Optimale Planung von Wärmepumpenanlagen und Optimierung im Bestand

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1 Optimale Planung von Wärmepumpenanlagen und Optimierung im Bestand Vorstellung VDI AKE F. EICHELBAUM

2 Geo-En Leistungsportfolio Konzeptentwicklung - Integrale Planung Modellierung und Simulation (Umgebung, Gebäude, Anlage, Behaglichkeit) Anlagenplanung (Geothermie, Hydraulik, Elektrik, ggfs. in 3D) Regelung und Programmierung (SPS-Regelung, Bus-/Messketten, Fernauslese) Anlagenbau (Geothermie, Heizzentralen, Solarthermie, Photovoltaik) Betrieb (Monitoring, (Fahrplan-)optimierung, Wartung) 2

3 Wärme aus Abwasser Energiekarte zur Potentialabschätzung im Ruhrgebiet 3

4 Wärme aus Abwasser Abwasserwärmetauscher Wärmetauscherlänge 150 m/mw (bei m³/tag) meist ganzjährig 12 C (zulässig:14 12 C und C) ca. 670 T /MW (Baumaßnahme und Mantelwärmetauscher) Jahresnutzungsgebühr 7-14T / MW 4

5 Wärme aus Abluft Einbindung in Solepuffer zur Rücklaufanhebung der Heizung oder Vorwärmung des Warmwassers über eine Wärmepumpe oder Anbindung an Kaltnetze Max. Wohnfläche/Lüfter: m² Max. Wärmeentzug: 173 MWh/a [θ Sole,VL = 0 C; VSole = 1 m³/h; VAbluft = m³/h] Systemkonkurrenz zu RLT mit WRG: nur bei Abluftsystemen ohne WRG sinnvoll 5

6 Wärme aus Abluft Integrierte Kompaktwärmepumpe (direktverdampfend) zur Rücklaufanhebung der Heizung oder Vorwärmung des Warmwassers Max. Wohnfläche/Lüfter: m² Heizleistung/COP [A20/W35]: 5,6 kw / 6,05 COP (A20/W40): 4,9 Modulationsbereich Heizleistung (A20/W35): 2,5-8,4 kw (entsprechend Abluft m³/h) Systemkonkurrenz zu RLT mit WRG: nur bei Abluftsystemen ohne WRG sinnvoll 6

7 Geothermie als Wärmequelle Saug Schluckbrunnen (Dublette) Heizungssystem Temp. 35 C Geothermiequelle Temp. 10 C 25 Kelvin 7

8 Geothermie als Wärmequelle Koaxialbrunnen Heizungssystem Temp. 35 C Geothermiequelle Temp. 10 C 25 Kelvin 8

9 Geothermie als Wärmequelle Integralsonde (vollständig koaxial) Diffusor Thermorohr Pumpe Filterstrecke 9

10 Geothermie als Wärmequelle Integralsonde - Heizbetrieb WINTER SOMMER 10

11 Geothermie als Wärmequelle Integralsonde - Kühlbetrieb 17 C 20 C WINTER SOMMER 11 C 15 C 11

12 Geothermie als Wärmequelle Integralsonde - Temperaturverlauf Wohn- und Gewerbevillla mit 3 Messketten 30 kw geothermische Grundlast Heizen und (passiv) Kühlen 93 MWh Wärmebedarf / Jahr 2009 Davon 88 MWh durch Wärmepumpe 60 kw Spitzenlast-Gaskessel Inbetriebnahme 2007 Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst 12

13 Geothermie als Wärmequelle Integralsonde - Temperaturverlauf Winter Sommer Winter Sommer Winter 13 C 6 C 13

14 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Quartierslösungen mit kalter Nahwärme (Anergienetz) 14

15 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Geothermie Abwasser Wärmepumpe BHKW - Kessel Arealstromnetz Anergienetz Abwasserwärmetauscher Die Einbindung verschiedener Wärmequellen auf Umwelttemperaturniveau führt zur Nutzung von Synergieeffekten 15

16 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Abwasser und Geothermietemperaturen 16

17 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Quartierslösungen mit kalter Nahwärme (Anergienetz) 127 Wohneinheiten mit m² 30 Einfamilienhäuser 7 Mehrfamilienhäuser mit je 11 WE 3 Mehrfamilienhäuser mit je 7 WE Bestandsvilla mit 6 WE 17

18 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Quartierslösungen mit kalter Nahwärme (Anergienetz) 18

19 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Quartierslösungen mit kalter Nahwärme (Anergienetz) 10 m³/h 5 m³/h Gebäudekühlung 13 m³/h 12 EWS 10 m³/h 10 EWS 9m³/h 13 m³/h 13 m³/h 13 m³/h Abgas- und BHKW-Kühlung Wärmepumpe Geothermie-Sondenspeicher Ringpumpen 15 m³/h 13 m³/h 13 m³/h 8 EWS 7 m³/h 13 m³/h Regelgrößen: Leistungs- und Massenbilanz 8 EWS 7 m³/h Druckdifferenz 10 EWS 9 m³/h 20 m³/h Temperatur(-korridor) 15 m³/h 19

20 Umgebungswärmenutzung und Sektorkopplung Weitere Nutzen Integrierter Energiewirtschaft Energiezufuhr Gas Wind-Strom PV-Strom Netz-Strom Umweltenergie innerstädtisch Abwärme Umgebungs- Wärme PV-Strom Bedarf Trinkwasser Heizwärme Prozesswärme Kühlung Strom Mobilität Herausforderungen Altlasten Grundwasserhochstand Denkmal-/ Bestandsschutz Sozial verträgliche Mieten Verkehrskollaps Emissionen Integrierende Lösungen Kälte-Wärme- Synergien Abwärmenutzung Wärme-Speicher Stromspeicher Geothermische Wärmespeicher Gebäude als Speicher LowEx- Technologien Sanierungs- Konzepte Wetter- und Prognosebasierte Regelung HT- & Niederhub- Wärmepumpen Integrale Grundwasser- Bewirtschaftung Umweltenergie- Netze KWK / GuD Brennstoffzellen Sektorkopplung P2P / M2M Smart Contracting Mobilität & Ladesysteme Shared Economy Bürgerbeteiligung P2X 20

21 Fabian Eichelbaum - Geo-En GmbH Konzeptdesign / Gebäudesimulationen Schwedter Str. 9b, Berlin fabian.eichelbaum@geo-en.de Michael Viernickel - Geo-En GmbH Leiter Konzeptdesign Schwedter Str. 9b, Berlin michael.viernickel@geo-en.de