HiTemHP – Effizienter Einsatz von Hochtemperatur-Wärmepumpen in Altbauten und bei Sanierungen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502168

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Hochtemperatur CO2-Wärmepumpen mit Vorlauftemperaturen bis 90°C sind Kandidaten um Ölheizungen in (geschützten) Alt-bauten zu ersetzen, da sie einen hohen Temperaturhub ermöglichen. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie das System Wärmequelle, Wärmepumpe, Wärmeabgabe aussehen muss, damit einerseits ein behagliches Raumklima erreicht wird und andererseits hohe Energieeffizienz gewährleistet werden kann.

Kurzbeschreibung (Englisch)

High-temperature CO2 heat pumps with supply temperatures up to 90°C are candidates to replace oil-heating systems in (pro-tected) old buildings, because they allow for a high temperature lift. In this project, it is the aim to study how heat source, heat pump and heat emission system must look like, such that a comfortable room climate together with a high-energy efficiency can be achieved.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Les pompes à chaleur CO2 haute température avec des températures d'alimentation allant jusqu'à 90°C sont des candidats pour remplacer les systèmes de chauffage au mazout dans les bâtiments anciens (protégés), parce qu'elles permettent une élévation de température élevée. Dans ce projet, l'objectif est d'étudier comment la source de chaleur, la pompe à chaleur et le système d'émission de chaleur doivent se présenter, afin d'obtenir un climat ambiant confortable et une efficacité énergétique élevée.

Schlussbericht (Deutsch)

Hochtemperatur-CO2-Wärmepumpen mit Vorlauftemperaturen bis zu 90 °C gelten als vielversprechende Option, um Öl- der Gasheizungen in (geschützten) Altbauten zu ersetzen, da sie einen gros-sen Temperaturhub ermöglichen. Allerdings fällt bei diesen Systemen nicht nur Wärme auf hohem, sondern auch auf niedrigem Temperaturniveau an. Für eine hohe Energieeffizienz muss die gesamte produzierte Wärme genutzt werden. Voraussetzung dafür ist eine möglichst niedrige Rücklauftemperatur des Gebäudes. In diesem Projekt werden für TRNSYS nicht standardmässig vorhandene Module – insbesondere für transkritische einstufige CO2-Wärmepumpen – neu entwickelt und anhand von Messdaten aus der NEST-Datenbank kalibriert. Zudem werden Messdaten der CO2-Wärmepumpe in der SFW-Unit aus-gewertet, um physikalische Zusammenhänge besser zu verstehen und korrekt zu modellieren. Ein idealisiertes Matlab-Modell wurde erstellt und mit den Messwerten verglichen, um zu verstehen, wieso der bestehende Prototyp in gewissen Betriebspunkten noch nicht wie erwartet arbeitet. Der Fortran Code von Type8505, die Dokumentation der Files, die Schnittstellenfiles zu TRNSYS und die dazugehörenden Datenfiles wurden unter der Lizenz LGPLv3 freigegeben und können heruntergeladen werden von: https://github.com/hues-platform/trnsys-type8505

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht_deutsch [PDF] 2'956 kB

Schlussbericht (Englisch)

High-temperature CO2 heat pumps with supply temperatures of up to 90 °C are considered a promising option for replacing oil or gas heating systems in (protected) older buildings, as they enable a large temperature difference. However, these systems generate heat not only at high temperatures but also at low temperatures. To achieve high energy efficiency, all the heat produced must be utilized. A prerequisite for this is the lowest possible return temperature in the building. In this project, modules not available as standard in TRNSYS—particularly for transcritical single-stage CO2 heat pumps—are being newly developed and calibrated using measurement data from the NEST database. In addition, measurement data from the CO2 heat pump in the SFW unit are being analyzed to better understand and correctly model physical relationships. An idealized Matlab model was created and compared with the measured values to understand why the existing prototype does not yet operate as expected at certain operating points. The Fortran code for Type8505, the file documentation, the interface files for TRNSYS, and the associated data files have been released under the LGPLv3 license and can be downloaded from: https://github.com/hues-platform/trnsys-type8505

Schlussbericht (Französisch)

Les pompes à chaleur au CO2 à haute température, avec des températures de départ pouvant atteindre 90 °C, sont considérées comme une option prometteuse pour remplacer les systèmes de chauffage au fioul ou au gaz dans les bâtiments anciens (classés), car elles permettent un écart de température important. Cependant, ces systèmes produisent de la chaleur non seulement à haute température, mais aussi à basse température. Pour garantir une efficacité énergétique élevée, toute la chaleur produite doit être utilisée. Cela nécessite une température de retour du bâtiment aussi basse que possible. Dans le cadre de ce projet, des modules non disponibles en standard pour TRNSYS – en particulier pour les pompes à chaleur au CO2 transcritiques à un étage – sont développés et calibrés à l'aide de données de mesure issues de la base de données NEST. De plus, les données de mesure de la pompe à chaleur au CO2 de l'unité SFW sont analysées afin de mieux comprendre les relations physiques et de les modéliser correctement. Un modèle Matlab idéalisé a été créé et comparé aux valeurs mesurées afin de comprendre pourquoi le prototype existant ne fonctionne pas encore comme prévu à certains points de fonctionnement. Le code Fortran de Type8505, la documentation des fichiers, les fichiers d'interface vers TRNSYS et les fichiers de données associés ont été publiés sous licence LGPLv3 et peuvent être téléchargés à l'adresse suivante : https://github.com/hues-platform/trnsys-type8505