• Kaltdampfprozess (Strom) Vergleichsbasis
• Absorptionsprozess - 22
• Gasmotorischer Kaltdampfprozess - 29
• Auswertungen nach Herstellerangaben
  von
• Mitsubishi Electric, York, AISIN

Energetische Prozessverbesserungen
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Umweltvorteile durch Prozessverbesserungen
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Anwendungsbeispiele Absorber
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Panoramabad, Freudenstadt Seit über 20 Jahren
ist die Gaswärmepumpe im Panoramabad in
Freudenstadt bereits in Betrieb. Durch die
gleichzeitige Nutzung der kalten und warmen
Seite der Wärmepumpe wird entfeuchtet und
geheizt.
Nahwärme-Ost, Göppingen Seit 1983 wird die 30C
Abwärme aus der Produktion der Deutschen
Gelatinefabrik Stoess (DGF) genutzt, um eine
Schule, Schwimmbad, Verwaltungsgebäude und
Mehrfamilienhäuser durch eine Gaswärmepumpe mit
Wärme zu versorgen.
Anwendungsbeispiele Gasmotorische Kaltdampfanlagen
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Quelle Mitsubishi, Stulz
Gas Heat Pumps (GHP) (Gasmotorische
Kaltdampfanlagen)
18
Quelle SANYO
Entwicklungsgeschichte Gas Heat Pumps (GHP)
19
Quelle SANYO
Installierte Leistungen Gas Heat Pumps (GHP)
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Wärmeabfuhr
Innengerät
Q ab
Erdgas
Kältemittel flüssig
Verflüssiger
Verdichter
Druck reduzier- Ventil
Antriebsleistung P
Kältemittel gasförmig
Verdampfer
Wärmezufuhr
Q zu
Außengerät
Funktionsprinzip GHP Räumliche Trennung des
Prozesses
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GHP - Hydraulikmodule
22
GHP im Heizbetrieb
23
GHP im Kühlbetrieb
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• 2. FAZIT
• Ausgeführte Beispiele haben die
  Praxistauglichkeit
• über viele Jahre, teilweise sogar über
  Jahrzehnte, bestätigt.
• In den realisierten Anlagen wird jedoch häufig
  nur eine
• Funktion, das Heizen oder das Kühlen, genutzt.
• Die technische Möglichkeit, beide Funktionen zu
  nutzen,
• wurde bisher in den seltensten Fällen
  realisiert,
• da i. d. R. keine standardisierten Lösungen für
  die
• gemeinsame Nutzung angeboten wurden!

Anwendungsbeispiele Heizen und Kühlen
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Systemvergleich Objekt Büro- und
Verwaltungsgebäude Heizleistung 33
kW Kälteleistung 28 kW Lösung 1 GHP mit
VRF-System Investition 52.000 EUR Lösung
2 Erdgaskessel und elektrisch angetriebener
Kaltwassersatz Investition 70.000
EUR Lösung 3 EHP mit VRF-System Investitio
n 79.000 EUR
Wirtschaftlichkeit GHP Systemvergleich mit
Investition
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Wirtschaftlichkeit GHP Vollkostenvergleich
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1. Heizen und Kühlen eines Einkaufszentrums Lösun
g 1 2 Absorber, 2,2 MW Kälte und 1,87 MW
Wärme, Investition 1,07 Mio EUR Betriebs-,
Energie- und Wartungskosten 121.000 EUR Lösung
2 2 Kaltwassersätze mit 2,2 MW Kälte und 1,87 MW
Fernwärme Investition 0,92 Mio EUR Betriebs-,
Energie- und Wartungskosten 186.000 EUR 2.
Vergleich Absorber mit strombetriebenem
Kaltwassersatz Mehrinvestition bei
Absorber 150.000 EUR Einsparung Jahrskosten
bei Absorber 65.000 EUR/a 3.
Wirtschaftlichkeitsberechnung (stat.
Amortisation) Amortisation Mehrinvestion 2,3
Jahre
Wirtschaftlichkeit Absorber Investition und
Amortisation
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Wirtschaftlichkeit Absorber Entwicklungen bis
Heute
29

• 3. FAZIT
• GHP erfordert weniger Investitionen. Einsparungen
  von Kapitalkosten. Gemeinsam mit
  Energiekosteneinsparungen sehr wirtschaftlich.
• Absorber erfordert mehr Investitionen.
  Refinanzierung über Energiekosteneinsparungen.
  Mit Energiekosteneinsparungen wirtschaftlicher
  Betrieb.
• Anlagenwahl langfristige Festlegung. Kurzfristige
  Entwicklungen sollten wirtschaftliche
  Entscheidungen nicht dominieren.

Wirtschaftlichkeitsberechnungen
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• Das Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem
  Energieträger Erdgas ist realisierbar. Die
  Techniken sind erprobt und ausgereift. Sie haben
  über viele Jahre die Praxistauglichkeit bewiesen.
  Das Angebot an verfügbaren Geräten ist schon
  heute beachtlich und wird ständig größer.
• Der gasmotorische Kaltdampfprozess sowie der
  Absorptionsprozess hat den Vorteil der Einsparung
  an Energie. Mit Erdgas können die Emissionen an
  Klimagasen und Luftschadstoffen deutlich
  reduziert werden.
• Wirtschaftlich sind die gasmotorischen Anlagen
  und Absorber eine interessante Alternative
  gegenüber der herkömmlichen Technik.

Zusammenfassung