Mein Zukunft Bau

Regelstrategien zum wirtschaftlichen Einsatz von Wärmepumpen im bivalenten Betrieb

Projektnummer

F20-10-1-156; 10.08.18.7-11.21

 

Laufzeit / Status

09.2011 - 07.2015 / abgeschlossen

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Projektdetails

Beteiligte

RWTH Aachen, Lehrstuhl für Baubetrieb und Gebäudetechnik, Prof. Dr.-Ing. Marten F. Brunk, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing Georg Form , Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074 Aachen
RWTH Aachen, Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck, Mathieustr. 30, 52074 Aachen

 

Cluster

Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Gebäude- und Quartiersbereich

Projektbeschreibung

Gebäude in Deutschland verursachen einen nennenswerten Anteil am Gesamtprimärenergieverbrauch von ca. 40% der BRD. Um die geplanten CO2 Einsparungen zu erreichen, ist eine Bedarfsreduzierung der Gebäude erforderlich. Neben der Optimierung von Gebäudehüllen, kann der Einsatz primärenergiesparender Erzeugungssysteme zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs beitragen. Wärmepumpen stellen eine Möglichkeit dar, den Primärenergieverbrauch durch Einsatz regenerativer Erdwärme zu reduzieren, jedoch ist die Reduktion des relevanten CO2-Ausstoßes und die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe stark von der Jahresarbeitszahl abhängig, welche im wesentlichen durch die Systemtemperaturen und die Wärmequellentemperaturen bestimmt ist. Beide Temperaturen schwanken jahreszeitlich auf Grund unterschiedlicher Einflüsse (z.B. Außentemperatur und Sonnenstrahlung) und Nutzergewohnheiten.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine neuartige Regelstrategien für große Erzeugungsanlagen entwickelt und simulatorisch ausgewertet, welche den bivalenten Einsatz einer Wärmepumpe dahingehend optimiert, dass Zeiträume unwirtschaftlicheren Betriebs (geringe Leistungszahl) automatisch erkannt werden, um auf einen ökonomisch oder ökologisch günstigeren Erzeuger umzustellen und so im Jahresverlauf günstigere Gesamt-Arbeitszahlen zu erreichen.

Mittels validiertem Simulationsmodell wurde ein realer Lastgang hinsichtlich der Wirkung des veränderten Regelungsansatzes untersucht. In einer Parametervariation konnten die Einflüsse wesentlicher Parameter auf die Ergebnisse beurteilt und Anwendungsgrenzen definiert werden. Die aus einer Realanlage abgeleiteten Rahmenbedingungen führen bei unterschiedlicher Parametrierung von Systemtemperaturen, Wärmequelle und Wärmepumpenkennlinien zu 5 % bis 8 % Einsparung durch eine ökonomische Optimierung. Durch unterschiedliche Energiepreisszenarien können zwischen 0,5 % und 14 % eingespart werden. Die CO2 Emissionseinsparungen fielen in allen Parametervariationen sehr gering aus.

Schlagwörter

Wärmepumpe, Wärmeversorgung, Kälteversorgung, simultanes Heizen und Kühlen, bivalenter Betrieb, Regelstrategie, Wirtschaftlichkeit, Einflussparameter, Anlagensimulation

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