IEA HPP Annex 32 Economical heating and cooling systems for low energy houses:

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1 IEA HPP Annex 32 Economical heating and cooling systems for low energy houses: Info-Tag für Wärmepumpen-Hersteller Wien, Andreas Zottl Energy Department Sustainable Thermal Energy Systems

2 IEA HPP Annex 32 Teilnehmer Laufzeit: Länder (Projektleitung) Projekttreffen TU Graz März 29 2

3 IEA HPP Annex 32 Projektstruktur Task 1: Stand der Technik, Markteinführung Task 2: Systembeurteilung und Prototypentwicklung Task 3: Feldtest Funktionalität und Performance Ableitung von Optimierungspotenzialen, Weiterentwicklung, Bestanlagen aus Feldergebnissen Task 4: Auslegungshinweise Auslegungshinweise als Ergebnis von Task 2 and Task 3 3

4 IEA HPP Annex 32 Nationale Projekte Überblick nationale Beiträge Entwicklung einer integrierten 3-5 kw CO 2 -S/W WP / Feldmessung 11 Anlagen Auslegung und Feldtest von 2 EQuilibrium (Nettonullenergie-)Häusern in Québec Standardsysteme für energieeffizientes Heizen und Kühlen mit WP, 2 Feldmessungen Feldtest von ~1 Wärmepumpen für Heizung/WW in Niedrigenergiehäusern Einsatz von Luft-Luft Wärmepumpen in Niedrigenergiehäusern in Frankreich Wärmepumpen in Niedrigenergiehäusern in kaltem Klima (erdgekoppelt) und moderatem Klima (Luftsystem) Marktentwicklung für Niedrigenergiehäuser in Verbindung mit Wärmepumpen Wärmepumpen für kaltes Klima und Konzepte für natürliche Kältemittel Systemvergleich Wärmepumpen für Anforderungen von Niedrigenergiehäusern Entwicklung einer hochintegrierten Wärmepumpe für Nettonullenergiehäuser (Funktionen Heizen, WW, Lüftung, Kühlung, Be-/Entfeuchtung) 4

5 Annex Teilnehmer: Annex 32 Projekt Österreich Überblick Institut für Wärmetechnik, TU Graz, Austrian Institute of Technology, Wien IWT: Entwicklung einer Wärmepumpe im Leistungsbereich 3-5 kw Bewertung von 3 Kältemitteln und 3 Systemkonfigurationen Festlegung der Systemkonfiguration und des Kältemittels Bau eines Prototypen und Vermessung auf dem Prüfstand Systemsimulationen für den Jahresnutzungsgrad (JNG) und Regelung AIT: Feldtest von 9 Wärmepumpenanlagen für Heizung und Warmwasser Feldtest von 2 erdreichgekoppelten Kompaktgeräten installiert in Passivhäusern 5

6 Annex 32 Projekt Österreich Konzept Prototyp Pufferspeicher mit Schichteneinkopplung Heizungsrücklauf Zweigeteilter Gaskühler (GC) für kombinierte Erzeugung von Niedertemperatur- Heizungswasser (~35 C) und Hochtemperatur-WW (~55 C) WW-Erzeugung im Durchlauf mittels Plattenwärmetauscher Möglichkeit von simultaner WW-Erzeugung im Heiz- und Kühlbetrieb Hydraulik aktive/passive Kühlung WW-Ladung Erdreich WP - Kältekreis GC 2 GC 1 55 C 35 C WW-Kreis HX WW HX cool1 Hydraulik aktive Kühlung HX cool2 Fussboden-Kreis Quelle: Institut für Wärmetechnik, TU Graz 6

7 Prototyp am Institut 7

8 Monitoring 9 Standardanlagen 2 Kompaktgeräte für Heizen, Kühlen und Lüftung in Passivhäusern 8

9 Nr. Ort Peronenanzahl Heizleistung [kw] System Anlagenüberblick Standardanlagen 1 Weinzierl 4 11,8 B/W 2 Lengenfeld 5 11,8 B/W 3 Felling 4 11,8 B/W 4 Behamberg 4 8, B/W 5 St. Peter/Au 6 19,4 W/W 6 Bad Vöslau 4 1,3 A/W 7 Klein Meiseldorf 5 33, A/W 8 Ohlsdorf 4 15,1 DX/W 9 Rutzenmoos 2 8,3 A/W Kompaktgeräte 1 Hitzendorf 2 3,3 B/W 11 Judendorf 2 3,3 B/W Quelle: Google Maps 9

10 Systemgrenzen SPF2 dient für den Vergleich der Anlagen SPF1/SPF2/SPF3 wird nur für die Kompaktgeräte berechnet SPF 1 Q SH Q E DHW el Q air SPF 2 Q SH E el Q DHW E Q B _ pump air SPF 3 E el Q E SH B _ pump Q DHW E fan Q air E SH _ pump 1

11 No. 1: B/W No. 2: B/W No. 3: B/W No. 4: B/W No. 5: W/W No. 6: A/W No. 7: A/W No. 8: DX/W No. 9: A/W No. 1: B/W No. 2: B/W No. 3: B/W No. 4: B/W No. 5: W/W No. 6: A/W No. 7: A/W No. 8: DX/W No. 9: A/W [kw] Standardanlagen Heizleistung Wärmepumpe heat pump size Verhältnis Heizung / Warmwasserbereitung Energy out put 35, 3, 25, Heizlast berechnet Heizleistung der WP 1% 8% 2, 15, 1, 6% 4% 5,, 2% % Warmwasserbereitung Heizung heat pump system [-] heat pump system [-] 11

