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SI/502144
HP-source – Integrationsmöglichkeiten von Wärmequellen
Zusammenfassung
Bei steigender Anzahl von Wärmepumpen sind für eine hohe Effizienz ergiebige Wärmequellen mit möglichst hohen Temperaturniveaus erforderlich. Für grössere Gebäude können sich hinsichtlich der Erschliessung der Wärmequelle Einschränkungen ergeben, insbesondere bei Bestandsgebäuden, und somit eine Nutzung von mehreren Wärmequellen günstig sein, speziell, wenn sich Synergien zwischen den einzelnen Quellen ergeben. Es werden günstige Kombinationen von Wärmequellen identifiziert und hinsichtlich Effizienz und Einbindung in das Gesamtsystem mittels Simulationen bewertet. Die Ergebnisse ausgewählter Kombinationen werden an Feldmessungen verifiziert und Empfehlungen abgeleitet. Weiterhin werden die Kosten der Kombinationen von Wärmequellen untersucht, um auch eine Einschätzung der Wirtschaftlichkeit zu geben. Damit soll zur Erhöhung der Marktanteile von Wärmepumpen in Gebäuden grösserer Leistung beigetragen werden.
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Publikationen / Ergebnisse
Wärmepumpen nutzen in der Regel Umweltwärme aus einer einzigen Quelle. Ein Forschungsprojekt der Ostschweizer Fachhochschule zeigt nun: Gerade bei der Versorgung grösserer Bestandsbauten kann es sinnvoll oder sogar notwendig sein, die Wärme von zwei Quellen heranzuziehen. Das kann zwar zu komplexeren Anlagen führen, bringt in vielen Fällen aber energetische und auch finanzielle Vorteile mit sich.
Schlussbericht
Mit einem massiven Ausbau von Wärmepumpen werden für eine hohe Effizienz auch gute Wärmequellen benötigt. Insbesondere im höheren Leistungsbereich ab 50 kW und bei dichter Bebauung weisen einzelne Wärmequellen wie die Aussenluft oder das Erdreich Einschränkungen hinsichtlich Lärm respektive Platz und Bohrtiefe auf. Im Projekt HP-source wurden Integrationsmöglichkeiten von Wärmequellen anhand von Systemsimulationen mit dem Ziel untersucht, die Einschränkungen zu umgehen und einen monovalenten Wärmepumpenbetrieb mit hoher Effizienz zu ermöglichen. Dabei wurde auf zwei Strategien fokussiert: Einer Spitzenlastdeckung, bei der beide Quellen auf einen Teil der Leistung ausgelegt und die Erdreich-quelle für die Spitzenlast im Winter zugeschaltet wird, sowie einer Regeneration, bei der die Erdreichquelle im Sommer und in der Übergangszeit durch eine zweite Quelle regeneriert wird, die im Sommer auch allein betrieben werden kann. Dabei wurde festgestellt, dass mit beiden Strategien Einschränkungen von Einzelquellen umgangen und durch Synergien und Auslegungsvorteile zwischen den Quellen Effizienz- und Kostenvorteile genutzt werden können, die die Zusatzkosten für die Integration einer zweiten Quelle sogar überkompensieren können, was Mehrquellensysteme auch für einen Einsatz ohne Einschränkungen interessant macht. Bei reiner Spitzenlastdeckung kann die Erdreichquelle überproportional kleiner ausgelegt wer-den, und mit Regeneration lassen sich Sondenfelder ebenfalls deutlich kleiner dimensionieren, was Platz- und Bohrtiefenbeschränkungen entschärft und Lärmeinschränkungen auf Luftseite beseitigt. Abhängig vom Preisniveau ist eine Integration auch wirtschaftlicher als fossile Spitzenlastdeckung. Es ist daher sinnvoll, bei grösseren Anlagen immer auch Mehrquellensysteme im Planungsprozess zu untersuchen und die Planungsverfahren für Mehrquellenintegration weiterzuentwickeln, um die Praxisverbreitung zu erhöhen.
Projektdetails
- Forschungsstelle
- BFE
- Projektstatus
- Abgeschlossen
- Projekttyp
- Forschungsprojekt
- Startdatum
- 2020-10-31
- Enddatum
- 2023-11-29
- Bewilligte Gesamtkosten
- CHF 110000.00
- Sektion
- Wärmepumpen und Kältetechnik
- NABS Politikbereich
- Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie