News aus der Wärmepumpen-Forschung - FWS

News aus der Wärmepumpen-Forschung
18. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen und Kälte»
27. Juni 2012, HTI Burgdorf
Heizkurve
Vorlauf- /Rücklauf-
Minergie Hochwertig sanierter
Altbau
Sanierter Altbau
Temperatur bei -10°C
Umgebungstemperatur
30°C/25°C 41°C/35°C 46°C/38°C
Jahresarbeitszahl mit
Abtauung JAZH+A
4.41 4.40 3.79
Seite 28
Tabelle 1: Jahresarbeitszahlen mit Berücksichtigung der Abtauung des leistungsgeregelten
L/W-WP-Prototyps mit dem Inverter-Scroll Kompressor mit Dampfeinspritzung für
unterschiedliche Heizkurven und die Klimaregion Zürich
Schlussfolgerungen
Die Resultate der durchgeführten Untersuchungen bestätigen das Potenzial der
Leistungsregelung von L/W-WP eindrücklich. Insbesondere bei der simultanen Regelung von
Kompressor und Ventilator ist das Potenzial für Effizienzsteigerungen gross. Vergleiche mit
Jahresarbeitszahlen „heutiger“ L/W-WP mit Ein/Aus-Regelung aus Feldstudien [5] [6]
zeigen, dass durch die simultane Leistungsregelung von Kompressor und Ventilator
Effizienzsteigerungen im Bereich von 10% bis 70% erzielt werden können. Ein weiterer
Vorteil der Leistungsregelung ist, dass Eis- und Frostbildung massgeblich reduziert werden
kann und diese erst bei tieferen Umgebungstemperaturen einsetzt. Künftige L/W-WP-
Systeme mit Leistungsregelung ermöglichen nicht nur beträchtliche Energieeinsparungen,
sondern sie sind anderen Heizsystemen, insbesondere bei Verwendung in sanierten Altbauten,
auch wirtschaftlich überlegen [5].
Eine zwingende Voraussetzung zur Erreichung effizienter L/W-WP mit kontinuierlicher
Leistungsregelung ist der Einsatz von Kompressoren und Ventilatoren mit geeignetem
Teillastverhalten, weiten zulässigen Regelbereichen und hohen Teillast-Wirkungsgraden. Eine
weitere Voraussetzung, welche massgeblich über die Effizienz von L/W-WP mit
Leistungsregelung entscheidet, ist die Anwendung der „richtigen“ Regelstrategie.
Untersuchungen zeigen, dass bei L/W-WP mit Leistungsregelung die Teillast-Wirkungsgrade
des Ventilators und insbesondere des Kompressors neben dem Einfluss auf die Effizienz
einen massgeblichen Einfluss auf die optimale Regelung haben. Nimmt der Gesamtwirkungsgrad
eines Kompressors bei Teillast stark ab, kann dies bei „falscher“ Regelung des
Kompressors dazu führen, dass die Leistungszahl im Teillastbetrieb mit angepasster
Heizleistung unter diejenige einer L/W-WP mit Ein/Aus-Regelung sinkt. Die maximale
Reduktion des Teillastverhältnisses des Kompressors im Teillastbetrieb der Wärmepumpe
wird durch zwei verschiedene Faktoren limitiert wird, nämlich die vom Gebäude erforderliche
Heizleistung, welche stets gedeckt werden muss, sowie die maximal erreichbare Effizienz.
Jeder Kompressor weist ein optimales Teillastverhältnis auf, welches zur Erreichung