Heizen, Kühlen und Klimatisieren
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Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem Energieträger Erdgas Dipl.-Ing. Cord Müller Energieversorgung Filstal GmbH & Co - PowerPoint PPT Presentation


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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. Wärmeabfuhr. Q ab. Druck hoch Temperatur hoch. Kältemittel

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Presentation Transcript
Slide1 l.jpg

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


Slide2 l.jpg

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


Slide3 l.jpg

Heizung

Druck hoch

Temperatur hoch

Kältemittel

flüssig

Antriebsleistung P

Kältemittel

gasförmig

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Wärmequellen

Erde

Wasser

Luft

Kaltdampfprozess

Heizfunktion = Wärmepumpe


Slide4 l.jpg

Wärmeabfuhr

Erde

Wasser

Luft

Druck hoch

Temperatur hoch

Kältemittel

flüssig

Antriebsleistung P

Kältemittel

gasförmig

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Kühlung

Kaltdampfprozess

Kühlfunktion = Kälteanlage


Slide5 l.jpg

Wärmeabfuhr

Q ab

Druck hoch

Temperatur hoch

Kältemittel

flüssig

Verflüssiger

Verdichter

Druck

reduzier-

Ventil

Elektrische Energie

Verluste bis zu 70 %

Verdampfer

Kältemittel

gasförmig

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Wärmezufuhr

Q zu

Kaltdampfprozess


Slide6 l.jpg

Wärmeabfuhr

Q ab

Druck hoch

Temperatur hoch

Erdgas

Kältemittel

flüssig

Verflüssiger

Verdichter

Druck

reduzier-

Ventil

Verdampfer

Kältemittel

gasförmig

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Wärmezufuhr

Q zu

Gasmotorischer Kaltdampfprozess


Slide7 l.jpg

Heizung

Druck hoch

Temperatur hoch

Erdgas

Kältemittel

flüssig

Kältemittel

gasförmig

Warmwasser-

bereitung

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Wärmequellen

Erde

Wasser

Luft

Gasmotorischer Kaltdampfprozess

Heizfunktion = Wärmepumpe


Slide8 l.jpg

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-Kopplung & Wärmepumpe


Slide9 l.jpg

Wärmeabfuhr

Erde

Wasser

Luft

Druck hoch

Temperatur hoch

Erdgas

Kältemittel

flüssig

Kältemittel

gasförmig

Warmwasser-

bereitung

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Kühlung

Gasmotorischer Kaltdampfprozess

Kühlfunktion = Kälteanlage


Slide10 l.jpg

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


Slide11 l.jpg

Heizung

Druck hoch

Temperatur hoch

Kältemittel

flüssig

NH4

Austreiber

Pumpe

Erdgas

Antriebsleistung P

Druck niedrig

Temperatur niedrig

Absorber

Wärmequellen

Erde

Wasser

Luft

Absorptionsprozess

Heizfunktion = Wärmepumpe


Slide12 l.jpg

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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„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 30°C 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)


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Increase in electric power demand & oil crisis

Diversification of energy source

………

1980

Tokyo-Gas commissioned SANYO to produce

a pilot GHP unit.

April.1981

SANYO participated in the government

project of Gas Cooling Technology.

Development

Started joint development of GHP

April.1984

with major gas companies.

1985

April.1985

Released 15HP GHP

………

1987

Three manufacturers entered into GHP market.

March.1999

Achieved 1 million HP 

Released Gas Engine Chiller/Heater

April.2000

Sept.2000

Released 8 kW for residential use

2001

Released W – GHP multi

Present

Quelle: SANYO

Entwicklungsgeschichte

Gas Heat Pumps (GHP)


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Electric A/C of 1 million HP

needs 1,000 MW

electric consumption

Nuclear Power Plant

1,000 MW

SANYO GHP achieved

cumulative 1 million HP installation

on March 1999

Nuclear Power Plant

1,000 MW

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

Verdampfer

Kältemittel

gasförmig

Wärmezufuhr

Außengerät

Q zu

Funktionsprinzip GHP:

Räumliche Trennung des Prozesses


Slide21 l.jpg

Wassersystem!

Quelle: Aisin, Berndt

GHP - Hydraulikmodule




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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


Slide25 l.jpg

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

Investition 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

Lösung 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


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  • 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


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