Heizungen mit geringer Entropieproduktion

[Ortograf-fr]

"Heizgeräte mit niedriger Entropie: Was sind sie?"
von Ortograf-fr, Juli 2008


In der Praxis sind Heizungen mit geringer Entropieproduktion im Wesentlichen die Wärmepumpe und Kraft-Wärme-Kopplung, mit anderen Worten die Kraft-Wärme-Kopplung.

Die Wärmepumpe ist von großem Interesse pädagogisch, weil es denen beweist, die es nicht hören wollen, dass der Wirkungsgrad einer Heizung viel mehr als 100% betragen kann.

Aber es ist die systematische Entwicklung von Kraft-Wärme-Kopplung, die den Verbrauch am besten minimiert Energieressourcen zum Heizen. In Frankreich gehen wir heute kaum noch den Weg.



A - Die Entropieproduktion ist eine Verschlechterung der Energie.

Es kommt insbesondere vor:

- wann immer elektrische, chemische oder mechanische Energie in Wärme umgewandelt wird: elektrische Heizungen, Heizungen mit herkömmlichen Brennstoffen, Reibung,

- und jedes Mal, wenn Wärme zwischen zwei Körpern bei unterschiedlichen Temperaturen ausgetauscht wird. Je größer der Temperaturunterschied ist, desto größer ist die Entropieproduktion.


B - Mit einer idealen Wärmepumpe würde eine Erwärmung ohne Entropieerzeugung erzielt

Erhitzen ohne Entropie ist unmöglich, aber sehr leicht vorstellbar.

Es ist diejenige, die von einer idealen Wärmepumpe bereitgestellt wird, die die bestmögliche Funktion hat, die man sich vorstellen kann.

Sein Elektromotor würde weder Reibung noch Joule-Effekt zeigen.

Und vor allem würde der Teil der Wärmepumpe, der zum Heizen der Wohnung verwendet wird, eine sehr wenig höhere Temperatur haben und praktisch gleich der der Wohnung sein, gleichzeitig mit dem Teil der Wärmepumpe, der zum Entziehen von Wärme aus der Wohnung verwendet wird Die Außentemperatur hätte eine sehr niedrige Temperatur, die praktisch der dieser Umgebung entspricht.

Mit anderen Worten: Die beiden von der Pumpe durchgeführten Wärmeaustausche würden jedes Mal mit einer infinitesimalen Temperaturdifferenz durchgeführt.


C - Eine Entropieproduktion entspricht einem Verlust an Energieressourcen

Physiker und Heizungsspezialisten wissen sehr gut, wie man den Wirkungsgrad einer solchen Anlage berechnet. Es kann als "theoretische Maximalausbeute" bezeichnet werden. Es kommt nur auf die beiden Temperaturen an: die der Luft, aus der die Wärme gewonnen wird, und die der Wohnung, die beheizt wird.

Nehmen wir einige quantifizierte Beispiele. Um eine Wohnung bei 20 ° C und einer Außentemperatur von 15 ° C zu halten, würde die Ausbeute 6000 betragen, mit anderen Worten XNUMX%.

Bei einer Außentemperatur von 10 ° C würde diese Ausbeute 30 betragen, dh 3000%.

Der Wirkungsgrad einer idealen Wärmepumpe ist daher normalerweise zehnmal höher als der von echten Wärmepumpen, was selbst drei- oder viermal höher ist als der Wirkungsgrad von 100% eines elektrischen Heizkörpers.

D - Heizen ohne Entropieproduktion: die neue ideale Referenz um die Leistung der realen Heizung zu messen

Der gesamte zusätzliche Verbrauch an echter Heizung im Vergleich zu einer idealen Wärmepumpe ist ein Verlust an Energieressourcen durch Erzeugung von Entropie.

Im zweiten vorherigen digitalen Beispiel kann die verbrauchte elektrische Energie niemals unter ein Joule fallen, um der Wohnung 30 Joule Wärme zuzuführen.

Wenn in diesem Beispiel die Heizung von einem elektrischen Heizkörper erzeugt wird, stellen 30 von 29 Joule, die von diesem Heizkörper verbraucht werden, einen Ressourcenverbrauch dar, der mit der Erzeugung von Entropie verbunden ist und den wir als solchen hoffentlich reduzieren können.

Die echte Wärmepumpe zeigt, dass wir es bereits besser können als ein Elektrokessel, da er etwa 10 Joule anstelle von 30 verbraucht, um die gleiche Heizung bereitzustellen. Die Bilanz ist jedoch immer noch zehnmal niedriger als die beste Benchmark-Bilanz, und wir können daher hoffen, dass wir noch viel besser abschneiden können.

Fazit: Ein Wirkungsgrad von 100%, der Erwärmung ohne Energieverlust bedeutet, ist nicht mehr das Ideal für die Erwärmung. Der ideale Wirkungsgrad einer Heizung ohne Entropieproduktion wird niemals erreicht, aber die Energieerträge der Heizung mit geringer Entropieproduktion übersteigen sehr weitgehend 100%, wie die Wärmepumpen zeigen, deren Ausbeuten üblicherweise dazwischen liegen 300% 400%.


E - Um die Produktion von Entropie zu minimieren, so viel wie möglich reduzieren
- die Anzahl der Energieumwandlungen
- die Anzahl der Wärmeaustausche
- und auch die Temperaturunterschiede die diesen Wärmeaustausch ermöglichen.

Dieser letzte Punkt hat eine unmittelbare praktische Konsequenz. Zum Heizen mit einer Wärmepumpe verbraucht ein Haus weniger Strom, wenn es für die Erwärmung durch Wasser mit 30 ° C im Boden ausgelegt ist, als wenn es für die Beheizung mit Wasser bei ausgelegt ist 60 ° C in Heizkörpern zirkulieren.


F - Alle herkömmlichen Heizgeräte sind mit einem guten Management der Energieressourcen nicht kompatibel

Wir haben oben gesehen, dass der 100% ige Wirkungsgrad eines elektrischen Heizkörpers tatsächlich extrem schlecht war. Für das Heizen mit herkömmlichen Brennstoffen ist dies fast genauso schlecht.

Dies liegt daran, dass der Wärmeaustausch mit sehr großen Temperaturunterschieden stattfindet. Die Erzeugung von Entropie entspricht der Tatsache, dass die Ausgangswärme "Hochtemperatur" -Wärme ist und dass sie in Form von Niedertemperaturwärme gefunden wird, um die Aufenthaltsorte zu erreichen.

Typischerweise kann die von Heizöl gelieferte Energie in einigen Fällen mechanische Energie mit einem Wirkungsgrad von mehr als 60% liefern, wie dies bei bestimmten Bootsmotoren der Fall ist. Dies bedeutet, dass die von diesem Kraftstoff gelieferte Energie a theoretische maximale Konvertierbarkeit mehr als 60%, um elektrische Energie zu geben.

Mit anderen Worten, Hochtemperaturwärme ist sicherlich schon vorhanden amputiert durch einen entropischen Haarschnitt im Vergleich zu elektrischer Energie, aber dieser Rabatt repräsentiert wenig im Vergleich zu dem, was auftritt, wenn sich die gleiche Wärmemenge verschlechtert, um zu den beheizten Räumlichkeiten zu gelangen.


G - Das Gerät, das die durch Erwärmung verursachte Entropieerzeugung am besten minimiert, ist die Kraft-Wärme-Kopplung.

In diesem Fall ist die verwendete Wärme einfach die Niedertemperaturwärme, die von einem Wärmekraftwerk oder einem Generator abgegeben wird.

Wir haben gesehen, dass es notwendig ist, die Anzahl der Energieumwandlungen, die Anzahl der Wärmeaustausche und die Temperaturunterschiede, die diese Wärmeaustausche ermöglichen, so weit wie möglich zu reduzieren, um die Entropieproduktion so weit wie möglich zu reduzieren.

