Gekoppelte Kälte- und Wärme - Huber Energietechnik AG

Gekoppelte Kälte- und Wärmeerzeugung mit Erdwärmesonden 6. Schlussfolgerungen
6.3 Dimensionierung
6.3.1 Wärmepumpe
• Anlagen mit Direktkühlung sind energetisch besser als Anlagen mit Kälte-Zwischenkreisläufen,
benötigen aber grössere Mengen an Kältemitteln.
• Gekoppelte Anlagen erreichen in der Regel höhere GAZ, selbst wenn die Leistungszahlen COP und
EER tiefer sind.
• Bei gekoppelten Anlagen muss die Wärmepumpe so dimensioniert werden, dass sie sowohl die
Auslegungs-Kälteleistung als auch die Auslegungs-Wärmeleistung erbringen kann. Dazu werden
Heizleistungsbedarf und Rückkühlleistung verglichen.
6.3.2 Erdwärmesonden
• Die Erdwärmesonden sind so auszulegen, dass die Sonden-Rücklauftemperatur nie höher als die
Kondensationstemperatur und nie tiefer als die Verdampfertemperatur oder die Frostgrenze des Sondenfluids
liegt.
• Für die Abschätzung der Sonden-Rücklauftemperatur eignet sich die in diesem Handbuch vorgestellte
Handrechenmethode. Die Methode benützt die analytische Erdwärmesondengleichung, die auf der
Theorie der dimensionslosen Sprungantworten von Eskilson (1987) basiert. Damit lassen sich Einzelsonden
oder ganze Sondenfelder berechnen.
• Für die Dimensionierung der Erdwärmesonden mit Hilfe eines PCs eignet sich das Programm EWS
(Huber und Pahud, 1999b).
• Vergleiche mit Messungen (cf. Bild 4.7) zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen Messung und
Auslegung mit der Handrechenmethode bzw. dem Programm EWS.
6.3.3 Wärmespeicher
• Bei gekoppelten Anlagen lässt sich, im Gegensatz zu ungekoppelten Anlagen, mit Hilfe von Wärmespeichern
Endenergie einsparen.
• Der Wärmespeicher sollte derart dimensioniert werden, dass im Speicher der Anteil der Rückkühlwärme
aufgenommen werden kann, der momentan nicht für Heizzwecke benötigt wird, aber innerhalb
der Dimensionierungsperiode wieder zu Heizzwecken verwendet werden kann. Als Dimensionierungsperiode
für Speicher wird in der Regel 1 Tag genommen.
• Die Speicher sind energetisch dann optimal ausgelegt, wenn die Gesamtleistungszahl GLZ innerhalb
einer Betrachtungsperiode nicht mehr über den optimalen Punkt hinaus pendelt (cf. Kap. 4.3.2).
• Im optimalen Betriebspunkt wird die ganze "produzierte" Kälte und Wärme genutzt oder für eine
spätere Verwendung gespeichert.
• Pendelt in der Betrachtungsperiode der Betriebspunkt nicht mehr über den optimalen Punkt hinaus, so
bringt eine Speichervergrösserung keine Energieeinsparung mehr, erhöht aber die Speicherverluste.
6.3.4 Umwälzpumpen
• Bei den Hilfsaggregaten benötigen die Umwälzpumpen am meisten Energie. Im untersuchten Beispiel
senken die Hilfsaggregate die GAZ von 2.9 auf 2.1. Der Einfluss der Umwälzpumpen auf den Strombedarf
wird generell unterschätzt.
• Gekoppelte Anlagen benötigen nicht mehr Hilfsenergie als ungekoppelte Anlagen.
• Umwälzpumpen haben ein grosses Energiesparpotential.
• Die Umwälzpumpen im Sondenkreislauf können mit Hilfe des Programms EWSDRUCK (Huber, 1999)
optimiert werden.
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