Russ-03-2009

Monitoring - Wärmepumpen im Gebäudebestand

Christel Russ

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

3. Internationales AnwenderforumStaffelstein, 26.- 27. März 2009

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Inhalt

1. Projektinformationen

2. Ergebnisse aus der Messperiode 2008

3. Abweichungen im Betriebesverhalten

4. Fazit

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Monitoring-Prozessablauf

Auswahl der Gebäuden

FragebögenDatenbank

ISEREVU/

WP HerstellerBewohner

INV

OLV

ED

TA

SK

STO

OLS

Installation derMesstechnik

Installation des Erfassungs-systems

Speicherung der Daten

Auswertung der Messdaten

Beratung,Anleitungen,Checklisten

EmbeddedSystem

Datenbank,Over Sight,Plausibilität-

prüfung

Datenbank,Tabellen,Internet-plattform

ISEInstallateure

ISE ISE ISEREVU/

WP Hersteller

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Projektinformation - Gebäude

Baujahr Bestand 44 % vor 1970 34 % 1971 – 1990 22 % nach 1990 Neubau nach 2004

Mittlerer beheizte Nutzfläche: 190 m²

Endenergiebedarf Bestand (Basis Ölverbrauch) : 182 kWh/(m²a) Neubau < 100 kWh/(m²a)

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Projektinformation - Wärmequellen

WP Effizienz WP im Bestand E.ON

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Projektinformation - Wärmeverteilungssysteme

WP Effizienz WP im Bestand E.ON

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Projektinformation - Anforderung Wärmepumpen im Bestand Wärmepumpen: installierte Leistung

Sole-Wasser-WP 13,8 kWtherm. Luft-Wasser-WP 14.5 kWtherm.

Vorlauftemperaturen - Planungswerte 45°C - 65°C Radiatoren 40°C – 45°C Fußbodenheizung 45°C – 60°C Warmwasserbereitung

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Systemgrenze für die Berechnung der Arbeitszahlen

Arbeitszahl =

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Ergebnisse - Arbeitszahlen 2008

3.83.3 3.02.6

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Gebäudebestand Neubau

Jahre

sarb

eits

zahl 2

008

Sole-Wasser-WärmepumpeLuft-Wasser-Wärmepumpe

Anlagenanzahl 35 34 34 6

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Arbeitszahlen 2008, Heizung und Warmwasser getrennt

2.73.7 2.43.1

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Sole-Wasser-Wärmepumpe Luft-Wasser-Wärmepumpe

Jahre

sarb

eist

zahl J

AZ

JAZ HeizungJAZ Warmwasser

Anzahl Anlagen 30 26 22 17

Max. VL-Temperatur(Bestand)

Heizung Sole-WP 49 °C Luft-WP 54 °C

Warmwasser Sole WP 57 °C Luft-WP 56 °C

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Ergebnisse - Arbeitszahl und Temperaturhub (11/07-10/08)

VL-Temp Mittel 46°C max 59°C

Mittel 43°C max 52°C

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

10 20 30 40 50 60 70

ΔT (Heizkreisvorlauftemperatur - Quelletemperatur) in K

AZ

Sole/Wasser-WärmepumpeLuft/Wasser-Wärmepumpe

3.8

3.0

mittlere Tageswerte im Heizbetrieb

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Abweichungen im Betriebsverhalten

Einfluss auf die Arbeitszahl z. B. Betrieb Heizstab, extrem hohe Vorlauftemperaturen

Einfluss auf Lebensdauer der Wärmepumpe, z. B. häufiges Schalten der WP mit kurzen Laufzeiten bzw. kurzen Ausschaltzeiten

Einfluss auf Stromverbrauch Gesamtsystem z. B. zu lange Laufzeiten der

Heizkreispumpe, der Zirkulationspumpe, Entladung der Speicher

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sorgfältige Auslegung der gesamten Anlagen und gute Anpassung der einzelnen Elemente

Auslegung und Sicherstellung von optimalen Volumenströmen auf Primär- und Sekundärseite

Überprüfung der Beladungsstrategien, insbesondere bei Kombispeichern und Kontrolle der Vorlauftemperatur

an den realen Bedarf angepasste Einstellung der Spreizungen und Heizkurven

Überprüfung der Dichtheit der 3-Wege-Ventile

sorgfältige und lückenlose Dämmung der Rohrleitungen und anderer Komponenten

Planung und Bau von einfachen Anlagen

Empfehlungen für die Praxis

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Fazit

bisherige Ergebnisse der Feldmessung:

erreichte Arbeitszahlen im Gebäudebestand Sole-Wasser-Wärmepumpen im Mittel 3,3 Luft-Wasser-Wärmepumpen im Mittel 2.6

erreichte Arbeitszahlen im Neubau Sole/Wasser-Wärmepumpen im Mittel 3,8 Luft/Wasser-Wärmepumpen im Mittel 3,0

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Fazit- Einsatz von Wärmepumpen im Gebäudebestand Jahres Arbeitszahl größer 2,7 im Mittel bei Luft/Wasser-

Wärmepumpen nicht erreicht (PE-Faktor Strom 2,7 - Basis Strommix D nach GEMIS 4.3)

Sorgfältige Planung der Auslegung der Wärmepumpen- anlagen unter Beachtung der Randbedingungen, z. B. Heizwärmebedarf, Vorlauftemperaturen, Heizflächen, Steuerung und Regelung (kann auch im Bestand zu AZ der Luft/Wasser-Wärmepumpen über 2,7 führen)

Es besteht Optimierungsbedarf bei der Einbindung der Wärmepumpen in das Versorgungssystem des Gebäudes und bei den Reglungsstrategien der gesamten Wärmepumpenanlagen

(GEMIS - Globales-Emissions-Modell-Integrierter-Systeme)

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit