Sonntag, 22. Dezember 2013

Wärmepumpe, Kühlschrank, Badesee

Bleiben wir bei dem Beispiel der Wärmepumpe und zwar das Kühlschrankprinzip, das im übrigen auf alle Wärmepumpen angewandt werden kann. Die Geschichte mit dem Badesee ... spielt auch eine Rolle!


Ich habe die zu meinem vorigen Artikel die Ansicht, zu einer Seitenansicht geändert und zwar so das die Außenwand oder Innenwand Grün dargestellt, in der Mitte der Zeichnung platziert ist. Rechts ist das Außen links das Innen. Das Außen ist wenig zu beeinflussen, was die Temperatur angeht. Im Innen möchte aber mindestens die Raumtemperatur erreicht sein, die zu einer gewünschten Behaglichkeit führt.


Wie in der Realität bildet sich im inneren des Kühlschranks (Bild 1 im aussen dunkel blau dargestellt) unterschiedliche Temperaturzonen, die bis hin zur Eisbildung führen.
Eisbildung verschlechtert die Übertragungsleistung des Wärmetauschers, das gilt auch für unterschiedliche Lufttemperaturen.
Aus diesem Grund wird in (Bild 2 der Wärmetauscher „abgetaut“) wärmere Luft in das innere des Wärmetauschers geblasen und somit steht die Aussenlufttemperatur dem Wärmetauscher zur Verfügung.


Versucht darzustellen, bei welchen Aussentemperaturen welche Innentemperaturen erreicht werden können.
Dabei wird deutlich, das unter 6°C die Verdreifachung der Aussentemperatur (Luft und Grundwasser und Sole) in der Regel nicht mehr ausreicht die vom Gesetzgeber nach DIN und Norm festgelegten Wohnraumtemperaturen zu erreichen.
Es wird eine Zusatzheizung dringend erforderlich (Möglichkeiten einer Zusatzheizung ist Systembedingt unterschiedlich) in diesem Fall ist ein Heizstab (der in der Regel in jeder Wärmepumpe verbaut ist) oder ein elektrischer Warmluft erzeugender Lüfter eingezeichnet. Dieser“Lüfter“ hat dann die Aufgabe die Differenz zur gewünschten Raumtemperatur „nachzuerwärmen“.
Wie ich schon weiter oben schrieb, ist eine konstante Temperatur über 6°C von Vorteil. Ein weiterer Vorteil, ist wenn bei dem Energieschöpfungsprozes keine Kondensation (Vereisung) eintritt.

Vereisung bedeutet in Verlust!

Diesen Verlust können wir durch Volumen ausgleichen. Ein Beispiel war das fließende Grundwasser, das anderes Beispiel genügend Speichervolumen.


Neuerdings gibt es aber noch die Geschichte mit dem Eis. Genauer gesagt habe ich mich damit etwa 2005 auseinandergesetzt. Ich hatte damals einen der Gründer persönlich kennengelernt und war von der Argumentation „Wir haben ein Supersolar System“ sehr angetan.
Solar ist ja nun mein Thema und etwa 1988 hatte ich mit einem Kunden schon ein solches begleitet, und Komponenten geliefert.
Aber nun war die Argumentation Speichervolumen verkleinern.
Das ist natürlich ein Thema!


Und von daher gehen wir in den Agregatszustand ... wir vereisen unseren Gühlschrank. Spätestens hier sind Ihre "Lebensmittel unbrauchbar" und ein Richter würde Ihnen sagen ...irgendwie taut meine Frau den Kühlschrank immer ab, aber wir können einen Sachverständigen beauftrage... der wiederum würde feststellen, das Sie die Betriebsanleitung nicht aufmerksam gelesen haben.
 

Aber egal, wir müssen natürlich dafür sorgen, das wir uns von dem Eis schnell trennen. Dafür haben wir eine Hydraulische Schaltung installiert, die das Eis von dem Wärmetauscher "sprengt", und somit das Eis herausfällt in einen Eissee. Jetzt kann durch Zugabe von Energie das Eis schmelzen und ...da es ja eigentlich Wasser ist... durch den Schmelzvorgang Wärmeenergie verbrauchen, um wieder zu Wasser zu werden.   


Machen wir uns also nichts vor, aus Eis Wärme zu erzielen … und es so dazustellen, ist schlicht und einfach nicht richtig.
Aber ein Medium nennen wir es Wasser das zu Eis wurde, kann natürlich mehr Kälte speichern als Wasser (wenn es nicht gefriert).

Verkannt oder verwechselt vielleicht sogar übersehen, darf nicht werden, das aus Wasser nur Eis werden kann wenn es gefriert. Zum Beispiel ein See friert im Winter zu. Hierzu wird keine zusätzliche Elektroenergie benötigt. Wollen wir aber im Hochsommer oder Herbst eine Schlittschuhbahn betreiben. Dann entsteht natürlich Abwärme, die jedoch aus dem Verdichterprozess der Wärmepumpe (Eismaschine) stammt und dieser Prozess  benötigt ordentlich Elektroenergie.
Denn ohne Elektroenergie würde nix verdichtet werden und somit keine Eisbildung (Schlittschuhbahn)!


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