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Cool2Regen – Aktives Kühlen von Gebäuden mit Wärmepumpen und Erdsonden für hohe Regenerationsgrade

Résumé

Wärmepumpen mit Erdwärmesonden sind effiziente Wärmeerzeuger und können daher einen entscheidenden Beitrag zur Verminderung der CO2 Emissionen des Schweizer Gebäudeparks leisten. Reversibel betrieben können sie auch zur Deckung des steigenden Kältebedarfs der Gebäude eingesetzt werden. Die SIA 180 fordert aber passive und nicht aktiven Massnahmen für den Wärmeschutz. In diesem Projekt wird untersucht, unter welchen Bedingungen eine aktive Kühlung energetisch und ökonomisch sinnvoll ist. Dabei werden hohe Regenerationsgrade vorausgesetzt und ganze Quartiere betrachtet.

Textes supplémentaires

Publikationen / Ergebnisse

Die aktive Kühlung von modernen Neubauten kann zukünftig dazu eingesetzt werden, Erdwärmesonden substanziell zu regenerieren. Bei Bestandsgebäuden reicht der steigende Kühlbedarf alleine jedoch nicht aus, um hohe Regenerationsgrade zu erreichen. Das vorhandene (nicht genutzte) PV-Potential in den untersuchten Gebieten ist in der Tagesbilanz wesentlich höher als der benötigte Strombedarf für die aktive Kühlung zur Regeneration der Erdwärmesonden. Die ersten Auswertungen aus den untersuchten Quartieren zeigen eine gute Deckung von PV-Produktion und Bedarf. In den Quartieren konnten je nach Szenario 60-80% des elektrischen Bedarfs durch PV-Strom gedeckt werden. Besonders in den Abendstunden wird jedoch zur Raumkühlung noch Energie benötigt, welcher durch die direkte PV-Produktion (ohne Einsatz von Speichern) nicht gedeckt werden kann. Analysen von Beispielquartieren zeigen, dass ein vollständiger Ersatz der Wärmeerzeuger mit Erdsonden-Wärmepumpen zur einer starken gegenseitigen Beeinflussung der Sonden und zu einer starken Langzeitauskühlung des Untergrundes führen würde. Die Regeneration mit aktiver Kühlung kann diesem Effekt etwas entgegenwirken. Besonders in dicht besiedelten Gebieten mit vielen Bestandesbauten würde aber trotz Regeneration mit aktiver Kühlung eine bedenkliche Langzeitauskühlung bestehen bleiben.

Schlussbericht

Die aktive Kühlung von modernen Neubauten kann zukünftig dazu eingesetzt werden, Erdwärmesonden substanziell zu regenerieren. Bei Bestandsgebäuden reicht der steigende Kühlbedarf alleine jedoch nicht aus, um hohe Regenerationsgrade zu erreichen. Das vorhandene (nicht genutzte) PV-Potential im Sommer in den untersuchten Gebieten ist in der Tagesbilanz wesentlich höher als der benötigte Strombedarf für die aktive Kühlung zur Regeneration der Erdwärmesonden. In den betrachteten Quartieren könnte je nach Szenario 60-80% des elektrischen Bedarfs direkt durch PV-Strom gedeckt werden, ohne dass Massnahmen zur Erhöhung der Eigendeckung – zum Beispiel Kältespeicher - mit einbezogen wurden. Analysen von Beispielquartieren zeigen, dass ein vollständiger Ersatz der Wärmeerzeuger mit Erdsonden-Wärmepumpen zu einer starken gegenseitigen Beeinflussung der Sonden und zu einer starken Langzeitauskühlung des Untergrundes führen würde. Die Regeneration mit aktiver Kühlung kann diesem Effekt entgegenwirken. In weniger dicht besiedelten Quartieren mit effizientem Gebäudestandard kann dadurch eine kritische Langzeitauskühlung verhindert werden. In dicht besiedelten Gebieten mit geringem Sanierungspotenzial würde aber trotz Regeneration durch aktive Kühlung eine signifikante Langzeitauskühlung bestehen bleiben, und es wären zusätzliche Regenerationsmassnahmen nötig, um vollständig auf Erdwärmesonden-Wärmepumpen umzusteigen.

Détails du projet

Office de recherche
BFE
Statut du projet
Abgeschlossen
Type de projet
Forschungsprojekt
Date de début
2020-11-14
Date de fin
2022-06-29
Coûts totaux approuvés
CHF 122400.00
Section
Gebäude und Städte
Domaine politique NABS
Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie

Catégories

Heating, cooling and ventilation technologies Energie in Gebäuden Anwendungsorientierte Forschung

Labels

F+E Gebäude und Städte