Einleitung Grundlagen Wärmepumpe und Solarkollektor Synergieeffekte Hydraulik

1. Kopplung einer Solarthermieanlage mit einer Wärmepumpe zur Heizung eines Mehrfamilienhauses in Lettland • Einleitung • Grundlagen Wärmepumpe und Solarkollektor • Synergieeffekte • Hydraulik • Simulationsergebnisse • Fazit • Zusammenfassung • Anhang/ Quellen 1

2. 2 Grundlagen Solarkollektor Quelle: Quaschning V (2009)

3. 2 Grundlagen Wärmepumpe 1 2 Quelle: Forsen M (2007) Quelle: Academic.ru (2010) 4 3

4. 2 Zusammenfassung der Grundlagen • => Je größer T1 desto kleiner der COP • => Je größer T2 desto größer der COP • => Je kleiner ΔT desto größer der COP • => Je größer Tout desto größer Qdot • => Je größer Tin desto kleiner Qdot • => Je größer ΔT desto größer Qdot

5. 3 Synergieeffekte Quelle: Deutsche Gesellschaft für Solarenergie (2010)

6. 4 Komponenten • Flachkollektor: Sokol, 2 m² • Wärmepumpe: NIBE „Fighter 1140“ mit 17 kW maximaler Leistungsaufnahme • Pufferspeicher: No name, 1000 l • Gebäude: Mehrfamilienhaus, 323 m² Wohnfläche, 138 kWh/m² Heizwärmebedarf • Heizsystem: Radiatoren • Erdsonden: 6 x 70m x 40mm Quelle: Solar Home (2010)

7. 4 Erdsondenverlegung

8. 4 Solarkollektor und Verschaltung

9. 4 Hydraulik1

10. 4 Hydraulik2

11. 5 Simulationsergebnisse

12. 5 Simulationsergebnisse

13. 6 Fazit • Das Kombisystem kann enorme Mengen an CO2 einsparen • Trotzdem unerwartete Ergebnisse • Probleme mit Hochdruckstörung bei Hydraulik 1 • Kollektorfläche zu klein für entscheidenden Einfluss • PolySun unterstützt nur bestimmte vorgegebene Verschaltungen und ist schwierig zu handhaben Weiterführende Schritte • Parametervariation • Vermutlich Simulation mit TRNSYS notwendig • Messdaten auswerten

14. 7 Zusammenfassung • Aufgrund der physikalischen Vorraussetzungen ergänzen sich Wärmepumpe und Solarkollektor nahezu ideal • Auch in nördlichen Breiten kann die Wärmepumpe mit hoher Jahresarbeitszahl von 3,4 operieren • Synergieeffekte Wärmepumpe und Solarkollektor scheinbar gegeben • Weitere Simulationen hilfreich

15. 8 Anhang I: Quellen • PolySun Simulation • Academic.ru (2010) Rankine Zyklus. Im Internet erhältlich unter: http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/1159124, zuletzt besucht: 27.07.2010. • DGS Deutsche Gesellschaft für Solarenergie; Artikel in der Zeitschrift Sonnenenergie (2010) Wärmepumpen und Solaranlagen. • Forsen M (2007) Heat Pumps - Technology and Environmental Impact. Im Internet erhältlich unter: http://ec.europa.eu/environment/ecolabel/about_ecolabel/reports/hp_tech_env_impact_aug2005.pdf, zuletzt besucht: 27.07.2010. • Kaltschmitt, M et al. (1999) Energie aus Erdwärme, Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart. • Niedersächsischer Bildungsserver 2009. Netzbelastungskurve. Im Internet erhältlich unter: http://nibis.ni.schule.de/~bfseta/e-learning/energietechnik/energieversorgung/bespiel-belastungskurve.html. zuletzt besucht: 18.03.2009. • Quaschning V (2009) Regenerative Energiesysteme, Hanser Verlag, München. • Solar Home (2010) Im Internet erhältlich unter: http://www.solarhome.ru/ru/solar/collector/sokol_desc.htm, zuletzt besucht: 27.07.2010.

16. 8 Anhang II: Lastmanagement 1 - Load Curve Quelle: Niedersächsischer Bildungsserver

17. 8 Anhang III: Grundlagen Wärmepumpe Quelle: Kaltschmitt, M et al. (1999)

18. 8 Anhang IV: Definitionen Solare Deckung • Solare Deckungsrate fsol: Anteil des solaren Wärmeeintrags am Gesamtwärmeeintrag in den Speicher • Anteilige fossile Energieeinsparung fsav: Verhältnis aus jährlich eingesparter Primärenergie zum Primärenergiebedarf einer nicht solaren Referenzanlage