Pannonische Luft: Die ideale Wärmequelle

Wärmepumpen hatten Irgendwen schon immer fasziniert. Aber noch viel  mehr faszinierte ihn die Vielfalt der Methoden, die Ingenieure und andere Tüftler ersonnen hatten, um die Umwelt als Wärmequelle für diese Wärmepumpen anzuzapfen.

Wärmequelle Luft

Die Wärmequelle Luft ist leicht zu erschließen, weil sie uns überall direkt umgibt. Da sie aber sehr wenig Energie speichern kann, müssen 1.000 m3 Luft um etwa 5°C abgekühlt werden, um nur 1kWh Umweltwärme zu gewinnen.

Ursprünglich hatte Irgendwer die Wärmequelle Luft  für das Beheizen seiner Siedlerhütte bereits ausgeschlossen. Oder genauer gesagt: eine spezielle Apparatur, mit der die Wärmequelle Luft genutzt wurde – die klassische Luft-Wasser-Wärmepumpe.

Diese hatte nämlich zwei gravierende Nachteile:

  1. Die Wärmetauscherfläche mit der Luft ist vergleichsweise klein. Dadurch muss eine sehr große Luftmenge pro Zeit mittels Ventilatoren über diesen kleinen Wärmetauscher geleitet werden, was einerseits zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung und andererseits zu Kondensation und Gefrieren einer großen Menge von Luftfeuchtigkeit am Wärmetauscher führt.
  2. Genau dann, wenn die Luftwärmepumpe die meiste Umweltwärme benötigt, ist die Außentemperatur (= Wärmequellentemperatur) niedrig und die Vorlauftemperatur hoch. Damit wird ein großer Teil der Wärme bei kleinen Leistungszahlen (also mit geringer Effizienz) gewonnen.

Die Luft selbst ist für die klimatischen Bedingungen in Pannonien eine durchaus attraktive Wärmequelle, wenn man die durchschnittlichen Temperaturen im Jahresverlauf betrachtet.

Klimadaten Eisenstadt

Typische pannonische Klimadaten: Das langjährige Mittel der Außentemperatur sinkt auch im Winter nur wenig unter den Gefrierpunkt. Allerdings sind minimale Außentemperaturen von -20°C möglich. Besonders interessant ist aber die Tatsache, dass auch sehr hohe winterliche Außentemperaturen bis zu 20°C auftreten (Tauwetterperioden).

Man musste es nur richtig anstellen, sie nutzbar zu machen. Und darüber hatte sich Irgendwer lange Zeit den Kopf zerbrochen, bis er mit der Erfindung einen Weg gefunden hatte, die Nachteile der Luft-Wasser-Wärmepumpe auszugleichen:

  1. Der Kollektor – der Wärmetauscher mit der Luft – hat eine große Fläche, sodaß  natürliche Luftbewegungen (Wind und Konvektion) die Ventilatoren ersetzen. Auch das Abtauen des Kollektors übernimmt die Natur (Tauwetterperioden, Sonnenschein). Als ‚Nebeneffekt‘ kann zusätzlich die Sonnenstrahlung auf den Kollektor zur Energiegewinnung genutzt werden.
  2. Durch den Wassertank (Eisspeicher) werden Angebot und Nachfrage für die Umweltenergie aus Luft entkoppelt.
    Bei niedrigen Außentemperaturen springt der Tank als Wärmequelle ein. Damit wird die Wärmequellentemperatur nach unten begrenzt, weil während des Gefrierens die Wassertemperatur bei 0°C konstant bleibt.
    Eine hohe Außentemperatur erhöht dagegen direkt die Wärmequellentemperatur für die Wärmepumpe. Und mit überschüssiger Umweltenergie, die während warmer Wetterphasen nicht für das Heizen benötigt wird, wird der Tank wieder aufgeladen (Eis schmilzt und Tanktemperatur steigt).
Zeitlicher Verlauf der Sole-Eintrittstemperatur

Zeitlicher Verlauf der Sole Eintrittstemperatur für das Wärmepumpensystem LEO_2 im Vergleich zur maximalen, mittleren und minimalen Außentemperatur. Der Mittelwert der Sole-Eintrittstemperatur über die gesamte Heizperiode 2012 / 2013 lag bei ca. 2,5°C

In der Praxis bedeutete das z.B. für den vergangenen Winter (2012/2013), dass die mittlere Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe nur selten und nur wenig unter 0°C sank. Trotzdem wurden mehr als 75% der benötigten Umweltenergie über die Wärmequelle Luft gewonnen.

2 Gedanken zu „Pannonische Luft: Die ideale Wärmequelle

Antworte den Siedlern:

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.