Gekoppelte Kälte- und Wärme - Huber Energietechnik AG

Gekoppelte Kälte- und Wärmeerzeugung mit Erdwärmesonden 3. Wärme- und Kältebedarf
Leistungsbedarf[kW]
100
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
.
Rückkühlleistung QR
.
Wärmeleistungsbedarf QHtot:
.
Sondenentzug QEWS_Entzug
zusätzl. Strominput Pel-PelR
.
Rückkühlleistung QR
-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28
Heizleistungsüberschuss . =
Sondeneintrag QEWS_Eintrag
.
Kälteleistungsbedarf QK
Taussen
[°C]
Bild 3.6 Entzugs- und Eintragsleistung der Erdwärmesonde
in Funktion der Aussentemperatur
(Beispielanlage).
3.3.4 Energiebilanz der Erdwärmesonde
Bei Energiebilanzen stellt sich nun generell die
Frage, über welchen Zeitraum zweckmässigerweise
zu bilanzieren ist. Die Formeln Gl. 3.17 und
Gl. 3.21 zeigen klar, dass man bei gleichem Heizund
Kühlenergiebedarf immer einen Wärmeeintrag
in die Erdwärmesonden erhält. Es ist somit
aus der Sicht der Erdwärmesonden nicht zulässig,
einfach mit Tages- oder Monatsmitteln des Heizoder
Kühlbedarfs zu rechnen. Man muss vielmehr
stündlich bilanzieren und den Wärmeeintrag und
den Wärmeentzug separat aufsummieren.
Zur Bestimmung der Energiebilanz der Erdwärmesonde
müssen somit zuerst die Lastprofile für
Heizen und Kühlen des Gebäudes als Stundenmittelwerte
für ein ganzes Jahr erstellt werden.
Dazu wird in einem ersten Schritt ein Lastdiagramm
mit dem Wärme- und Kühlleistungsbedarf
in Funktion der Aussentemperatur bestimmt (cf.
Bild 3.4). Vereinfacht muss bei diesem Vorgehen
davon ausgegangen werden, dass sich auch die
Wärmegewinne proportional zur Aussentemperatur
verhalten. Dies ist streng genommen nicht der
Fall, beeinflusst aber das Endergebnis kaum. In
einem zweiten Schritt wird mit Hilfe von Gl. 3.17
und Gl. 3.21 die Leistungsbilanz in Funktion der
Aussenlufttemperatur für die Erdwärmesonden
aufgestellt (cf. Bild 3.6). Im dritten Arbeitsschritt
wird der Jahresverlauf der Aussentemperaturen
für den geplanten Anlagenstandort ermittelt. Dies
kann beispielsweise aus den Meteodaten (z. B.
aus Meteonorm: Remund, Salvisberg, Kunz,
1995) eines Normjahres oder mit entsprechenden
statistischen Methoden (Markovketten) erfolgen.
Daraus kann der stündliche Wärmeeintrag bzw.
Wärmeentzug der Erdwärmesonden berechnet
werden. Bild 3.7 zeigt berechnete Lastprofile für
Heizen und Kühlen für verschiedene typische
Tage unter Beizug der effektiven Heizgradtage
eines Normjahres. Daraus können Jahres-,
Monats- oder Wochenenergiebilanzen des Heizwärme-
und Kühlenergiebedarfs für das Gebäude
und die Erdwärmesonden berechnet werden.
80
40
60
30
40
20
20
10
0
0
-20
-10
-40
-20
-60
-30
-80
-40
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80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
-40
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-40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Stunden
QW QH QKühl QTiefkühl QKlima TAussen
Bild 3.7 Berechnete Tagesgänge von Wärme- und
Kühlleistungsbedarf (Beispielanlage).
Von oben nach unten: 7.1. kalter Tag
26.3. Übergangszeit
6.5. Übergangszeit
28.7. heissester Tag
Die Jahresenergiebilanz des Gebäudes ist im vorliegenden
Fall nicht ausgeglichen (siehe Bild 3.8),
sondern ergibt einen Überschuss beim Heizenergiebedarf
von 53 MJ/m 2 . Dies entspricht einem
Heizleistungsüberschuss von ca. 2.7 kW.
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
20