Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen dieses Vorhabens sollten auf der Basis einer Optimierung durch Simulationsrechnungen des Gesamtsystems Geb\u00e4ude- und Anlagentechnik Prototypen kompakter Heiz-, L\u00fcftungs- und Warmwas-serbereitungs-Systeme f\u00fcr Niedrigstenergie-Wohngeb\u00e4ude mit einem Jahres-Heizw\u00e4rmebedarf von etwa 30 kWh\/(m\u00b2?a) entwickelt und erprobt werden. Anlagen nach dem zum Projektstart aktuellen Stand der Technik bestanden zumeist aus Einzelkomponenten verschiedener Hersteller, deren regelungstechnische sowie betriebliche Abstimmung nur in geringem Ma\u00df erfolgte. Die Systeme sollten als eine integrale Funktionseinheit die Forderungen an Raumheizw\u00e4rme- und Warmwasserversorgung sowie die Wohnrauml\u00fcftung in energetisch und wirtschaftlich optimaler Weise erf\u00fcllen. Durch einen wirtschaftlichen und emissionsarmen Betrieb sollten sie den Standard zukunftsweisender Geb\u00e4udetechnik darstellen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach erg\u00e4nzender Sichtung des Standes der Technik wurden zun\u00e4chst die aus dem Lastfall in hochw\u00e4rmeged\u00e4mmten Geb\u00e4uden resultierenden Anforderungsprofile an die W\u00e4rmeversorgungssysteme zusammengestellt. Zur Untersuchung des Betriebsverhaltens von L\u00fcftungsanlagen bzw. zur Validierung der Simulationsmodelle der Komponenten wurden in einer fr\u00fchen Projektphase erste Labortests mit Luft\/Luft- und Luft\/Wasser-W\u00e4rmer\u00fcckgewinnungseinheiten durchgef\u00fchrt. \u00dcber die aufgenommenen Messdaten wurden die entsprechenden TRNSYS-Simulationsmodelle validiert. In Mehrparameteranalysen wurden hinsichtlich wirtschaftlicher, energetischer und \u00f6kologischer Kriterien optimierte Systemvarianten herausgearbeitet und die entsprechenden Kenndaten berechnet. Als geeignete Nachheizeinrichtung neben der bereits in einem vorherigen Projekt (DBU Az. 12684) untersuchten solarunterst\u00fctzten Gas-Brennwert-Heizzentrale SolvisMax hat sich aus den Simulationsstudien die Sole\/Wasser-W\u00e4rmepumpe herauskristallisiert. In einer nachfolgenden Phase erg\u00e4nzender Laboruntersuchungen wurden verschiedene W\u00e4rmepumpen\/Speicher-Einheiten – zuletzt mit im oberen Speicherbereich integrierter Kondensatoreinheit – getestet und konstruktiv und energetisch optimiert. Die als Prototypen umgesetzten Systeme wurden in drei Anlagen messtechnisch untersucht. Die Standorte der Feldanlagen wurden hierbei so ausge-w\u00e4hlt, dass sie einen Querschnitt von unterschiedlichen, in der Praxis m\u00f6glichen Lastf\u00e4llen von Einfamilienh\u00e4usern abdecken. Die Anlagen wurden dabei in Geb\u00e4uden unterschiedlichen W\u00e4rmed\u00e4mmstandards mit verschiedenen Heizsystemen, z. B. Fu\u00dfboden und\/oder Wandheizung und unterschiedlichen L\u00fcftungsvarianten (Fensterl\u00fcftung oder Zu- und Abluftanlage mit W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung) kombiniert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die von der Fa. Solvis am Markt angebotene, vielfach im praktischen Betrieb bew\u00e4hrte und im Rahmen von Vergleichstests entsprechender Ger\u00e4te positiv bewertete W\u00e4rmezentrale SolvisMax stellt hinsichtlich der Effizienz der Solareinbindung sowie des Funktionsprinzips der temperaturabh\u00e4ngigen Einspei-cherung von W\u00e4rme eine ideale Ausgangsbasis f\u00fcr eine W\u00e4rmeversorgungszentrale in hochw\u00e4rmeged\u00e4mmten Geb\u00e4uden dar. Auch ohne Einkopplung von Solarw\u00e4rme tr\u00e4gt der Speicher hierbei \u00fcber die Verf\u00fcgbarkeit der erh\u00f6hten W\u00e4rmekapazit\u00e4t zur Verbesserung des Betriebsverhaltens der Anlage bei. Luft\/Luft-W\u00e4rmer\u00fcckgewinnungseinheiten lassen sich unabh\u00e4ngig von der Heizanlage betreiben und stellen die Voraussetzung zur Erreichung geringer Heizw\u00e4rmebedarfs-Kennwerte f\u00fcr Geb\u00e4ude dar. \u00dcber die Vorw\u00e4rmung der Au\u00dfenluft im Winter lassen sich kritische Betriebszust\u00e4nde mit Einfrieren des W\u00e4rme\u00fc-bertragers vermeiden. Erdw\u00e4rme ist g\u00fcnstig erschlie\u00dfbar und l\u00e4sst sich \u00fcber einen Erdreichw\u00e4rme\u00fcbertrager