Die KWK-Heizung erfüllt diese Bedingungen perfekt, da sie nur Niedertemperaturwärme, die oft als Wärmeabgabe bezeichnet wird, in eine andere Niedertemperaturwärme umwandelt, die für unsere Aufenthaltsorte erwünscht ist. Wir können davon ausgehen, dass die Ausgangswärme eine Rückgewinnung ist und dass dies praktisch der Fall ist kostenlos für die verbrauchten Energieressourcen.

Es entspricht gut den theoretischen Bilanzen der Erwärmung mit geringer Entropieproduktion.

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Dok. 472 - 2008 - 03

[Ahmed]

Ich bin kein Thermiker, aber ich kann nicht anders, als auf diesen merkwürdigen Text zu reagieren.

Das Ganze hinterlässt den unangenehmen Eindruck, dass der theoretische Aspekt den Autor so fasziniert, dass er die Realität vergisst.
Dieses Konzept der Entropie ist zwar interessant, führt uns jedoch schnell zu Überlegungen, die es kaum schaffen, diese Probleme zu verschleiern, anstatt neues Licht zu werfen.

Basierend auf dem Vergleich zwischen einem elektrischen Heizkörper mit einem Wirkungsgrad von 100% (per Definition) und einer Wärmepumpe zeigt sich, dass er unter guten Bedingungen in der Praxis ungefähr das Dreifache der absorbierten Energiemenge wiederherstellen kann.

Es bedeutet, viele Dinge zu vergessen:
Dieser 100% ige lokale Wirkungsgrad des elektrischen Heizkörpers hat keine große Bedeutung, da Verluste bei der Erzeugung und dem Transport von Elektrizität nicht berücksichtigt werden. Aufgrund dieser Verluste kommt nur ein Bruchteil, etwa ein Drittel, am Zähler an (die Ausbeuten variieren je nach Produktionsmethode, nuklear, die Mehrheit, wäre unwirksam, da bei niedrigem Druck * Transportverluste mit 10% bewertet würden im Durchschnitt).

Die GAP gewinnt also nur das zurück, was verloren gegangen ist: Hallo Entropie!

Und wieder versetze ich mich nur in gute Betriebsbedingungen: Bei etwas starker Kälte sinkt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe (Luft / Luft oder Luft / Wasser, am häufigsten) schnell und kann sogar unter dem liegen elektrische Heizung, wenn ein elektrischer Widerstand den Kondensator abtaut.

"Die Wärmepumpe ist von großem pädagogischem Interesse, da sie denjenigen, die sie nicht hören möchten, beweist, dass der Wirkungsgrad eines Heizgeräts viel höher als 100% sein kann."

Beachten Sie auch, dass ein Wasserstrahler, der allein betrachtet wird und von dem, was Sie wollen, beheizt wird, ebenfalls einen Wirkungsgrad von 100% hat. Es ist auch irrelevant, von Effizienz bei der Wärmeerzeugung zu sprechen, da es sich um die am stärksten verschlechterte Energieform handelt.

Ohne Absatz B zu kritisieren, in dem Annahmen erwähnt werden, die die nachfolgende Argumentation stützen sollen, kann man sich nicht vorstellen, dass die (klassische) GAP paradoxerweise einen außerordentlichen Ertrag erzielen würde, wenn sie nur zur Erzeugung von Wärme im Sommer verwendet würde und kalt im Winter ...

Lassen Sie uns über die Kraft-Wärme-Kopplung sprechen, bei der der Autor zu Recht interessante Möglichkeiten sieht: Aus der Tatsache, dass wir das zurückgewinnen, was normalerweise verloren geht, schließt der Autor fälschlicherweise, dass der Ertrag viel höher als 100% ist. Dies gilt nur in Bezug auf die Stromerzeugung mit Wärmeverlust, und diese Zahlen über 100% sind an sich absurd, da man nicht hoffen kann, mehr aus einem Brennstoff zu ziehen, als er enthält.

Ich hatte die gleiche logische Abweichung beim Brennwertkessel bemerkt: Die Rückgewinnung der latenten Wärme des Wasserdampfes ermöglicht es, sich diesem Wert etwas mehr anzunähern, ihn nicht zu erreichen und noch weniger übertreffen. Nehmen wir an, es ist ein Geschäftsansatz ...

