News aus Wärmepumpen- Forschung und -Markt - FWS
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<strong>News</strong> <strong>aus</strong> <strong>Wärmepumpen</strong>-<strong>Forschung</strong><br />
<strong>und</strong> -<strong>Markt</strong><br />
17. Tagung des BFE-<strong>Forschung</strong>sprogramms<br />
«<strong>Wärmepumpen</strong>, Wärme-Kraft-Kopplung,<br />
Kälte» 29. Juni 2011, HTI Burgdorf<br />
Seite 75<br />
�<br />
Wärmepumpe <strong>und</strong> thermischer Solaranlage sowie eine ökologische <strong>und</strong> ökonomische<br />
Bewertung kombinierter Systeme von Wärmepumpe <strong>und</strong> solarer Energieerzeugung.<br />
Hydraulik<br />
Wird eine Wärmepumpe als zusätzlicher Wärmeerzeuger zu einer thermischen Solaranlage<br />
zur Warmwasserbereitung eingesetzt so ist vorrangig auf eine <strong>aus</strong>reichende Dimensionierung<br />
der Wärmeübertragerfläche zur Einbindung in den Trinkwasserspeicher zu achten.<br />
Insbesondere Luft/Wasser-<strong>Wärmepumpen</strong> stellen aufgr<strong>und</strong> der stark schwankenden<br />
Quellentemperaturen im Sommer eine ungefähr doppelt so hohe Wärmeleistung bereit wie<br />
unter winterlichen Auslegungsbedingungen. Eine exemplarische Luft/Wasser-Wärmepumpe<br />
für ein Niedrigenergie-Einfamilienh<strong>aus</strong> mit einer Norm-Heizlast von 5.7 kW liefert unter<br />
winterlichen Bedingungen bei einer Aussentemperatur von -7 °C eine Warmwasser-Wärmeleistung<br />
von 5.2 kW wohingegen die sommerliche Wärmeleistung bei einer Aussentemperatur<br />
von 20 °C 11.3 kW beträgt. Somit sind für die <strong>Wärmepumpen</strong>einbindung<br />
Wärmeübertragerflächen im Bereich 3-5 m 2 erforderlich, damit einerseits ein zuverlässiger<br />
Betrieb ohne Hochdruckstörungen gewährleistet ist <strong>und</strong> andererseits eine Verschlechterung<br />
der Jahresarbeitszahl aufgr<strong>und</strong> unnötig überhöhter Kondensationstemperaturen vermieden<br />
werden kann. Die hydraulischen Schaltungen unterscheiden sich im Wesentlichen in der Art<br />
der Wärmespeicherung <strong>und</strong> Warmwasserbereitung. Verglichen wurden die folgenden fünf<br />
Systemverschaltungen mit identischen Kollektorflächen:<br />
1. High-Flow: Die Warmwasserbereitung erfolgt über einen Trinkwarmwasser-Speicher<br />
an den sowohl die thermische Solaranlage als auch die Wärmepumpe über innenliegende<br />
Wärmet<strong>aus</strong>cher angeschlossen sind. Der thermische Solarkollektor wird mit<br />
hohem spezifischem Massenstrom (30 l/h/m 2 ) betrieben, weshalb die Wärme nur<br />
unten in den Trinkwasserspeicher eingekoppelt wird. Die Wärme der Wärmepumpe<br />
wird über den beschriebenen grossen Wärmeübertrager oben eingekoppelt.<br />
2. Low-Flow: Die Warmwasserbereitung erfolgt über einen Trinkwarmwasser-Speicher<br />
an den sowohl die thermische Solaranlage als auch die Wärmepumpe über innenliegende<br />
Wärmet<strong>aus</strong>cher angeschlossen sind. Der thermische Solarkollektor wird mit<br />
niedrigem spezifischem Massenstrom (15 l/h/m 2 ) betrieben. Wegen den zeitweise<br />
höheren erreichbaren Temperaturen vom Kollektor wird temperaturabhängig<br />
unterschieden ob die Solarwärme oben oder unten in den Trinkwasserspeicher<br />
eingekoppelt wird. Die Wärme der Wärmepumpe wird über den beschriebenen<br />
grossen Wärmeübertrager oben eingekoppelt.<br />
3. Tank-in-Tank: Der thermische Speicher der Solaranlage ist als Pufferspeicher<br />
<strong>aus</strong>geführt in dem sich ein kleinerer, innerer Trinkwarmwasserspeicher befindet. Der<br />
High-Flow Kollektor ist über einen innenliegenden Wärmet<strong>aus</strong>cher unten im Speicher,<br />
die Wärmepumpe direkt an den Pufferspeicher angeschlossen.
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