Regelstrategien zum wirtschaftlichen Einsatz von Wärmepumpen in Nicht-Wohngebäuden

 

Entwicklung und Erprobung von neuartigen Regelstrategien zum wirtschaftlichen Einsatz von bivalenten Kompressionswärmepumpen mit Erdreichsonden zu Heiz- und Kühlzwecken in Erzeugungsanlagen unter Berücksichtigung jahreszeitlicher Einflüsse

Projektlaufzeit:

09/2011 bis 02/2014

Förderung:

Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), Forschungsinitiative Zukunft Bau

Beschreibung:

Gebäude in Deutschland verursachen einen nennenswerten Anteil am Gesamtprimärenergieverbrauch. Um die geplanten CO2 Einsparungen zu erreichen, sind Bedarfsreduzierungen der Gebäude erforderlich. Neben der Optimierung von Gebäudehüllen kann der Einsatz primärenergiesparender Erzeugungssysteme zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs beitragen. Wärmepumpen stellen eine Möglichkeit dar, den Primärenergieverbrauch durch Einsatz regenerativer Erdwärme zu reduzieren, jedoch sind die Reduktion des relevanten CO2-Ausstoßes und die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe stark von der Jahresarbeitszahl abhängig, welche im Wesentlichen durch die Wärmesenken- und Wärmequellentemperaturen bestimmt ist. Beide Temperaturen schwanken jahreszeitlich sowie auf Grund von Nutzergewohnheiten.

Nichtwohngebäude werden zumeist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten errichtet und betrieben. Daher erfolgt auch die Auslegung von Erzeugungsanlagen unter wirtschaftlichen Aspekten. Wärmepumpenanlagen stellen eine vergleichsweise hohe Investition dar, welche sich im Betrieb durch geringere Energiekosten wirtschaftlich erweisen. Amortisationszeiten von bis zu 15 Jahren sind keine Seltenheit und stellen bereits eine kritische Größe für Bauherrnentscheidungen dar. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden neuartige Regelstrategien entwickelt und simulationstechnisch analysiert. Die Regelstrategien optimieren den bivalenten Einsatz einer Wärmepumpe dahingehend, dass Zeiträume unwirtschaftlicheren Betriebs mit geringen Leistungszahlen automatisch erkannt werden, um auf günstigere Erzeuger umzustellen und so im Jahresverlauf günstigere Gesamt-Arbeitszahlen zu erreichen.