* Wenn Sie zuverlässige Quellen haben, die diese Daten bestätigen oder widerlegen, bin ich interessiert.

[Andre]

Hallo

Es bedeutet, viele Dinge zu vergessen:
Dieser 100% ige lokale Wirkungsgrad des elektrischen Heizkörpers hat keine große Bedeutung, da Verluste bei der Erzeugung und dem Transport von Elektrizität nicht berücksichtigt werden. Aufgrund dieser Verluste kommt nur ein Bruchteil, etwa ein Drittel, am Zähler an (die Ausbeuten variieren je nach Produktionsmethode, nuklear, die Mehrheit, wäre unwirksam, da bei niedrigem Druck * Transportverluste mit 10% bewertet würden im Durchschnitt).

Es ist ein wenig stark das 1/3, das ankommt, vielleicht für ein Wärmekraftwerk, aber einen Hydraulikdamm? Die Leitungsverluste sind selbst über 1000 km nicht so groß

Ich denke, es ist notwendig, einen elektrischen Widerstandskalorifer und eine Wärmepumpe vom Haushaltszähler zu vergleichen.
3 zu sagen ist unter idealen Bedingungen, im Durchschnitt sind es 2, manchmal 2,5, was bereits besser ist als eine einfache Heizbeständigkeit.
Interessant ist bereits die Reduzierung des Heizverbrauchs um 50%.

Sie vergessen das Wasser / Luft-System. Das Wasser der Erde ist immer bei 12 ° C, auch wenn es draußen -25 ° C ist und die Wasser / Luft-Thermopumpe effizient ist. Zunächst müssen Sie die Luft nicht auf 40 ° C erwärmen Ein System mit 32 c 'Wasser reicht in der Belüftung aus, um ein Haus auf 25 c zu heizen

Ich habe dieses System seit fast 20 Jahren und ich lebe in einem Klima, in dem es manchmal um -30 mit 6,6 kW Leistung sinkt, die das ganze Haus zusätzlich zur Sommerklimaanlage heizt.

André

[minguinhirigue]

Bei Brennwertkesseln ist die Tatsache, dass die Ausbeuten jetzt mehr als 100% betragen, verglichen mit dem niedrigeren Heizwert.

Es handelt sich um einen Betrug, da die PCI die Energie, die durch die Verbrennung auf die Verdampfung von Wassermolekülen übertragen wird, nicht berücksichtigt. Der beste Brennwertkessel bleibt daher im Vergleich zur höheren Heizleistung unter 100% Wirkungsgrad.

In Bezug auf die verrückte Idee der Kraft-Wärme-Kopplung mit einem Wirkungsgrad von mehr als 1 scheint ortograf_fr darüber zu sprechen. Was er sagt, ist eher wie: "KWK ist freie Wärme, da es die" Ablehnung "einer anderen Nutzung ist ..."

Dennoch gibt es einige Modeerscheinungen, die sich gerne Brennstoff- und KWK-Wärmepumpensysteme vorstellen:

Dieses Shaddock-System ist ein Kraft-Wärme-Koppler, der eine Wärmepumpe betreibt. Ohne Berücksichtigung der Temperaturen und insbesondere der Temperaturunterschiede, die für den Betrieb dieser Technologien in Serie spezifisch sind, kann man davon träumen, mit einer Wärmepumpe, 100, aus 60 Wh, bis zu 40% "edel" und 60% thermisch zu ziehen % edel werden unter realen Bedingungen bis zu 300% thermisch (COP von 6 für die besten handelsüblichen Wasser / Wasserpumpen). Entweder insgesamt werden durch die Rückgewinnung von Kalorien aus dem KWK 330 Wh Wärmeenergie erzeugt, die durch die Verbrennung von 100 Wh Primär ...

Noch verrückter war das angebotene Auto auf dem forum, die von einer Batterie betrieben wird, die eine Wärmepumpe aktiviert, die einen Motor heizt, der Strom für die Batterie und für das Vorrücken des Autos erzeugt ... Die Bilanz der Rückgaben wird mit Ausnahme dessen geführt Wir berücksichtigen die vielen Grenzen in Bezug auf Temperaturen und Temperaturunterschiede im Betrieb: niedrige thermische Amplitude für einen guten Wirkungsgrad der Wärmepumpe, große Amplitude für einen guten Wirkungsgrad des Motors! Es ist nicht im Begriff, sich umzudrehen ...