12 No. 1: B/W No. 2: B/W No. 3: B/W No. 4: B/W No. 5: W/W No. 6: A/W No. 7: A/W No. 8: DX/W No. 9: A/W 2, 22, 24, 26, 28, 3, 32, SPF [-] SPF2 Heizung [-] Standardanlagen Jahresarbeitszahlen* *Seasonal Performance Factor (SPF) berechnet nach Systemgrenze SPF2 Seasonal performance factor Jahresarbeitszahlen abhängig vom Temperaturhub* *Temperaturdifferenz WNA / WQA Seasonal performance factor SPF2 gesamt SPF2 Heizung SPF2 Warmwasserbereitung 5, 4,5 4, 3,5 3 3, 2 2,5 1 2, 1,5 1, Temperaturhub [K] heat pump system [-] 12

13 Nr. spez. Heizleistung Heizleistung beheizte Fläche Gebäudekonstruktion Inbetriebnahme Leistung der WP Luft / Wasser Sole / Wasser Wasser / Wasser Dirketverpampfer / Wasser Horizontaler Kollektor Vertikaler Kollektor Fußbodenheizung Wandheizung Radiator Brauchwasserbereitung mit der WP Brauchwasserbereitung mit seperater WP Komfortlüftung Ergebnisse der Feldmessungen der Kompaktgeräte drexel und weiss x²: Heizung, Brauchwasserbereitung, Lüftung und Passivekühlung Objekt Wärmepumpe Wärmequelle Wärmesenke - W/m² kw m² - - kw m² m² ,8 18 leicht 28 3,3 x x 8, x x ,5 21 leicht 28 3,3 x x 13, x x 13

14 Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) Messzeitraum: Oktober 8 September 9 Einfamilienhaus Wohnfläche: 21 m² (144 m² + 66 m²) System: B/W + kontrollierte Wohnraumlüftung Heizlast: 3,5 kw Fußbodenheizung: 13 m² + Bauteilaktivierung für Kühlung Quelle: drexel und weiss El. Energie Wärmepumpe: 1816 kwh El. Energie Hilfsantriebe: 823 kwh Wärmeabgabe Heizung: 5823 kwh Wärmeabgabe Brauchwasser: 1539 kwh Wärmeabgabe Lüftung: 919 kwh 14

15 Betriebsstunden [h] Betriebsstunden [h] Betriebsstunden [h] Betriebsstunden [h] Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) Verteilung der Temperaturen im Heizbetrieb Verteilung der Temperaturen im Brauchwasserbetrieb 6 VL Heizung 4 VL Warmwasser Temperatur [ C] RL Heizung Temperatur [ C] Temperatur [ C] RL Warmwasser Temperatur [ C] 15

16 Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) AUL-Vorerwärmung durch Unterkühler ( ) Quelle: Eigendarstellung drexel und weiss von AIT-Messdaten Quelle: drexel und weiss 16

17 Betriebsstunden [h] Betriebsstunden [h] Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) Soletemperatur im Dezember 8 Ende April 9 Verteilung der Soletemperatur 1 Eintritt WQA (Fall Heizung u. Warmwasser) Temperatur [ C] Austritt WQA (Fall Heizung u. Warmwasser) 1 5 Quelle: Eigendarstellung drexel und weiss von AIT-Messdaten Temperatur [ C] 17

18 Betriebsstunden [h] SPF [-] Betriebsstunden [h] Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) 15 1 SPF Cooling 6 4 VL Kühlen 5 2 Oct8 Nov8 Dec8 Jan9 Feb9 Mar9 Apr9 May9 Jun9 Jul9 Aug9 Sep9 Month Temperatur [ C] RL Kühlen Passivkühlung Mai 9 September 9: Temperatur [ C] 189 kwh Quelle: Eigendarstellung drexel und weiss von AIT-Messdaten 18

19 SPF [-] Energy [kwh] 2 Kompaktgerät Monitoring Judendorf (11) Energy input & output Energy input heat pump compressor Energy input ventilation and pumps Energy output air Energy output domestic water Energy output heating Energy output cooling Oct8 Nov8 Dec8 Jan9 Feb9 Mar9 Apr9 May9 Jun9 Jul9 Aug9 Sep9 Month Comparison of SPFs SPF 1 5 SPF 2 SPF Oct8 Nov8 Dec8 Jan9 Feb9 Mar9 Apr9 May9 Jun9 Jul9 Aug9 Sep9 Month SPF1 gesamt: 4.6 SPF2 gesamt: 4.1 SPF2 Heizung: 4.3 SPF2 Brauchwasser: 3.7 SPF3 gesamt:

20 IEA HPP Annex 32 Zeitplan und Informationen Termin Schlussberichte Mitte 21 Website IEA HPP Annex 32 unter Übersicht der Arbeiten im Annex 32 Darstellung Teilnehmer, nationale Projekte NEH- und WP-Links Download von Workshop-Präsentationen, Publikationen und Artikeln Vorstellung der Endergebnisse auf 1. IEA Wärmepumpen Konferenz im Mai 211 in Tokyo geplant 2

21 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zu Verfügung: Zurück zur Übersicht 21