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Erdwärmepumpe (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Erdwärmepumpensystem in der Wohnenergietechnologie-Anwendung.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Erdwärme Pumpe Eine Erdwärmepumpe (GSHP) ist ein Heiz- und Kühlsystem, das Wärme aus dem Erdreich bezieht oder an dieses abgibt. Sie nutzt die relativ konstante Temperatur des Erduntergrunds als Wärmequelle im Winter und als Wärmesenke im Sommer. Dank dieser hohen thermischen Trägheit sind Erdwärmepumpen hocheffizient und weisen hohe und stabile Leistungszahlen (COP) auf.

Erdwärme Pumpe system capitalizes on the stable temperature of the earth a few meters below the surface, which remains relatively constant year-round (typically 10-16°C or 50-60°F) regardless of the ambient air temperature. This provides a significant efficiency advantage over conventional air-source heat pumps, which must exchange heat with outdoor air that can be extremely cold in winter and hot in summer.

The system consists of three main parts: the heat pump unit itself, a liquid heat exchange medium (the ‘ground loop’), and an air delivery system (ductwork). The ground loop is a series of pipes, commonly made of high-density Polyethylen, buried in the ground near the building. It can be installed in horizontal trenches or vertical boreholes. A water or antifreeze solution is circulated through these pipes to absorb heat from the ground in winter and transfer it to the heat pump. The heat pump then concentrates this heat and delivers it to the building. In summer, the process is reversed: the heat pump extracts heat from the building’s interior and transfers it to the fluid in the ground loop, which then dissipates it into the cooler earth. Because the temperature difference between the source/sink (the ground) and the desired indoor temperature is smaller and more stable, the GSHP operates with a much higher and more consistent COP than its air-source counterparts.

UNESCO Nomenclature: 3313
Energietechnologie

Typ

Physikalisches System

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Lord Kelvins theoretisches Konzept der Wärmepumpe
  • die etablierte Verwendung der Dampfkompressionskältekreislauf
  • Fortschritte in der Bohrtechnologie für Wasserbrunnen und Bergbau
  • Entwicklung langlebiger Kunststoffrohrmaterialien wie Polyethylen

Anwendungen

  • Hocheffiziente Heizung und Kühlung für Wohngebäude
  • Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen für große Gewerbegebäude wie Schulen und Büros
  • Fernwärme- und Fernkältenetze
  • Temperaturregelung in landwirtschaftlichen Gewächshäusern
  • industrielle Prozesswärme und -kühlung, bei denen stabile Temperaturen erforderlich sind

Patente:

  • US Patent 2533447 (Robert C. Webber, 1950)

Potenzielle Innovationsideen

  • thermisch optimierte Verpressmörtel für vertikale Bohrungen zur Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen der Schleife und dem Erdreich
  • Richtbohrverfahren zur Installation von Erdschleifen mit minimaler Oberflächenbeeinträchtigung, ideal für die Nachrüstung bestehender Gebäude
  • Hybride Wärmepumpensysteme, die einen Kühlturm oder einen Solarthermiekollektor zur Unterstützung bei Lastspitzen integrieren
  • ‘energy pile’ foundations that integrate ground loop pipes directly into a building’s structural piles
  • Direktaustausch-(DX)-GSHP-Systeme, die das Kältemittel direkt durch verlegte Kupferrohre zirkulieren lassen und so den Wasserkreislauf eliminieren.
  • Dezentrale Wärmekraftwerke für ganze Stadtviertel, die wie ein Wärmekraftwerk funktionieren
  • Erdwärmepumpensysteme, die die Abwärme der Sommerkühlung im Erdreich speichern, um sie zur Winterheizung zu nutzen.
  • Drahtlose Sensoren, die in die Erdschleife integriert sind, überwachen die thermische Leistung in Echtzeit.
  • Integration mit Fußbodenheizungssystemen für maximalen Komfort und höchste Effizienz
  • Mobile GSHP-Einheiten zur temporären Klimatisierung auf Baustellen oder bei Veranstaltungen im Freien
Verwandte Themen: Erdwärmepumpe, GSHP, Geothermie, Erdsonden, Wärmetauscher, Energieeffizienz, erneuerbare Heizung, COP, Erdwärme, HLK.

Historischer Kontext

Erdwärmepumpe (GSHP)

1940
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1948
1950
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1945-01-01
1949
1950
1950
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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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