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Wärmepumpenanlagen mit Solarwärme arbeiten effizienter

14.10.14 - Das HSR Institut für Solartechnik forschte im Auftrag des Bundesamts für Energie und der Internationalen Energieagentur vier Jahre an der Kombination von Wärmepumpen mit Solarwärme. Die Erkenntnisse führen zur Entwicklung neuer Produktreihen und zur Verbesserung bestehender Produkte verschiedener Hersteller aus dem In- und Ausland.

Neue Wohngebäude in der Schweiz heizen immer öfter mit einer Wärmepumpe. Diese zieht Niedertemperaturwärme aus der Umgebungsluft oder aus dem Erdreich, und hebt die Temperatur dieser Wärme mit Hilfe von elektrischem Strom auf ein Temperaturniveau, das für Raumheizung und Warmwasser verwendet werden kann. Je weniger elektrische Energie dafür benötigt wird, desto effizienter arbeitet sie, und desto geringer fällt die Stromrechnung für den Besitzer aus. Im Gegensatz zu Wärmepumpen, welche die aus der Umwelt bezogene Wärme zuerst mit einem Gas-Kompressionsprozess auf höhere Temperatur heben müssen, erntet ein Solarkollektor die Wärme bereits auf dem verwendbaren Temperaturniveau. Dadurch brauchen Solaranlagen etwa zehnmal weniger elektrische Energie als eine Wärmepumpe, um die gleiche Nutzwärme zur Verfügung zu stellen.

Weltweit einmalige Testanlage

Die Effizienz einer Anlage mit verschiedenen Komponenten wie Wärmepumpe, Wärmespeicher und Solarwärme ist immer ein Resultat der Effizienz der Komponenten einerseits, und der Effizienz der Kombination und Regelung andererseits. Deshalb müssen alle Komponenten einer Heizungsanlage aufeinander abgestimmt, richtig verschaltet und korrekt angesteuert werden. Das SPF Institut für Solartechnik der HSR verfügt über einen weltweit einzigartigen Teststand, in welchem dieses Zusammenspiel in einem proprietären Verfahren überprüft werden kann.

Sowohl in den Labormessungen als auch in Feldanlagen wurde festgestellt, dass der Wärmespeicher eine Schlüsselkomponente für die Effizienz der gesamten Anlage darstellt. Hier lohnt es sich die vom SPF ausgearbeiteten Empfehlungen für die Speicherung und das Speicher-Management zu beachten. Ein gutes Speicherkonzept kann gegenüber einer nicht optimierten Lösung 10-50% Strom einsparen.

Während vier Jahre hat sich das SPF im Auftrag des Bundesamts für Energie intensiv mit der Kombination von Wärmepumpen mit Solarwärme auseinandergesetzt. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten waren eingebettet in den Schwerpunkt "solar and heat pump systems" der Internationalen Energieagentur IEA, in welchem das SPF die Arbeiten zur Modellierung und Simulation von Heizsystemen koordinierte. Die Erkenntnisse, die in dieser Zeit gewonnen wurden, haben inzwischen zur Entwicklung neuer Produktreihen und zur Verbesserung bestehender Produkte verschiedener Hersteller geführt. Diese Produktentwicklungen führt das Institut für Solartechnik in Zusammenarbeit mit der Industrie in verschiedenen Projekten weiter, zum Beispiel im EU-Projekt MacSheep, welches vom SPF koordiniert wird.

Web: http://www.spf.ch/solheap

 

Bildlegenden

1) Die weltweit einzigartige Anlage für hardware in the loop Tests kompletter Heizsysteme.

2) Nicht selektive (links) und selektive (rechts) unverglaste Absorber, montiert auf dem Dach-Labor des SPF zur Ermittlung des Potenzials zur Gewinnung von Umgebungswärme bei Nacht zusätzlich zur Solarwärme bei Tag.

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