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⬆1. 11. 8 Wärmepumpe

1.11.8 Wärmepumpe
en Wärmepumpe
fr Pompe à chaleur

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      50 x 50 Pixel Schaltbild einer Wärmepumpe mit Kaltdampfprozess
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1 Begriffe und Definitionen

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2 Geschichte der Wärmepumpe

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3 Ammoniak Schraubenverdichter Wärmepumpe

19.2 MW TOTALENERGIEANLAGE AN DER ETH-LAUSANNE 1986

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      50 x 50 Pixel 3.9 MW Ammoniakwärmepumpen an der EPFL, 1986
WP EPFL
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Aufgrund eines Vorschlags von Lucien Borel hat 1979 der beratende Ingenieur Ludwig Silberring eine zukunfts­weisende Heizungsanlage geplant.

Sie wurde durch Sulzer an der ETH-Lausanne (EPFL) realisiert:
(Verkaufsingenieur von Sulzer war der Autor dieser Website)

Die 1986 in Betrieb genommene Total­energieanlage enthält zwei Gasturbinen-Generator­einheiten, welche die elektrische Energie zum Antrieb von zwei elektrischen Wärmepumpen liefern.

Die Gasturbinen-Generator­einheitenweisen eine elektrische Leistung von je 3 MW (elektrischer Wirkungsgrad 28.1%) und eine Wärmeleistung von je 5.7 MW (thermischer Wirkungsgrad 53.4%) auf.

Ihr Betrieb ist von jenem der Wärmepumpen entkoppelt.

Sie werden mit leichtem Heizöl betrieben.

Die zwei identischen Wärmepumpen sind mit Schrauben­kompressoren mit Öleinspritzung und Economizer-Stutzen ausgerüstet:

Sie werden mit Ammoniak als Kältemittel und Wasser aus dem 1 km entfernten Genfersee mit einer mittleren Temperatur von 6 °C während der Heizsaison als Wärmequelle betrieben.

Die Wärmeleistung der Wärmepumpen beträgt je 3.9 MW. Das Seewasser wird aus einer Tiefe von 65 m in einem Abstand vom Strand von 700 m entnommen.

Das um 3 K abgekühlte Wasser wird in einen nahen Fluss zurückgegeben.

Die beiden Wärmepumpen mit getrennten Ammoniak­kreisläufen können je nach Heizungs­bedingungen entweder in Serie (Zweistufen­wärmepumpe) oder parallel (dann ist eine Wärmepumpe meist im Stand-by-Betrieb) betrieben werden.

Interessant ist, dass Ammoniak hauptsächlich im Hinblick auf seine ausgezeichneten thermodynamischen Stoffeigenschaften gewählt wurde.

Mit einer Gesamt­wärmeleistung von 7.8 MW ist diese Wärmepumpenanlage eine der grössten in der Schweiz geblieben.

Messungen ergaben die folgenden Lorenz-Wirkungsgrade der Wärmepumpen:
58.1% bei 5 °C / 50 °C,
59.7% bei 6 °C / 45 °C
und 45.4% bei 7 °C / 30 °C.

Nach zehn Jahren Betrieb nahm die Leistungszahl der Wärmepumpen infolge der Belagsbildung im Verdampfer, der Anwesenheit von Inertgasen und der Alterung des Kompressors ab.

Der Nutzungsgrad der Gesamtanlage betrug nach der Inbetriebnahme rund 170%.

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4 Turboverdichter Wärmepumpe

180 MW WÄRMEPUMPE FÜR STOCKHOLMS FERNHEIZUNGSSYSTEM

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      50 x 50 Pixel Eine der sechs 30 MW Wärmepumpen mit Radialkompressoren des Värtan Ropsten Fernheizungssystem von Stockholm
WP Vaertan
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Da es in der Schweiz keine grossen Fernheizungs­systeme gibt, mussten die wirklich grossen Wärmepumpen exportiert werden.

Von diesen soll hier stellvertretend eine erwähnt werden.

Von 1984 bis 1986 wurde für das Fernheizungs­system von Stockholm das weltgrösste Wärmepumpen­systemmit Meerwasser als Wärmequelle (Värtan Ropsten) gebaut und in Betrieb genommen.

Es weist eine Gesamt­wärmeleistung von 180 MWauf.

Bei einer Meerwassertemperatur von 2.5 °C / 0.5 °C und einer Heizwassertemperatur von 57 °C / 80 °C erreicht es eine Leistungszahl von 3.75.

Das System bestehtaus 6 Wärmepumpen mit Radialkompressoren:

Die Heizleistung lässt sich im weiten Bereich von 10% bis 100% anpassen.

2003 er-folgte ein Umbau für den Ersatz von R-22 durch R-134a.

Friotherm AG
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      32 x 32 Pixel Värtan Ropsten - Weltgrößte Anlage mit Meerwasser-Wärmepumpen: 6 Unitop®50FY, Gesamtkapazität 180 MW

Technische Daten

Heizleistung pro Aggregat 30 MW
Benötigte Energie pro Aggregat 8 MW
Verdampfungstemperatur -3 °C
Verflüssigungstemperatur +82 °C
Temperatur Meerwasser ein/aus +2.5/+0.5 °C
Temp. Heizungswasser Rücklauf +57 °C
Temp. Heizungswasser Vorlauf +80 °C
Leistungsregelung 10-100 %