energetische Aspekte

Wärmeerzeugung: Grundlage ist stehts eine Lastberechnung oder Bedarfsermittlung z.B. Heizlast, Kühllast, Luftmenge, Aufbereitungsleistung, technolog. Bedarfe, Warmwasser

• Bestimmung der maximal gleichzeitig bereitzustellenden Wärme- oder Kälteleistung und Beachtung von Redundanzanforderungen

Auswahl der Energieerzeuger unter Berücksichtigung verfügbarer Brennstoffe, von Aufstellungsbedingungen, von technischen Parametern(Temperatur, Druck) von gesetzlichen Anforderungen (GEG, BlmSchG) und von Wirtschafzlichkeitsüberlegungen

Dezentral:

• konventionelle Wärmeerzeuger (Gas, Öl)

• Biomassekessel

• Wärmepumpen

• Solarthermie

• Abwärme

Zentral:

• Heizwerk (Gas, Öl, Biomasse)

• KWK ( Kraft-Wärme-Kopplung)

• Wärmepumpen

• Solarthermie

• Geothermie

—> Wärmenetze:

• Nahwärme

• Fernwärme

• reine Wärmeerzeugung ( Heizwerk, Kesselanlagen, geringer Wirkungsgrad)

• Kraft- Wärme-Kopplung ( Heizkraftwerk, BHKW, Brennstoffzellen, Erzeugung von Wärmeenergie und elektrischer Energie)

• Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Heizkraftwerk, BHKW mit Absorptionskältemaschinen, Erzeugung von Wärme-, Kälte- und elektrischer Energie

• Solare Wärmeerzeugung ( Geothermieheiz(Kraft)Werk, Erzeugung von Wärmeenergie und elektrischer Energie)

• Trägermedium Warmwasser, Heißwasser, ggf. Wasserdampf

• Feststoff- Heizkessel: Scheitholz, Holzhackschnitzek, Holzpellets

• Solarthermie: Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren (gängige Arten)

Vorteile:

• dezentrale effiziente Elektroenergieerzeugung mit Eigenbedarfsdeckungsanspruch

• Nutzung der bei der Elektroenergieerzeugung zwangsläufig entstehenden Wärmeenergie

• Netzkoppelbetrieb und Inselbetrieb möglich

• Temperaturniveau Wärmeseite I.d.R. 90C

Nachteile:

• regelmäßige Wartung in relativ kurzen Zyklen

• Stabile Brennstoffqualität (Methanzahl)

• Meist aufwendige Schallschutzmaßnahmen

• Sollen hohe jährliche Laufzeiten erzielen, die meist Wärmegewitter Betriebsweise erfordert, dass die KWK Abwärme genutzt wird

• Bei stromgeführter oder stromoptimierter Betriebsweise müssen Wärmespeicher i.A. Deutlich größer sein

• Wärmeabführ an die Umgebung ist nur im Havariefall ( Notkühler) oder im Ausnahmefall begrenzt zulässig

• I.d.R. Steht heute die Eigenbedarfsdeckung des Elektroenergiebedarfs im Vordergrund

• Einschließung von Fremdwärmeabnehmern über Nah-/Fernwärmenetzte ist für KWK Anlagen immer vorteilhaft

• KWK Anlagen sind immer Grundlast-Energieerzeuger, infolge dessen stets Spitzenlast- und ggf. Redundanz-Wärmeerzeuger notwendig ist

• Zur Erzielung von Planungssicherheit sollte der Bedarfs- bzw. Verbrauchsanalyse von Wärme und ggf. Elektroenergie hohe Aufmerksamkeit gewidmet werden.

• Rahmenbedingungen für das Betreiben zu achten (EEG- oder KWK-Gesetz-Anlage, nur Eigenbedarfsdeckung oder Belieferung Dritter!)

