News aus Wärmepumpen- Forschung und -Markt - FWS

News aus Wärmepumpen-Forschung
und -Markt
17. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen, Wärme-Kraft-Kopplung,
Kälte» 29. Juni 2011, HTI Burgdorf
Seite 73
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Integration von Gebäudetechnik in die Gebäudehülle ist Teil des Konzepts. Für eine breite
Umsetzung müssen adäquate Haustechniklösungen entwickelt, geschickte Kombinationen
identifiziert und optimierte, standardisierte Systeme realisiert werden.
Vor der detaillierten Systemdefinition und -analyse wurden zwei Vorstudien durchgeführt, in
welchen Grundlagen für die weitere Untersuchung erarbeitet wurden. Im Rahmen einer
Studierendenarbeit wurde die vollständig solare Energieerzeugung (Wärme und Elektrizität)
für und an einem Einfamilienhaus (EFH) mit praxiserprobten Technologien betrachtet. Im
Weiteren zeigt eine Studie zur Warmwasser-Bereitung mit erneuerbaren Energien einen
ökologischen und ökonomischen Vergleich von Wärmepumpen-Systemkombinationen mit
Fotovoltaik oder solarthermischen Systemen, sowie hydraulische Besonderheiten dieser
Systeme auf.
Die ersten Zwischenergebnisse, des im letzten Jahr begonnenen und bis Anfang 2014
laufenden Projektes sind die Definition der Referenz-Randbedingungen für die
Simulationsstudie und eine detaillierte Recherche von Wärmepumpen-Rechenmodellen in der
Anwendung von Norm-Rechenmethoden bis hin zu detaillierten Kältekreis-Abbildungen.
Vollständig solar Energieversorgung für und an einem EFH
Die Anwendung praxiserprobter Systeme zur vollständigen, solaren Energieerzeugung für
und an einem Einfamilienhaus bildet einen Einstieg in die Thematik zur Charakterisierung der
technologischen Komponenten und einer Einordnung der erforderlichen Dimensionen.
Basierend auf diesen Systemen wird eine Effizienzsteigerung durch eine Integration der
Systeme angestrebt. Anwendungsobjekt ist ein theoretisches Einfamilienhaus nach Minergie-
P-Standard. Für dieses Gebäude soll sowohl der Wärmebedarf als auch der Elektrizitätsbedarf
vollständig solar erzeugt werden. Der angenommene Bedarf für das Referenz EFH mit 200 m 2
Energiebezugsfläche liegt für den jährlichen Haushaltsstrombedarf inklusive Lüftung und
Hilfsbetriebe bei 5‘414 kWh welcher über eine PV-Anlage erzeugt werden muss. Der
Heizwärmebedarf liegt bei 3‘722 kWh/a und der Warmwasserbedarf bei 2‘778 kWh/a
(zuzüglich Verteil- und Speicherverluste). Es kann im Folgenden aufgezeigt werden, dass die
benötigten Flächen an einem Einfamilienhaus zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse von drei
Varianten aus [1] werden bezüglich Energie und Kosten (Investitions-, Unterhalt- und
Betriebskosten) kurz zusammengefasst.
In der Variante „Fotovoltaik & Wärmepumpe“ erzeugt eine Wärmepumpe vollständig die
benötigte Wärme. Eine Fotovoltaik -Anlage erzeugt die dem Haushaltsstrombedarf
entsprechende Elektrizität sowie zusätzlich die zur Wärmeerzeugung notwendige Elektrizität.
Diese Variante erzielt die tiefsten Jahreskosten, wobei Luft/Wasser- und Sole/Wasser-
Wärmepumpen annähernd gleich liegen. Es ist eine PV-Fläche zwischen 56 m 2 und 62 m 2
erforderlich. Diese Variante enthält allerdings keine saisonale Energiespeicherung innerhalb
der Bilanzgrenze, sondern nutzt das Stromnetz als Speicher. Mit einer solchen Variante kann
ein energetischer Eigenversorgungsgrad (ohne Speicher) im Bereich 25-30% erreicht werden.