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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.

Eine Erdwärmepumpe nutzt die stabile Temperatur des Erdreichs wenige Meter unter der Oberfläche, die unabhängig von der Umgebungstemperatur das ganze Jahr über relativ konstant bleibt (typischerweise 10–16 °C). Dies bietet einen deutlichen Effizienzvorteil gegenüber herkömmlichen Luftwärmepumpen, die Wärme mit Außenluft austauschen müssen, welche im Winter extrem kalt und im Sommer extrem heiß sein kann.

Das System besteht aus drei Hauptkomponenten: der Wärmepumpe selbst, einem flüssigen Wärmeträgermedium (dem sogenannten Erdwärmekollektor) und einem Luftverteilungssystem (Luftkanälen). Der Erdwärmekollektor ist ein System aus Rohren, üblicherweise aus hochdichtem Polyethylen, die in der Nähe des Gebäudes im Erdreich verlegt werden. Er kann in horizontalen Gräben oder vertikalen Bohrungen installiert werden. Im Winter zirkuliert eine Wasser- oder Frostschutzmittellösung durch diese Rohre, um Wärme aus dem Erdreich aufzunehmen und an die Wärmepumpe abzugeben. Die Wärmepumpe konzentriert diese Wärme und leitet sie an das Gebäude weiter. Im Sommer läuft der Prozess umgekehrt ab: Die Wärmepumpe entzieht dem Gebäudeinneren Wärme und gibt sie an die Flüssigkeit im Erdwärmekollektor ab, die sie dann an das kühlere Erdreich abgibt. Da der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle/Wärmesenke (dem Erdreich) und der gewünschten Raumtemperatur geringer und stabiler ist, arbeitet die Erdwärmepumpe mit einem deutlich höheren und konstanteren COP als vergleichbare Luftwärmepumpen.

UNESCO Nomenclature: 3313
Energietechnologie

Typ

Physikalisches System

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Lord Kelvins theoretisches Konzept der Wärmepumpe
  • die etablierte Nutzung des Dampfkompressionskältekreislaufs
  • 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)

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Verwandte Themen: Erdwärmepumpe, GSHP, Geothermie, Erdsonden, Wärmetauscher, Energieeffizienz, erneuerbare Heizung, COP, Erdwärme, HLK.

Historischer Kontext

Erdwärmepumpe (GSHP)

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

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