oder einen registergekoppelten Solekreis in das System einbinden. Eine Vorheizung \u00fcber ein el. Heizregister ist aus energetischen und \u00f6kologischen Gr\u00fcnden eine weniger geeignete Ma\u00dfnahme. Die Einkopplung einer Luft\/Wasser-W\u00e4rmepumpe in den zentralen Speicher f\u00fchrt mit den betrachteten Ger\u00e4ten und Schaltungsvarianten zu einer negativen Beeinflussung des Betriebes sowie der Effizienz der Gesamtanlage. Die am Markt angebotenen Ger\u00e4te zur W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung aus der Abluft mit dem Arbeitsmittel R 134a stellen keinen geeigneten L\u00f6sungsansatz zur Verbesserung der Effizienz von W\u00e4rmeversorgungsanlagen dar. Sole\/Wasser-W\u00e4rmepumpen mit einer W\u00e4rmeleistung von 5 bis 8 kW stellen eine sinnvolle und praxistaugliche Alternative zu dem speichergekoppelten Gas-Brennwert-Heizkessel dar. Dies wurde innerhalb einer breit angelegten Simulationsstudie f\u00fcr eine extern angeordnete W\u00e4rmepumpe nachgewiesen. Im Rahmen der Entwicklung von Vorserienger\u00e4ten wurde eine hinsichtlich der W\u00e4rmeabgabe teil- und eine vollst\u00e4ndig in den Speicherk\u00f6rper integrierte Variante untersucht und im Feld getestet und messtechnisch begleitet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1.\tK\u00fchl, L.: W\u00e4rmeversorgungssysteme f\u00fcr hochw\u00e4rmeged\u00e4mmte Geb\u00e4ude, Dissertation TU Braunschweig, 2004; VDI Fortschrittsberichte Reihe 6, Nr. 526, VDI Verlag, D\u00fcsseldorf, 2005, ISBN 3 18 352606-9;
\n2.\tK\u00fchl, L.: W\u00e4rmeversorgungssysteme f\u00fcr hochw\u00e4rmeged\u00e4mmte Geb\u00e4ude, Gesundheits-Ingenieur, Oldenbourg Verlag, M\u00fcnchen, Nr. 126 (2005) Heft 3, S. 130 – 143;
\n3.\tK\u00fchl, L.: Solarunterst\u00fctzte W\u00e4rmeversorgung f\u00fcr Niedrigstenergie-Wohngeb\u00e4ude, OTTI 15. Symposium Thermische Solarenergie, 27.-29.04.05, Bad Staffelstein, Tagungsband S. 318 – 322;
\n4.\tK\u00fchl, L.; Schlosser, M.: Fisch, M. N., Solarunterst\u00fctzte W\u00e4rmeversorgung f\u00fcr Niedrigenergie-Wohngeb\u00e4ude und -siedlungen, VDI-Tage der Geb\u00e4udetechnik, Leonberg, 31.01. – 01.02.2006;
\n5.\tK\u00fchl, L.; Wendker, K.: Fisch, M.N., Solarunterst\u00fctzte W\u00e4rmepumpen-Heizsysteme Niedrigenergie-Wohngeb\u00e4ude, OTTI 16. Symposium Thermische Solarenergie vom 17.-19. Mai 2006, Bad Staffelstein;
\n6.\tJ\u00e4ger, H.; Wendker, K.: Solarenergie und Erdw\u00e4rme – die wirtschaftliche L\u00f6sung f\u00fcr Niedrigenergieh\u00e4user, Heizungsjournal, Heft 3, M\u00e4rz 2007;
\n7.\tK\u00fchl, L.; Wendker, K.; Fisch, M.N.: Praxistest von erdgekoppelten Solar-W\u00e4rmepumpen-Heizzentralen, OTTI Siebtes Fachforum Oberfl\u00e4chennahe Geothermie – Erdgekoppelte W\u00e4rmepumpen und unterirdische thermische Energiespeicher – 26.\/27 April 2007, Freising;
\n8.\tK\u00fchl, L.; Wendker, K.; Fisch, M.N.: Praxistest von solarunterst\u00fctzten W\u00e4rmepumpen-Heizsystemen, OTTI 17. Symposium Thermische Solarenergie vom 09.-11. Mai 2007, Bad Staffelstein;
\n9.\tK\u00fchl, L.; Wendker, K.; Fisch, M.N.: Praxistest von erdgekoppelten Solar-W\u00e4rmepumpen-Heizzentralen, 5. Forum W\u00e4rmepumpe, 11.-12.10.2007, Berlin;
\n10.\tK\u00fchl, L.; Wendker, K.; Fisch, M.N.: Solar-W\u00e4rmepumpen-Heizzentrale – Kompaktsystem zur W\u00e4rmeversorgung von Niedrigenergie-Wohngeb\u00e4uden, Fachtagung Erdw\u00e4rme und Sonnenenergie \/ Strom aus Geothermie, 26.10.2007, Z\u00fcrich<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Entwicklung von Vorserienger\u00e4ten als W\u00e4rmeversorgungszentrale f\u00fcr hochw\u00e4rmeged\u00e4mmte Geb\u00e4ude mit einem Jahres-Heizw\u00e4rmebedarf von etwa 30 kWh\/(m\u00b2?a) konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Die W\u00e4rmezentrale mit Backup einer integrierten Sole\/Wasser-W\u00e4rmepumpe wurde als eine innovative Konstruktion aus marktg\u00e4ngigen Komponenten realisiert und die Effizienz in Labortests und nach-folgenden messtechnisch begleiteten Feldtests nachgewiesen, so dass eine erfolgreiche Markteinf\u00fchrung 2008 zu erwarten ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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