Wärmepumpen-Stationen zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden

Das Unternehmen Wärmetechnik Quedlinburg Klimabau GmbH bietet komplette Wärmepumpen-Stationen zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden unter Einsatz der Primärenergieträger Erdgas oder Flüssiggas an. Da als Wärmequelle die Umgebungsluft dient, ist keine aufwendige und kostenintensive Erschließung notwendig.

Die Stationen umfassen einen Leistungsbereich von 25 bis 250 kW. Ein Spitzen-Wärmeerzeuger kann bei Bedarf integriert werden.

Die Wärmepumpen-Stationen erreichen eine sehr hohe Effizienz mit Heizzahlen >1,4, das bedeutet, das aus 1 kWh eingesetzter Primärenergie 1,4 kWh Heiz- bzw. Kühlenergie zur Verfügung gestellt werden. Übertragen auf den Fall einer Elektro-Wärmepumpe müsste diese einen COP von 4 aufweisen. Somit ist die Gaswärmepumpe den elektrisch betriebenen Luft/Wasser-Wärmepumpen deutlich überlegen.

Gasmotorwärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau unter Aufwand von Arbeit auf ein höheres Temperaturniveau transportiert („pumpt“). So wird beispielsweise bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe der Außenluft Wärme entzogen, wobei das Kältemittel – das Arbeitsmittel des Wärmepumpenprozesses – verdampft. Anschließend erfährt der Kältemitteldampf eine Temperaturerhöhung, indem er vom Verdichter komprimiert wird. In einem Kondensator wird das Kältemittel dann wieder verflüssigt und gibt seine Kondensationswärme an Wasser ab, welches als Heizungswasser zur Verfügung steht. Das nun wieder flüssige Kältemittel wird in einem Expansionsorgan entspannt und kann den Kreislauf von Neuem durchlaufen.

Der Unterschied der Gas(motor)wärmepumpe zu elektrischen Systemen ist der Antrieb des Kältemittelverdichters. Er erfolgt anstelle eines Elektromotors mithilfe eines Verbrennungsmotors. Durch die integrierte Abwärmenutzung des Antriebsmotors funktioniert die Gaswärmepumpe monovalent und kann auf weitere Wärmeerzeuger zur Spitzenlastdeckung verzichten. Das senkt den Energiebedarf und erhöht den Nutzungsgrad in erheblichem Maße.

Abbildung 1: Funktionsschema der Gasmotorwärmepumpe

Die Wärmepumpe ist zusätzlich in der Lage, Kühlfunktion zu übernehmen. In dem Fall wird dem Wasser Wärme entzogen, um das Kältemittel zu verdampfen. Nach der Verdichtung wird dieses im Außenluftwärmeübertrager verflüssigt und gibt die Kondensationswärme an die Außenluft ab. Somit funktioniert die Wärmepumpe wie ein Kühlschrank.

Gasmotorwärmepumpen der Firma AISIN decken die in den folgenden Tabellen aufgeführten Leistungsbereiche ab. Darüber hinausgehende Leistungsanforderungen sind durch eine Parallelschaltung mehrerer Geräte erreichbar.

Innovative Technik

Die endothermischen Gas-Verbrennungsmotoren wurden speziell für die Gaswärmepumpen von dem Research & Development Centre of TOYOTA entwickelt.
Der Kältekreislauf wird durch vier Hochgeschwindigkeits-Scroll-Kompressoren betrieben. Jeder Kompressor ist, je nach Leistungsanforderung, durch eine Magnetkupplung einzeln zu- und abschaltbar. Daraus ergibt sich ein hocheffizienter Teillastbetrieb, da die Verdichter bei Nichtgebrauch mechanisch von der Antriebswelle des Motors entkoppelt werden.
In Kombination mit der modulierenden Drehzahl des Motors wird so eine stufenlose Leistungsanpassung realisiert.

Durch Effizienz von Motor, Verdichter, Wärmetauscher und eingesetzter Brennwerttechnik wird eine Kombination aus Heiz- und Kühlsystem mit überragendem Energiepotential geschaffen. Ein System, um Gebäude bei jeder Jahreszeit mit einem angenehmen Klima zu versorgen, und das bei minimalen Betriebskosten.

1. Hochleistungs-Wärmetauscher
2. Multi Scroll-Verdichter (einzeln zu- u. abschaltbar)
3. Ölreservoir
4. Luftfilter
5. Ölfilter
6. Abgaswärmetauscher zur Brennwertnutzung
7. TOYOTA Gas-Otto-Motor
8. Neutralisator für Kondensat aus Brennwerttechnik

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