SEPEMO-Build SEasonal PErformance factor and MOnitoring for heat pump systems in the building sector

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1 SPMO-Build Sasonal Prformance factor and MOnitoring for heat pump systems in the building sector Info-Tag für Wärmepumpen-Hersteller Wien, Andreas Zottl nergy Department Sustainable Thermal nergy Systems

2 SPMO-Build Sasonal Prformance factor and MOnitoring for heat pump systems in the building sector Duration: 06/ /2012 Contract N : I/08/776/SI

3 SPMO-Build Partner Project lead partner SP Technical Research Institute of Sweden Box 857, Borås, Sweden Project Coordinator Roger Nordman Tel.: SenterNovem lectricité de France R&D Armines uropean Heat Pump Association Austrian Institute of Technology Fraunhofer IS Fachinformationszentrum Karlsruhe Centre Scientifique et Technique du Bâtiment Centre for Renewable nergy Sources and saving

4 SPMO-Build rgebnisse Projektergebnisse dienen als Input für vorgeschlagene JAZ in der RS- Direktive und für UROSTAT-Statistiken Verbesserter inblick in Systemkonzepte und deren unterschiedliche Anlageneffizienz Unterstützung der RS-Direktive bei der ntwicklung neuer Leitfaden zur ualitätssicherung von Anlagen Benchmark für die up-direktive, einerseits für die Berechnung der Primärenergie-ffizienz von Wärmepumpen und andererseits für die Definition von Grenzwerten für das Labelling

5 SPMO-Build - WP 4 ntwicklung einer einheitlichen Methode für das Monitoring und die Berechnung der Jahresarbeitszahl 6 Workshops Seminars Good examples Guidelines 5 Developing guidelines 2 GSHP/ASHP 3 Air/Air 4 Common methodology xperience existing methods 2 GSHP/ASHP 3 Air/Air 1 Management work flow

6 SPMO-Build - WP 4 TASKS Task ntwicklung eines Leitfadens für das Monitoring Was soll gemessen werden (Mindestanforderungen) ualität der Messung (Anforderungen an die Messtechnik) Task 4.2 Berechnung und Analyse der JAZ Vergleich der Wärmepumpensysteme mit herkömmlichen Heizungssystemen z.b.: Öl, Gas rmittlung des insparungspotentials von Primärenergie und CO 2 -missionen Task Betriebsparameter und Rahmenbedingungen Analyse des influsses der Betriebsparameter und Rahmenbedingungen auf das System Möglichkeiten für den Vergleich von Feldmessungen unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen

7 SPMO-Build - WP 4 rgebnisse D4.1. Leitfaden für Feldmessungen von installierten Wärmepumpensystemen in uropa, inklusive der Mindestanforderung an die Messtechnik. Weiters werden die Betriebsbedingungen für die Vergleichbarkeit dokumentiert. D4.2. Definition der Berechnungsmethode für die Jahresarbeitszahl und Festlegung der Systemgrenzen für die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Systeme. D4.3. Methode zum Vergleich von Wärmepumpensystemen mit herkömmlichen Wärmebereitstellungssystemen, inklusive eines Konzeptes für die Analyse des CO2-missions-Reduktionspotential. D4.4. Benchmark von Wärmepumpensystemen unter Berücksichtigung unterschiedlicher insatzbedingungen während der Betriebszeiten (z.b.: Klima)

8 Unterscheidung SPF-COP-SCOP SPF Berechnung aus Messdaten von Feldmessungen gemäß definierten Systemgrenzen COP/R Prüfstandsmessungen gemäß Normen und Reglements wie z.b.: N 15411, HPA-uality label SCOP/SR Berechnung mit Messdaten aus Prüfstandsmessungen

9 D4.2. Definition der Berechnungsmethode für die Jahresarbeitszahl D4.2.- Concept for evaluation of SPF Beschreibt eine einheitliche Berechnungsmethode von SPF aus Feldmessungen Berücksichtigt den influss der Hilfsantriebe je nach Systemgrenze die gewählten Systemgrenzen ermögliche den Vergleich von Wärmepumpenanlagen mit unterschiedlichen Heizungssystemen Basierend auf diesen Systemgrenzen wird in D4.1.- guideline for heat pump field measurements die Anforderungen an das Monitoringequipment definiert (Download unter Deliverables D4.2 Concept for evaluation of SPF Version 1.0 )

10 Systemgrenzen - Heizbetrieb SPFH4 SPFH3 SPFH2 heat pump SPFH1 hot water tank space heatig buffer tank heat source SPF H4 SPF H3 SPF H2 fan or pump SPF H1 heat pump Back-up heater building fans or pumps H_hp W_hp HW_bu S_fan/pump HW_hp bt_pump HW_bu B_fan/pump SPFH2: Diese Systemgrenze entspricht SCOPNT in der prn und den Anforderungen in der RS-Directive. SPFH3: Für den Vergleich mit herkömmlichen Systemen. Die Systemgrenzen entsprechen der VDI , N und dem SCOPON in der prn SPF SPF SPF H1 H 2 H 3 H _ hp HW _ hp H _ hp S _ fan / pump H _ hp S _ fan / pump W _ hp W _ hp W _ hp HW _ hp HW _ hp HW _ bu HW _ bu SPF H 4 S _ fan / pump H _ hp HW _ hp W _ hp bt_ pump HW _ bu HW _ bu B _ fan / pump

11 Beispiel: Wärmepumpensystem mit el. Backup

12 Systemgrenzen - Kühlbetrieb SPF C3 SPF C3 SPF C2 SPF C1 cooling unit space cooling buffer heat sink SPF C2 fan or pump SPF C1 cooling unit building fans or pumps S_fan/pump CU bt_pump B_fan/pump SPFC 1 SPF C2 C CU C S _ fan / pump CU SPF C3 S _ fan / pump CU C bt _ pump B _ fan / pump

13 Vergleich Systemgrenzen in Normen/Richtlinien und Monitoring Die meisten Berechnungsverfahren für die rmittlung von SCOP und SPF basieren auf den ermittelten COP gemäß N14511: diese Norm ist auf das Gerät fokussiert Die Hilfsantriebe werden nur anteilsmäßig berücksichtigt Die Systemgrenzen für Prüfstandsmessungen sind leicht unterschiedlich zu den Systemgrenzen für Feldmessungen => das muss beim Vergleich von SCOP und SPF berücksichtigt werden.

14 Vergleich unterschiedlicher Systemgrenzen

15 Verwendung der SPF in SPMO SPF H2 für Richtlinie 2009/28/G und UROSTAT heat source SPF H2 fan or pump heat pump H_hp W_hp S_fan/pump HW_hp SPF H3 Für den Vergleich unterschiedlicher Heizungssysteme heat source SPF H3 fan or pump heat pump Back-up heater H_hp W_hp HW_bu S_fan/pump HW_hp HW_bu

16 Wärmepumpen in der Richtlinie 2009/28/G bzw. UROSTAT

17 Richtlinie 2009/28/G RS usable * 1 1 SPF Nur Wärmepumpen, für die SPF 1,15 *1/, werden berücksichtigt RS usable...erneuerbare nergie...durch die Wärmepumpen erzeugte gesamte Nutzwärme SPF...Jahresarbeitszahl...Verhältnis zwischen gesamter Bruttoelektrizitätserzeugung zu Primärenergieverbrauch für die lektrizitätserzeugung (U-Durchschnitt)

18 Ausblick Wärmepumpe in der UROSTAT

19 D4.1. Leitfaden für Feldmessungen von installierten Wärmepumpensystemen D4.1 guideline for heat pump field measurements gibt Informationen über Was & Wie gemessen werden muss Für eine einheitliche Anaylse der Anlagen Zwei Leitfäden hydraulische Wärmeabgabessysteme Luft/Luft-Systeme Haupteile des Leitfadens inheitlicher Monitoring-Ablauf Fragebogen Messdaten ualitätssicherung Integration-Messequipment

20 Inhalte D4.1. inheitlicher Monitoring-Ablauf Messperiode Systemgrenzen Heizbetrieb Kühlbetrieb Fragebogen Betreiber/Installateur Logbook Fragebogen (Systembeschreibung

21 Inhalte D4.1. Messdaten inheitliche Messstrategie Mindest rgebnisse Messparameter Anforderungen an die Messung Messwertaufzeichnung Messintervall

22 Mindest rgebnisse A/W DX/W B/W W/W A/A lectric energy input - total kwh x x x x x lectric energy input backup heater kwh x x x x x lectric energy input pumps/fans heat source side kwh x x x x lectric energy input pumps/fans heat sink side kwh x x x x nergy output heating / cooling kwh x x x x x nergy output DHW kwh x x x x SPF2 - x x x x x Average supply temperature heat sink* C x x x x x Average return temperature heat sink* C x x x x x Average supply temperature DHW* C x x x x Average return temperature DHW* C x x x x Average supply temperature heat source* C x x Average return temperature heat source* C x x Average outdoor temperature* C x x x x x Average indoor temperature* C x x x x x *during heating/cooling season (operating season)

23 mindest Messparameter SPF H1/C1 SPF H2/C2 SPF H3 SPFH4/C3 lectric energy input - total kwh x x x x lectric energy input backup heater kwh - - x Xonly H lectric energy input heat source auxiliary kwh - x x x lectric energy input heat sink auxiliary kwh x nergy output heat kwh x x x x nergy output DHW kwh x x x x supply temperature (heat sink) C x x x x return temperature (heat sink) C x x x x supply temperature (heat source) C x x x x return temperature (heat source) C x x x x outdoor temperature C x x x x outdoor humidity % x x x x indoor temperature C x x x x

24 Anforderungen an die Messung SPF H4 SPF H3 SPF H2 T T H H T H indoor T T T heat pump hot water tank space heatig buffer tank H T T SPF H1 H T T outdoor mandatory sensors optional sensors T Temperature sensor T Temperature sensor lectricity meter lectricity meter H Heat meter H Heat meter

25 Inhalte D4.1. ualitätssicherung Messgenauigkeit und Auflösung Kalibrierung Datenqualität < 10% Datenausfall für ein bestimmtes Monat < 5 % Datenausfall für die ganze Messperiode (Jahr) Datenübertragung Messunsicherheitsberechnung

26 Inhalte D4.1. Integration-Messequipment Temperatur flüssige Wärmeträgermedien (Wasser, Sole, ) Außenluft Raumluft Wärmemengen-/Durflussmessung lektrische nergie Luftfeuchtigkeit Druck

27 Status Ausblick D4.2. Definition der Berechnungsmethode für die Jahresarbeitszahl ist auf Webseite erhältlich D4.1. Leitfaden für Feldmessungen von installierten Wärmepumpensystemen wird bis nde September/Mitte Oktober fertiggestellt Die in WP2&WP3 geplanten 50 Feldmessungen werden bis nde 2010 gestartet Messungen laut 4.1. Systemgrenzen laut D4.2. Zurück zur Übersicht