News aus der Wärmepumpen-Forschung - FWS

News aus der Wärmepumpen-Forschung
SOFOWA_2
18. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen und Kälte»
27. Juni 2012, HTI Burgdorf
Seite 79
Das zweite System, dargestellt in Bild 2, zeigt ein kombiniertes System von Wärmepumpe
und thermischem Solarkollektor mit direkter und indirekter Nutzung des Solarabsorbers.
Bild 2: SOFOWA_2: Kombiniertes System von Wärmepumpe und thermischem Solarkollektor
mit direkter und indirekter Nutzung des Solarabsorbers als Quelle für die Wärmepumpe
Ein Ansatz zur Steigerung der System- und der Wärmepumpen-Effizienz ist die Nutzung der
Solarstrahlung zur Erhöhung der Quellentemperatur der Wärmepumpe. SOFOWA_2 nutzt
den Solarabsorber als einzige Wärmequelle. Dies vereinfacht die Schaltung und ist, auch von
der ökonomischen Seite her betrachtet, interessant. Eine zentrale Herausforderung bei solchen
Systemen besteht darin, dass die Komponenten Solarabsorber und Wärmepumpen-
Verdampfer standardisierte Komponenten und auf ihren bisherigen Einsatzbereich hin
optimiert sind. Eine anderweitige Nutzung kann zusammen mit den erforderlichen
Anpassungen auch zu einer Verschlechterung der Systemeffizienz führen. Die für die direkte
Solarnutzung möglichst zu vermeidenden konvektiven Wärmeverluste an die Luft werden in
Zeiten mit geringem Strahlungsdargebot als Wärmegewinne benötigt. Aktuell eingesetzte
Lösungsansätze sind nicht-verglaste, selektiv beschichtete Absorber oder belüftete, verglaste
Kollektoren. Diese Solar-Absorber werden in ihrer Funktion als Wärmequelle für die
Wärmepumpe auch unterhalb der Umgebungstemperatur betrieben. Damit das zeitlich
schwankende Strahlungsdargebot für eine taktende Wärmepumpe besser nutzbar wird,
können quellenseitige Pufferspeicher verwendet werden.
Solarabsorber sind in den bisherigen Norm-Rechenverfahren nicht als Quelle für die
Wärmepumpe berücksichtigt. Daher müssen die für Jahressimulationen existierenden Modelle
in den drei Punkten Betriebsbereich Solarabsorber, quellenseitiger Pufferspeicher und
Betriebsbereich der Wärmepumpe überprüft und angepasst werden. Mit dem Betrieb von
Solarabsorbern unterhalb der Umgebungstemperatur tritt Kondensatbildung und ggf.
Vereisung der Oberfläche auf, weshalb im Kollektormodell Kondensationswärmegewinne
und abweichende Emissionsgrade von feuchten und trockenen Oberflächen zu
berücksichtigen sind. Weiterhin ist eine genauere Abbildung der lokalen
Windgeschwindigkeit in Kollektorebene wichtig, da diese einen wesentlichen Einfluss auf die
konvektiven Wärmegewinne hat.