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Instationäre energetische Bewertung von Wärmepumpen- und Mikro-KWK Systemen: Schwerpunkt Wärmepumpensysteme

   

Laufzeit: 3 Jahre

Start: 07/2014

Ende: 07/2017

Projektpartner:

  • Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung
  • Universität Stuttgart, Institut für Gebäudeenergetik

Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), FKZ 03ET1211B

  BMWi-Logo Urheberrecht: BMWi
 
 

Jahresarbeitszahlen (JAZ) von Wärmepumpensystemen werden heutzutage klassischerweise mit stationären Bewertungsverfahren ermittelt. In der Praxis werden Wärmepumpen jedoch häufig in Teillast betrieben und unterliegen sich verändernden Umgebungsbedingungen. Außerdem ist ihre JAZ von der Systemauslegung, der Komponentendimensionierung sowie der Regelstrategie abhängig. Aufgrund dieser Einflüsse kommt es häufig zu Abweichungen zwischen den statisch ermittelten JAZ im Vergleich zu JAZ aus Feldtestmessungen. Eine instationäre Analyse der Wärmeerzeugereinheiten stellt sich als vorteilhaft heraus.

In enger Kooperation mit unseren Projektpartnern der TU Dresden und Universität Stuttgart entwickelt das Institut für Gebäude- und Raumklimatechnik (EBC) ein neues dynamisches Bewertungsverfahren für Wärmepumpen- und Mikro-KWK-Systeme. Als ein wichtiger Bestandteil des Projektvorhabens werden sowohl Simulationsmodelle von Gebäuden erstellt als auch Prüfstände erbaut, die eine Untersuchung von Wärmepumpen und Mikro-KWK-Anlagen mittels Hardware-in-the-Loop erlauben.

Der Prüfstand am EBC besteht aus einer Klimakammer, die es ermöglicht gezielte Umgebungszustände herzustellen, sowie einem umfangreichen Hydraulikmodul, welches den Hydraulikkreislauf der Heizungsanlage abbildet. Die zu testende Hardware im Prüfstand ist mit einer Echtzeitsimulation verknüpft. Mithilfe eines in Modelica®/Dymola® erstellten Gebäudemodells werden die benötigten Heizleistungen eines Ein- oder Mehrfamilienhauses berechnet und als Eingangsvariable an den Prüfstand übergeben.

Ziel des Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das die Bestimmung einer realitätsnahen JAZ in nur wenigen Testtagen erlaubt. Zu diesem Zweck ist es notwendig sinnvolle meteorologische Daten, die ein Jahr repräsentieren, für kurze Zeitintervalle abzuleiten bzw. zu identifizieren. In der Klimakammer werden diese Umgebungsbedingungen reproduziert und auf Basis der Wetterdaten wird der Heizwärmebedarf des Gebäudes simulativ bestimmt.

In der finalen Phase des Verbundprojekts werden die Wärmeerzeuger in einem Ringtest unter den Projektpartnern ausgetauscht und auf den eigenen Prüfständen getestet. Durch diesen Ringvergleich wird die Neutralität und Reproduzierbarkeit des Bewertungsverfahrens sichergestellt.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) für die finanzielle Unterstützung, Förderkennzeichen 03ET1211B, sowie unseren Projektpartnern an der TU Dresden (Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung) und Universität Stuttgart (Institut für Gebäudeenergetik) für die gute Kooperation.