Studienergebnisse und Langzeitmonitoring von Wärmepumpen

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1 Studienergebnisse und Langzeitmonitoring von Wärmepumpen Marek Miara Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE FWS-Tagung , Bern

2 Die Fraunhofer-Gesellschaft Standorte in Deutschland 67 Institute und Forschungseinrichtungen knapp Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Zentrale Hauptstandorte o Nebenstandorte Zentrale 2

3 Fraunhofer ISE Unsere Geschäftsfelder PHOTOVOLTAIK Silicium-Photovoltaik III-V- und Konzentrator-Photovoltaik Neuartige Photovoltaik-Technologien Photovoltaische Module und Kraftwerke SOLARTHERMIE GEBÄUDEENERGIETECHNIK WASSERSTOFFTECHNOLOGIEN ENERGIESYSTEMTECHNIK

4 Geschäftsfeld Gebäudeenergietechnik Themen Energieeffiziente Gebäude und Anlagentechnik sind Schlüsselelemente eines nachhaltigen Energiesystems. Gebäudehülle Wärme- und Kälteversorgung Betriebsführung und Gesamtenergiekonzepte Thermische Speicher für Gebäude Materialien und Komponenten für Wärmetransformation Fotos 4

5 Wärme- und Kälteversorgung Elektrische und thermische Wärmepumpen Entwicklung von neuen Sorptionsmaterialien und - beschichtungen Komponentenentwicklung (Verdampfer, Absorber, kältemittelreduzierte Systeme) Felduntersuchungen von Wärmepumpenanlagen (mehr als 250 WP-Anlagen) Analyse und Optimierung von Wärmepumpensystemen Prüf- und Entwicklungszentrum für Wärmetransformation (Wärmepumpen, Kältetechnik) Fotos 5

6

7

8 Effizienzkennzahlen COP η, (eta) JAZ SCOP JAZ EER SPF SEER SPF APF HSPF CSPF

9 Effizienz-Kennzahlen

10 Neugebaute Häuser und Bestandsgebäude Meistens Einfamilienhäuser Beheizte Wohnfläche: m²

11 Sole/Wasser- und Luft/Wasser - Wärmepumpen Alle Anlagen für Heizung und WW-Bereitung 12 Wärmepumpenhersteller Thermische Leistung von 6 kw bis ca. 25 kw

12 Übersicht der Wärmepumpen-Monitoringprojekte

13 Übersicht der Wärmepumpen-Monitoringprojekte neues Projekt

14

15 Wärmequellen WP im Gebäudebestand Neubau (WP Effizienz) Neubau (WP Monitor)

16 Systemgrenze für die Berechnung der Arbeitszahlen

17 Systemgrenze für die Berechnung der Arbeitszahlen Arbeitszahl =

18 Arbeitszahlen Überblick WP im Gebäudebestand Neubau (WP Effizienz) Neubau (WP Monitor) Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen neue Anlagen

19 Arbeitszahlen Überblick, Bandbreiten WP im Gebäudebestand Neubau (WP Effizienz) Neubau (WP Monitor) Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen

20 Fazit 1 Die große Bandbreite an Arbeitszahlen ähnlicher Wärmepumpenanlagen zeigt den Einfluss der Installation und des Betriebs

21 Jahresarbeitszahlen Sole/Wasser Wärmepumpen Projekt WP Monitor, Juli 2012 Juni 2013

22 Jahresarbeitszahlen Luft/Wasser Wärmepumpen Projekt WP Monitor, April 12 März 13 COP Werte EN14511 A2/W35 Mittlere gewichtete Vorlauf- Temperaturen (Heiz und WW) Arbeitszahlen 3,10 44 C 4,00 41 C 3,70 38 C 3,70 38 C 4,20 35 C 4,18 34 C 3,40 37 C

23 Anlagenkonfiguration ein Beispiel für gute Ergebnisse Speicher (Heizung) Wärmequelle: Erdwärmesonden 3,7 C Wärmepumpe COP: B0/W B0/W % 36 C 11% 55 C Speicher (WW) SPF (JAZ) =

24 Anlagenkonfiguration ein Beispiel für schlechte Ergebnisse Wärmequelle: Erdwärmesonden 2,8 C Wärmepumpe COP: B0/W B0/W % 35 C 51% 49 C Kombispeicher (Heizung und WW) SPF (JAZ) =

25 Stromverbrauch der einzelnen Komponenten (Luft WP)

26 Stromverbrauch der einzelnen Komponenten (Erdreich WP)

27 Vergleich der Kennzahlen COP i COP QS Analyse der Bedingungen aus EN Definition von Quasi-Stationären Zuständen Auswertung und Gruppierung der Quasi-Stationären Zustände Interpolation der COP Werte Vergleich von COP und COP QS

28 Temperatur der Wärmesenke [ C] Temperatur der Wärmequelle (Luft) [ C] Zeit des WP- Betriebs im QS- Zustand (Minuten)

29 Temperatur der Wärmesenke [ C] COP QS Werte Temperatur der Wärmequelle (Luft) [ C]

30 Beispielhafte Luft/Wasser-Wärmepumpe

31 -0,6 % Sole/Wasser-Wärmepumpen

32 Fazit 3 Die auf dem Teststand ermittelten Effizienzwerte der Wärmepumpen (COP-Werte) wurden auch unter realen Bedingungen bestätigt

33 Zusammenfassung Die große Bandbreite an Arbeitszahlen ähnlicher Wärmepumpenanlagen zeigt den Einfluss bei Installation und Betrieb Die beste Effizienz erreichten einfache und robuste Anlagen, mit sorgfältiger Planung und Installation sowie gut abgestimmten Komponenten Die theoretische Effizienzwerte der Wärmepumpen (COP-Werte) wurden auch unter realen Bedingungen bestätigt

34

35 Vielen Dank Kontakt:

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