Simulation von Wärmepumpen-Systemen mit Polysun 4

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 102248

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0074;F-Wärmepumpen und Kälte

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Simulation von Wärmepumpen-Systemen mit Polysun 4

Schlussbericht (Deutsch)

Polysun 4 ist ein Programm zur Simulation von Heizungssystemen. Mittels eines Zeitschrittverfahrens werden in einer dynamischen Simulation alle relevanten Systemparameter aufgrund von statistischen Wetterdaten im Verlaufe eines Refernzjahres berechnet. Einerseits zeichnet sich Polysun aus durch seinen physikbasierten und modularen Ansatz, der eine beliebige Anordnung der Systemkomponenten erlaubt, andererseits durch die Komponentenkataloge, welche eine grosse Anzahl kommerziell erhältlicher Komponenten enthält. Als zusätzliche Heizquelle sind mit diesem Projekt nun auch Luft/Wasser-, Wasser/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen in Polysun integriert worden. Als Wärmequellen sind die Umgebungsluft, das Erdreich und das Grundwasser implementiert worden. Somit können die verschiedenen Möglichkeiten des Einsatzes von erneuerbaren Energiequellen berechnet und optimiert werden. Aus Messwerten des COP (gem. EN 255 und 14511) von Wärmepumpen werden durch lineare Interpolation der entsprechende Gütegrade die COP-Werte für beliebige Quellen- und WP-Austrittstemperaturen berechnet und die elektrische Leistungsaufnahme interpoliert. Die dynamische Simulation der Erdwärmesonde wird mit dem Algorithmus aus dem Programm EWS (Berechnungsmodul für Erdwärmesonden 1997) durchgeführt. Die Grundwassersonden werden aufgrund der Erdreichtemperaturen simuliert. Die Wärmepumpen und Sonden wurden als eigenständige Komponenten in Polysun implementiert. Sie lassen sich auf der Zeichenfläche frei platzieren und mit anderen hydraulischen Komponenten verbinden. In der Simulation wird für jeden Zeitschritt aufgrund der Quellentemperatur und der Vorlauftemperatur die elektrische Leistungsaufnahme und die Wärmeabgabe an den Kreislauf berechnet. Die Komponentenkataloge wurden entsprechend mit total über 300 Einträgen erweitert. Hydraulische Vorlagen mit den neuen Komponenten in verschiedenen Kombinationen sind erstellt worden. Die Resultate dieses Projektes wurden am 19. Symposium für thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, Deutschland als wissenschaftlicher Beitrag präsentiert.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Huber Energietechnik AG
Vela Solaris AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Marti,Jörg
Witzig,A.
Huber,Arthur
Ochs,Markus

Zugehörige Dokumente

• Simulation von Wärmepumpen-Systemen in Polysun 4 - Schlussbericht [PDF] 4'373 kB

Schlussbericht (Englisch)

Polysun 4 is a software program for the simulation of heating systems. The simulation kernel applies a time stepping algorithm and dynamically calculates all relevant system parameters over a one year period, based on statistical weather data. Polysun draws out by physics-based simulation scheme and its modularity, which allows any arrangement of the system components and offers a unique set of component catalogues which cover a large number of comercially available system components. In this project, three kinds of heat pumps (air/water, water/water and brine/water) and the relevant heat sources ambient air, soil and groundwater have been implemented. In consequence, Polysun now covers a larger, and almost complete, range of renewable energy systems. Simulation parameters are the measured heat pump COP values (in accordance with EN 255 and 14511). A linear interpolation scheme has been developed in this project in order to simulate systems for arbitrary source and heat pump temperatures and to interpolate the power consumption. For the dynamic simulation of the ground source heat pump, the numerical algorithm from the Program EWS (calculation module developed in 1997) has been integrated into Polysun. Groundwater probes are calculated with respect to the soil temperatures. Heat pumps and probes were implemented as independent components in Polysun. In the graphical user interface, they can be arbitrarly placed and connected with other hydraulic components. The timestepping simulation calculates inlet temperature, electric power consumption and heat transfer in the entire system. The Polysun catalogs have been extended accordingly with total over 300 component entries and a number of relevant system templates.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Huber Energietechnik AG
Vela Solaris AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Marti,Jörg
Witzig,A.
Huber,Arthur
Ochs,Markus