Schlussbericht Heizen und KÃ¼hlen mit erdgekoppelten WÃ¤rmepumpen

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Q CQ SondeT Verd_out=T RL - ∆T CT 1T 2Q KondQ VerdWW-SpeicherT RLT Verd_in = T VLT VLSonden-VorlaufAbb. 3.3:Warmwasserproduktion im parallelen Kühlbetrieb, Wärmetauscher direkt nach Verdampfer:Hydraulische Schaltung nicht empfohlen (Frostgefahr Wärmetauscher, schlechterer COP)Q CT Verd_in=T VL + ∆T CQ KondWW-SpeicherT 1T 2Q VerdT Verd_out= T RLT VLSonden-RücklaufSonden-VorlaufTRLSonden-RücklaufQ SondeAbb. 3.4:Warmwasserproduktion im parallelen Kühlbetrieb, Erdwärmesonde zwischen Wärmetauscherund Verdampfer geschaltet: Empfohlene hydraulische Schaltung (besserer COP)3.1.3 Vergleich von Parallelbetrieb und AlternativbetriebDer nachfolgende, quantitative Vergleich von Parallelbetrieb und Alternativbetrieb für die Warmwasseraufbereitungim Kühlfall wurde mit dem Programm EWS durchgeführt. Um nicht nur eine qualitative,sondern auch quantitative Aussage machen zu können, wurde bei beiden Varianten ein Referenzfallmit einer Grädigkeit von 3K im Wärmetauscher und einer Wärmeleitfähigkeit im Erdreich von2.0 W/mK gewählt. Der Kühlenergiebedarf ist für beide Vergleichsfälle mit 5’824 kWh gleich gross.Um den Vergleich durchführen zu können, wurde im parallelen Kühlbetrieb während der Warmwasserproduktiondie Sondenbelastung gemäss Gl. 3.1 berechnet. Es gilt zu beachten, dass diese Bezie-32/76Heizen und Kühlen mit erdgekoppelten Wärmepumpen, Afjei Th., Huber A., Dott R.
hung unabhängig von der Reihenfolge der Einkopplung des Wärmetauschers im Sondenkreislauf(Abb. 3.3 oder Abb. 3.4) und unabhängig von der Art der Lastregelung gilt. Das Resultat der Simulationzeigt, dass im alternativen Betrieb der Deckungsgrad für den Kältebedarf bei 66.3% liegt und imparallelen Betrieb marginal auf 68% steigt. Dieses Resultat liegt weit unter den ersten Erwartungenund rechtfertigt niemals den Mehraufwand für den parallelen Betrieb der Kühlung bei der Warmwasserproduktion.Nachfolgend sollen die Gründe für diesen geringen Unterschied aufgezeigt werden.In der Abb. 3.5 sind die Sondenbelastungen in einem 4-Tagesdetail im Sommer der beiden VariantenParallel- und Alternativebetrieb übereinander dargestellt (beim Bedarf ist nur das Profil für den alternativenBetrieb dargestellt). Blau ist der Kühlbedarf und rot die zur Verfügung stehende Kühlleistungdargestellt. Die Grafik zeigt den Betrieb aus der Sicht der Erdwärmesonde. Deutlich sichtbar sind die 4Warmwasserladezyklen von je 2 h pro Tag. Da der Kühlbedarf des Gebäudes in dieser Zeit geringerwar als die Verdampferleistung, zeigt die Grafik folglich einen positiven Wärmeentzug aus dem Erdreichfür beide Vergleichsfälle. Im parallelen Betrieb ist der Wärmeentzug aber gemäss Gl. 3.1 um dieaus dem Gebäude abgeführte Kühlleistung geringer als im alternativen Betrieb, so dass die Sondeauch um diesen Betrag mit weniger Verdampferkälte regeneriert werden konnte. Dies ist dann auchder Grund, warum im darauf folgenden passiven Erdwärmesondenkühlbetrieb für den parallelen Betriebweniger Kühlleistung für die Gebäudekühlung zur Verfügung stand. Dies bedeutet, dass nur relativwenig „Kälte“ verloren geht, selbst wenn diese kurzfristig in der Erdwärmesonde zwischengespeichertwerden muss.Der Nutzen eines parallelen Kühlbetriebes mit Verdampferkälte während der Wärmeproduktion istdeshalb so gering, dass dies in den seltensten Fällen den Mehraufwand für diesen parallelen Betriebrechtfertigt.Abb. 3.5:4-Tagesdetail, Vergleich der Sondenleistung bei Warmwasserproduktion im alternativen undparallelen Kühlbetrieb.33/76Heizen und Kühlen mit erdgekoppelten Wärmepumpen, Afjei Th., Huber A., Dott R.
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