Vorteile:

• kostengünstige thermische Energie kann genutzt werden (KWK-Anwendungen, solare Klimatisierung)

• Geräuschärmer Betrieb (kein Kompressor —> kein mechanischer Antrieb)

• Vermeidung hoher elektrischer Spitzenlast

Nachteile:

• hoher Platzbedarf

• Gemeinsame Auslegung Anwendung und Sorptionskältemaschine

• Hoher Sekundärenergiebedarf (Pumpen, Steuerung)

1. wärmeaufnahme( und damit Kühlung einer Flüssigkeit) erfolgt im Verdampfer

2. Verdampftes Kältemittel strömt vom Verdampfer zum Absorber

3. Kältemittel bindet sich im Absorber an Lösungsmittel unter Wärmeabgabe

4. Wärme ist auf mittlerem Temperaturniveau und wird abgeführt/ genutzt

5. Lösungsmittel+Kältemittel (“reiche Lösung”) wird mit Lösungsmittelpumpr zum Kocher/Austreibet auf ein höheres Druckniveau gepumpt und im Temperaturwechsler vorgewärmt

6. Unter Wärmezufuhr mit hoher Temperatur wird das Kältemittel vom Lösungsmittel getrennt (“ausgekocht/ausgetrieben)

7. Nahezu reines Lösungsmittel (“Arme Lösung”) strömt zum Absorber zurück, wird im Temperaturwechsler vorgekühlt und im Expansionsventil entspannt

8. Vom Verdampfer Kältemittek im Kocher wird restliches Lösungsmittel abgeschieden

9. Dampfförmiges Kältemittel strömt zum Kondensator und wird dort abgekühlt und kondensiert

10. Die Kondensationswärme ist auf mittlerem Temperaturniveau und wird abgeführt/genutzt

11. Kondensiertes Kältemittel wird im Expansionsventil entspannt und dem Verdampfer zur Wärmeaufnahme zugeführt

1. Verdampfer nimmt Wärme von einer kühlenden Flüssigkeit auf

2. Im Verdampfer verdampft dabei das Kältemittel

3. Der Kompressor saugt das verdampfte und unter geringem Druck stehende Kältemittek an und verdichtet es. Dabei erhöht sich der Druck und die Temperatur des Kältemittels

4. Das heiße und unter hohem Druck stehende Kältemittel wird im Kondensator gekühlt und kondensiert

5. Wärme auf hohem Temperaturniveau muss vom Kondensator abgeführt werden

6. Das kondensierte und unter hohem Druck stehende Kältemittel wird im Expansionsventil entspannt und kühlt dabei weiter ab.

• um zeitliche Unterschiede von Erzeugzng unfBedarf/Verbrauch an Kälte bzw. Wärme zu kompensieren, Kurzzeitspeichrt: Stundenbereich: Kälterrzeugung nachts(Stromtarif günstig, keine Spitzenlast), gleichmäßige Abwärme BHKW dem Tageslastgang anpassen Langzeitspeicher: Wochen/Monate: sommerliche Wärme in den Winter schieben

• Um Lastspitzen bei der Dimensionierung von Kälte- und Wärmeerzeugungern zu vermeinten, Kurzeitspeichrt: elektrische Kältemaschinen nachts laufen lassen, um Lastspitzen durch Überlagerung mit anderem elektr. Bedarf zu vermeiden

• Um Betriebskosteb, vor allem Leistungspreis anschlussgebundenrt Energieträger (Fernwärme, Erdgas, Elektro) zu reduzieren Elektroleistungspreis richtet sich nach virtelstündlichen Maximum, Erdgas und Fernwärme nach angemeldeter Wärmeleistung

Phase Change Material

Für den Einsatz von PCM als Soeichrrfährigkeit die Temperatur des Phasenübergans entscheidend.

Materialien die technisch genutzt werden können, indem sie während Ihres Phasenwechdels abhängig vom jeweiligen Schmelpunkt und der Umgebungstemperatzr Wärme oder Kälte abgeben bzw. aufnehmen können.