[Back]

D. Lange:
"Bewertung der Leistungsfähigkeit von Wärmepumpen im Heiz- und Kühlbetrieb";
Supervisor: K. Ponweiser; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2018.

The use of mechanical vapor recompression heat pumps to provide process heat is currently
a much discussed topic. There are numerous national and international research projects
dedicated to this, and it is only a question of time before the required temperature level
as made technically possible by a heat pump will be quali ed for industrial requirements.
However, the necessary accompanying measures to transfer scienti c progress into practice
are limping behind general development. For instance, there is no satisfactory tool to answer
the basic question of what a heat pump, embedded in real-life technological and economic
framework condition, can actually do.
In this paper, an attempt is made to help close this gap. Building on the commonly known
key technical parameters of the heat pump cycle, this paper uses mostly diagram-based
approaches to investigate the relevant technical and economic parameters, culminating in
the relative energy conservation in heating and cooling operation, and - by the usage of
formula-based approaches for the absolute economic key gures - documents and validates
the results with a case study.
This paper aims to be a starting point for discussion, in order to unify the evaluation of
the performance of heat pump cycles. This is aimed at breaking down obstacles in the
practical implementation, and at the same time increase the acceptance of heat pumps in
the industrial sector.

Der Einsatz von Kaltdampf-Kompressionswärmepumpen zur Bereitstellung von Prozesswärme ist ein aktuell viel diskutiertes Thema, dem mehrere nationale und internationale
Forschungsprojekte gewidmet sind und es ist nur eine Frage der Zeit, bis die mit einer
Wärmepumpe technisch realisierbare Wärmenutzungstemperatur den betrieblichen Anforderungen
mehrerer Industriezweige genügen wird. Die erforderlichen begleitenden Maßnahmen um den wissenschaftlichen Fortschritt auch in die Anwendung transferieren zu
können, hinken der allgemeinen Entwicklung jedoch hinterher. So existiert beispielsweise
kein zufriedenstellendes Werkzeug, das eine schnelle und vor allem nachvollziehbare Beantwortung
der elementaren Fragestellung, was eine Wärmepumpe, eingebettet in die realen
technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen eines Unternehmens, zu leisten vermag,
erlaubt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist der Versuch unternommen worden, zur Schließung
dieser Lücke einen Beitrag zu leisten. Aufbauend auf den allgemein bekannten Kennzahlen
einer Kompressionsw armepumpe sind gr o tenteils diagrammbasierte Ans atze zur Ermittlung
der wesentlichen technischen und wirtschaftlichen Größen eines Wärmepumpenkreislaufs
bis hin zur relativen Energiekosteneinsparung im Heiz- und Kühlbetrieb abgeleitet und,
unter Berücksichtigung formelbasierter Zusammenhänge für die absoluten wirtschaftlichen
Größen, anhand eines Fallbeispiels dokumentiert und validiert worden.
Die vorliegende Arbeit versteht sich als Diskussionsgrundlage, um die Bewertung der Leistungsfähigkeit eines Wärmepumpenkreislaufs zu vereinheitlichen mit dem Ziel, Hemmnisse
auf Seiten der Anwendung abzubauen und im gleichen Zug die Akzeptanz von Wärmepumpen
im industriellen Umfeld zu erhöhen.

Kaltdampf-Kompressionswärmepumpen, Wärmenutzung, Energiekosteneinsparung