COP5+ - Weiterentwicklung eines Wärme- und Kühlsystems mit saisonaler Wärmespeicherung am Beispiel des größten Erdwärmetiefensondenfeldes Mitteleuropas

Ziel war, den Energieüberschuss des Plus-Gebäudes im Sommer zur Nutzung für den Winter bereitzustellen. Dies erfolgte durch Verwendung eines hoch effizienten Systems zur saisonalen Wärmeenergiespeicherung. Realisiert wurde dies durch das größte Erdwärmetiefensondenfeld Mitteleuropas. Umfangreiche Messreihen wurden ausgewertet und bildeten die Grundlage für die Weiterentwicklung.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Im Rahmen dieses Projektes wurde ein System entwickelt und optimiert, mit dem der Primärenergiebedarf für die Heizung- und Kühlung eines Gebäudes minimiert werden kann. Erreicht wird dies durch die intelligente Nutzung eines großen saisonalen Energiespeichers. Dieser wird in Form eines Tiefensondenfeldes ausgeführt. Dadurch ist es möglich, Energie, die im Sommer in Form von Kühlbedarf (Kühlung von Büroräumen, Prozesskühlung) verfügbar ist, in den Boden einzuspeichern. In der kalten Jahreszeit dient dieses Energiereservoir als Wärmequelle für ein Wärmepumpensystem.

Wesentlich für die optimale Funktion eines derartigen Systems ist einerseits die richtige Dimensionierung und Ausführung des Sondenfeldes, andererseits eine optimale Speicherbewirtschaftung. Diese hat so zu erfolgen, dass sich sowohl hinsichtlich der Nutzung als Wärmesenke im Sommer, als auch als Wärmequelle im Winter langfristig stabile Zustände einstellen. Aus diesem Grund ist eine gesamtheitliche Betrachtung des Energiebereitstellungssystems (Sondenfeld, Wärmepumpensystem, Kühlsystem) mit dem zu versorgenden Gebäude notwendig.

Ziel des Projektes war es, eine optimale Anlagenkonfiguration sowie optimale Regelstrategien zu entwickeln und zu überprüfen, um dadurch grundlegende Erkenntnisse für die breite Anwendung dieser Technik zu gewinnen.

Das innerhalb der Projektlaufzeit entwickelte Rechenmodell für Tiefenbohrfelder konnte durch die gewonnenen Messdatenreihen erfolgreich validiert werden. Durch die gewonnenen Daten konnten an mehreren Punkten der Parameter der Regelungsstrategie und der Anlagenkonfigurationen vielversprechende Optimierungsmaßnahmen entwickelt werden. Nach der erfolgten Optimierung der Anlagenkonfiguration konnte eine deutliche Steigerung der Anlageneffizienz erreicht werden. Die Leistungszahl wurde von ca. 4,5 auf im Mittel ca. 6,5 erhöht. Dies stellt eine Verbesserung von über 40% dar. Umgekehrt bedeutet dies, dass der Antriebsenergiebedarf für die Wärmepumpen gegenüber der ursprünglichen Betriebsweise um ca. 40% reduziert ist.

Auf Grund dieser Ergebnisse ist zu erwarten, dass mit dem installierten Wärmepumpensystem eine Jahresarbeitszahl im Bereich von ca. 6,0 erreichbar ist.

Publikationen

Optimierung eines Wärme-/ Kühlsystems mit saisonaler Speicherung am Beispiel des größten Erdwärmefeldes Mitteleuropas

COP5+
Schriftenreihe 5/2015 G. Aigner, T. Bednar, J. Geyer, M. Neusser, Herausgeber: BMVIT
Deutsch, 164 Seiten

Downloads zur Publikation

Endbericht (pdf, 24.4 MB)

Projektbeteiligte

Projektleiter

Fronius International GmbH
Ing. Josef Feichtinger

Projekt- und Kooperationspartner

ENERTEC Naftz & Partner OG
Schöberl & Pöll OEG
Technische Universität Wien – Institut für Hochbau und Technologie – Forschungsbereich für Bauphysik und Schallschutz

Kontaktadresse

Fronius International GmbH
Ing. Josef Feichtinger
Günter Fronius Straße 1
A-4600 Thalheim
Tel.: +43 (7242) 241-2330
Fax: +43 (7242) 241-952330
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