Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
a
b
c
Q
Q
Q
Temperatur T
Temperatur T
Kondensator
E
f
E
f
..
..
E
V
Komp.
Warmepumpe
Warmepumpe
E
i
E
i
W
Verdampfer
Temperatur T
0
Temperatur T
0
Q
0
Q
0
Q
0
Abb. 10.4
Das Arbeitsschema einer idealen Wärmepumpe (
a
) und einer realen Wärmepumpe (
c
).
b
zeigt die technische Realisierung. Es ist EV = Entspannungsventil für die Flüssigkeit, Komp. =
Kompressor für das Gas
Es ist daher äußerst inezient, diese thermische Energie aus einer Energieform umzuwan-
deln, die einen Exergiegehalt
є
i
≈
besitzt, wie zum Beispiel die elektrische Energie. Viel
ezienter ist es, die notwendige Anergie
A
=
Q
−
E
f
=
Q
(
−
є
f
)
der Umgebung zu entneh-
E
i
mittels einer
Wärmepumpe
6
hinzuzufügen, wie es in
Abb.
10.4
dargestellt ist. Der Energiewirkungsgrad, den eine verlustfreie Wärmepumpe auf
diese Weise erreicht, ist immer größer als eins. Zum Beispiel ergeben die Werte des obigen
Beispiels einen Wirkungsgrad
men und die Exergie
W
=
E
f
=
Q
W
=
T
Δ
T
≈ .
η
max
=
(10.8)
Im Prinzip ist die Wärmepumpe eine links herumlaufende
Dampfmaschine
, wie wir sie
in Abschn.
2.3.1
behandelt haben. Allerdings ist das Arbeitsmedium einer Wärmepumpe
nicht Wasser, sondern eine leicht siedende Flüssigkeit, wie zum Beispiel Freon (CCl
F
):
Die Energie wird beim Verdampfen der Flüssigkeit aufgenommen und beim Kondensieren
an die Raumheizung wieder abgegeben.
7
nächst geschieht die Verdampfung der Flüssigkeit bei der Temperatur
T
durch Aufnahme
der Verdampfungswärme
Q
aus der Umgebung in dem Verdampfer. Anschließend wird
das Gas in dem Kompressor adiabatisch verdichtet, dabei erhöht sich die Gastemperatur
6
Die Exergie wird der mechanischen Energie
W
der Wärmepumpe entnommen.
7
FreonisteinFCKWundverantwortlichfürdenAbbaudesOzonsinderoberenAtmosphäre. Daher
verwendet man heute als Wärmemedium Propan (C
H
)undButan(C
H
).