[Christophe]

Ich habe nicht alles gelesen (eigentlich nichts), aber der Titel lässt mich an die PACES denken ...

Wärmepumpe mit spontanem Durchfluss.

Wussten Sie schon? Ansonsten ist es da drüben: http://www.new-energy-paces.com/

Für diejenigen, die keine Angst haben, laden Sie dieses Dokument herunter und lesen Sie es: http://www.new-energy-paces.com/brevet.zip

das Auto auf dem angeboten forum, die von einer Batterie betrieben wird, die eine Wärmepumpe aktiviert, die einen Motor erwärmt, der Strom für die Batterie und zum Fahren des Autos erzeugt

Verdammt, ich habe vermisst, dass ich denke ... wo war es?

[minguinhirigue]

https://www.econologie.com/forums/voiture-el ... t2057.html

Hier besteht die Idee darin, mit diffuser Sonnenenergie in der Atmosphäre zu arbeiten, Kalorien zu erfassen, um ein oder zwei Stirlingmotoren zu aktivieren ...

Abgesehen davon, dass, wie oben angegeben, keine Klarstellung zur Kompatibilität von Technologien erfolgt ...

[Christophe]

Ah, es stammt aus dem Jahr 2006, eine gute Auseinandersetzung mit dem Thema in der Perspektive!

[Ahmed]

Vielen Dank, André, für Ihre interessanten Überlegungen. Ich denke, dass unsere Unterschiede, die nur offensichtlich sind, einfach das Ergebnis eines anderen Kontextes sind.

Vielleicht haben Sie nicht bemerkt, dass ich mich bemüht habe, den Gültigkeitsbereich meiner Bemerkungen abzugrenzen. Dies ist die französische Situation, in der die Kernenergie weitgehend vorherrscht und die häufigste Art von Wärmepumpe Luft / Luft ist. In Kanada sind die Daten angesichts des Wasserkraftpotenzials offensichtlich radikal unterschiedlich.

Ich denke, man muss eine elektrische Widerstandswärmepumpe und eine Wärmepumpe vom Haushaltszähler vergleichen.

Für den Verbraucher mag dies zutreffen, aber aus ökologischer (und sogar technischer) Sicht kommt es auf die gesamte Kette der Stromerzeugung / des Stromverbrauchs an.

Zu sagen, 3 ist unter idealen Bedingungen, im Durchschnitt sind es 2, manchmal 2,5, was bereits besser ist als ein einfacher Heizwiderstand ...

Ich sagte 3 "unter guten Bedingungen", weil es in der Tat viel häufiger unten ist.

Interessant ist bereits die Reduzierung des Stromverbrauchs zum Heizen um 50% ...

Im französischen Kontext und aufgrund der Arten der Stromerzeugung ist es bedauerlich, eine "edle" Energie zu verwenden, um Wärme zu erhalten, die eine verschlechterte Form darstellt. Was mehr mit einer geringen Ausbeute ist.
Wenn die Kosten für die elektrische Heizung die Nutzer davon abhalten, würde die Verallgemeinerung der Nutzung der GAP aufgrund des geringeren Verbrauchs nur den Stromverbrauch steigern und den Gesamtverbrauch erhöhen.
Zusätzlich zu den Gesamtauswirkungen * sehe ich auch den Nachteil, dass es für den mit diesem System verbundenen Benutzer unmöglich ist, sich je nach zukünftigen Möglichkeiten oder Einschränkungen für andere Lösungen zu entscheiden.

* Ein intensiver Rückgriff auf elektrische Heizung setzt einen weiter entwickelten Nuklearpark sowie den häufigeren Rückgriff auf die traditionellen Wärmekraftwerke voraus, um den Spitzenwerten des Winterstromverbrauchs selbst aufgrund der auftretenden Temperaturschwankungen zu begegnen.