Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Bei steigender Anzahl von Wärmepumpen sind für eine hohe Effizienz ergiebige Wärmequellen mit möglichst hohen Temperaturniveaus erforderlich. Für grössere Gebäude können sich hinsichtlich der Erschliessung der Wärmequelle Einschränkungen ergeben, insbesondere bei Bestandsgebäuden, und somit eine Nutzung von mehreren Wärmequellen günstig sein, speziell, wenn sich Synergien zwischen den einzelnen Quellen ergeben. Es werden günstige Kombinationen von Wärmequellen identifiziert und hinsichtlich Effizienz und Einbindung in das Gesamtsystem mittels Simulationen bewertet. Die Ergebnisse ausgewählter Kombinationen werden an Feldmessungen verifiziert und Empfehlungen abgeleitet. Weiterhin werden die Kosten der Kombinationen von Wärmequellen untersucht, um auch eine Einschätzung der Wirtschaftlichkeit zu geben. Damit soll zur Erhöhung der Marktanteile von Wärmepumpen in Gebäuden grösserer Leistung beigetragen werden.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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With increasing number of heat pumps, productive heat sources with the highest possible temperature levels are necessary for a high performance. For larger buildings, there may be limitation regard-ing the development of a single heat source, in particular for existing buildings, and the use of different heat sources may be advantageous, especially if synergies among the heat sources exist. The project identifies promising combinations of heat sources with an assessment of efficiency and integration options into the overall system by simulations. The results of selected combinations are verified with existing data of field measurements and recommendations are derived. Moreover, cost of the combinations of heat sources are investigated in order to perform an economic evaluation. Results for promising combinations will be verified by field monitoring results and recommendations will be derived. Thereby, the project shall contribute to increase the market share of heat pumps in buildings of larger capacities.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Lorsque le nombre de pompes à chaleur augmente, il est nécessaire de disposer de sources de chaleur productives avec des niveaux de température aussi élevés que possible pour obtenir une efficacité élevée. Pour les grands bâtiments, l'accès à la source de chaleur peut être limité, en particulier pour les bâtiments existants, et l'utilisation de plusieurs sources de chaleur peut donc s'avérer avantageuse, en particulier si des synergies se créent entre les différentes sources. Des combinaisons favorables de sources de chaleur sont identifiées et évaluées en termes d'efficacité et d'intégration dans le système global au moyen de simulations. Les résultats des combinaisons sélectionnées seront vérifiés par des mesures sur le terrain et des recommandations seront formulées. En outre, les coûts des combinaisons de sources de chaleur seront étudiés afin de fournir une estimation de la rentabilité. L'objectif est de contribuer à l'augmentation des parts de marché des pompes à chaleur dans les bâtiments de grande puissance.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Mit einem massiven Ausbau von Wärmepumpen werden für eine hohe Effizienz auch gute Wärmequellen benötigt. Insbesondere im höheren Leistungsbereich ab 50 kW und bei dichter Bebauung weisen einzelne Wärmequellen wie die Aussenluft oder das Erdreich Einschränkungen hinsichtlich Lärm respektive Platz und Bohrtiefe auf. Im Projekt HP-source wurden Integrationsmöglichkeiten von Wärmequellen anhand von Systemsimulationen mit dem Ziel untersucht, die Einschränkungen zu umgehen und einen monovalenten Wärmepumpenbetrieb mit hoher Effizienz zu ermöglichen. Dabei wurde auf zwei Strategien fokussiert: Einer Spitzenlastdeckung, bei der beide Quellen auf einen Teil der Leistung ausgelegt und die Erdreich-quelle für die Spitzenlast im Winter zugeschaltet wird, sowie einer Regeneration, bei der die Erdreichquelle im Sommer und in der Übergangszeit durch eine zweite Quelle regeneriert wird, die im Sommer auch allein betrieben werden kann. Dabei wurde festgestellt, dass mit beiden Strategien Einschränkungen von Einzelquellen umgangen und durch Synergien und Auslegungsvorteile zwischen den Quellen Effizienz- und Kostenvorteile genutzt werden können, die die Zusatzkosten für die Integration einer zweiten Quelle sogar überkompensieren können, was Mehrquellensysteme auch für einen Einsatz ohne Einschränkungen interessant macht. Bei reiner Spitzenlastdeckung kann die Erdreichquelle überproportional kleiner ausgelegt wer-den, und mit Regeneration lassen sich Sondenfelder ebenfalls deutlich kleiner dimensionieren, was Platz- und Bohrtiefenbeschränkungen entschärft und Lärmeinschränkungen auf Luftseite beseitigt. Abhängig vom Preisniveau ist eine Integration auch wirtschaftlicher als fossile Spitzenlastdeckung. Es ist daher sinnvoll, bei grösseren Anlagen immer auch Mehrquellensysteme im Planungsprozess zu untersuchen und die Planungsverfahren für Mehrquellenintegration weiterzuentwickeln, um die Praxisverbreitung zu erhöhen.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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With a massive expansion of heat pumps, good heat sources are also required for high efficiency. Particularly in the higher output range above 50 kW and in densely builtup areas, individual heat sources such as outside air or the ground have limitations in terms of noise, space and drilling depth. In the HP-source project, integration options for heat sources were investigated using system simulations with the aim of circumventing the restrictions and enabling monovalent heat pump operation with high efficiency. The focus was on two strategies: A peak load coverage, in which both sources are designed to cover part of the output and the ground source is switched on for the peak load in winter, and a regeneration, in which the ground source is regenerated in summer and in the transition period by a second source, which can also be operated alone in summer. It was found that both strategies can circumvent the limitations of individual sources and that efficiency and cost benefits can be exploited through synergies and design advantages between the sources, which can even more than compensate for the additional costs of integrating a second source, making multi-source systems also interesting for the use without restrictions. With pure peak load coverage, the ground source can be designed to be disproportionately smaller, and with regeneration, probe fields can also be designed significantly smaller.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Avec le développement massif des pompes à chaleur, de bonnes sources de chaleur sont également nécessaires pour une efficacité élevée. En particulier dans la plage de puissance supérieure, à partir de 50 kW, et dans les zones densément construites, certaines sources de chaleur comme l'air extérieur ou le sol présentent des restrictions en termes de bruit, d'espace et de profondeur de forage. Dans le cadre du projet HP-source, les possibilités d'intégration des sources de chaleur ont été étudiées à l'aide de simulations de systèmes dans le but de contourner les restrictions et de permettre un fonctionnement monovalent des pompes à chaleur avec une grande efficacité. L'accent a été mis sur deux stratégies: Une couverture de la charge de pointe, dans laquelle les deux sources sont dimensionnées pour une partie de la puissance et la source géothermique est activée pour la charge de pointe en hiver, ainsi qu'une régénération, dans laquelle la source géothermique est régénérée en été et pendant la période de transition par une deuxième source qui peut également fonctionner seule en été. Il a été constaté que les deux stratégies permettent de contourner les restrictions imposées par les sources individuelles et de profiter d'avantages en termes d'efficacité et de coûts grâce aux synergies et aux avantages d'exploitation entre les sources, qui peuvent même surcompenser les coûts supplémentaires liés à l'intégration d'une deuxième source, ce qui rend les systèmes multisources intéressants pour une utilisation sans restrictions. En cas de couverture de la charge de pointe uniquement, la source souterraine peut être dimensionnée de manière proportionnellement plus petite, et la régénération permet également de réduire considérablement les champs de sondes.
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