Publikationen / Ergebnisse
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Im Rahmen des Projekts _Swiss Retrofit Heat Pump (SRHP)_ wurden in der Heizsaison 2000/2001 erste Messungen an einer Retrofit-Wärmepumpe durchgeführt. Das Bundesamt für Energie verlangt nun zusätzliche Messungen an zwei weiteren Sanierungsobjekten in der Heizsaison 2001/2002.Es wurden die folgenden zwei Versuchsanlagen evaluiert:- Grössere Versuchsanlage 1: Zweifamilienhaus in Münsingen, Baujahr 1958, reine Heizkörperheizung, Wärmeleistungsbedarf 18 kW bei -12_C Aussentemperatur, Vorlauftemperatur 57 _C bei -12_C Aussentemperatur, Wassererwärmung über die Wärmepumpe.- Kleinere Versuchsanlage 2: Einfamilienhaus in Waltalingen, Fachwerkbau mit angebauter Scheune, Baujahr 1810, reine Heizkörperheizung, Wärmeleistungsbedarf 8,1 kW bei -12_C Aussentemperatur, Vorlauftemperatur 58_C bei -12_C Aussentemperatur, Wassererwärmung über die Wärmepumpe.Passend zu den beiden Versuchsanlagen wurden zwei Prototyp-Wärmepumpen gebaut und gemäss _Standardschaltungen für Kleinwärmepumpenanlagen bis 25 kW_ [2] wie folgt in die Anlage eingebunden:- Grössere Versuchsanlage 1: Parallelspeicher, beidseitig mit konstantem Durchfluss, witterungsgeführte Speichertemperaturregelung mit Einschaltfühler oben und Ausschaltfühler unten im Speicher.- Kleinere Versuchsanlage 2: Seriespeicher im Rücklauf, witterungsgeführte Rücklauftemperaturregelung.Die Inbetriebsetzung mit Start der Messdatenaufzeichnung der Versuchsanlage 1 erfolgte am 1. Oktober 2001, diejenige der Versuchsanlage 2 am 20. November. Die Betriebsoptimierung mit Hilfe der Messdatenaufzeichnung ist bei beiden Anlagen im Gange. Eine erste provisorische Auswertung der Versuchsanlage 1 wurde anlässlich der Begleitgruppensitzung vom 22. November vorgestellt.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Gabathuler,Hans-Ruedi
Mayer,Hans
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Mit dem Projekt _Swiss Retrofit Heat Pump (SRHP)_ soll eine Luft/Wasser-Wärmepumpe zur Raumheizung bis 60_C Vorlauftemperatur und integrierter Warmwasserbereitung entwickelt werden, die speziell für den Sanierungsmarkt geeignet ist. Nach Messungen an einem ersten Sanierungsobjekt in der Heizsaison 2000/2001 verlangte das Bundesamt für Energie (BFE) zusätzliche Messungen an zwei weiteren Sanierungsobjekten in der Heizsaison 2001/2002. Dazu wurden zwei Versuchsanlagen evaluiert und mit Prototyp-Wärmepumpen ausgerüstet: Versuchsanlage Münsingen:- Gebäude: Zweifamilienhaus, Baujahr 1958- Wärmeabgabesystem: Heizkörperheizung- Einbindung: Parallelspeicher beidseitig mit konstantem Durchfluss- Regelung: Witterungsgeführte Rücklauftemperaturregelung mit Einschaltfühler oben und Ausschaltfühler unten im SpeicherVersuchsanlage Waltalingen:- Gebäude: Einfamilienhaus, Fachwerkbau mit angebauter Scheune, Baujahr 1810- Wärmeabgabesystem: Heizkörperheizung 1977 installiert- Einbindung: Seriespeicher im Rücklauf- Regelung: Witterungsgeführte RücklauftemperaturregelungDie Messungen und Auswertungen wurden unter folgenden Randbedingungen durchgeführt:- Ein namhafter Verdichterhersteller hatte zwar eine Null-Serie eines Scrollverdichters mit verbesserter Zwischendruckansaugung hergestellt, aber dann leider beschlossen, dass kein verbesserter Scrollverdichter für den Feldversuch im Rahmen des vorliegenden Retrofit-Projekts des BFE freigegeben wird. Somit mussten die Versuche mit Scrollverdichtern mit herkömmlicher Zwischen-druckansaugung durchgeführt werden.- Messdaten sind seit Inbetriebsetzung der Anlagen verfügbar (Münsingen: 01.10.01; Waltalingen: 20.11.01). Da bei beiden Anlagen ein regulärer Betrieb erst Ende November 2001 vorlag, wurde der Beobachtungszeitraum mit 01.12.01-30.04.02 festgelegt.- Tatsächliche Wärmepumpen-Heizleistung und tatsächliche Heizlast ergaben im effektiven Betrieb kleinere Abweichungen zur Auslegung:-- Münsingen: Monovalenter Betrieb effektiv bis zu einer Aussentemperatur von -10_C möglich (die Auslegung ergab -8_C).-- Waltalingen: Monovalenter Betrieb effektiv bis zu einer Aussentemperatur von -7_C möglich (die Auslegung ergab -11,5_C).- Die maximalen Vorlauftemperaturen entsprachen in Münsingen den Erwartungen, in Waltalingen sind leider keine regulären Messwerte bei sehr tiefen Aussentemperaturen verfügbar, da zum entscheidenden Zeitpunkt die Wärmepumpen-Heizleistung einbrach und später keine genügend tiefen Aussentemperaturen mehr auftraten:-- Münsingen (Auslegung 57_ bei -12_ Aussentempe-ratur): 24-Stunden-Mittelwert 50_C bei -8_C Aussentempertur (inkl. Sperrzeit und Abtauung!), Momentanwerte beispielsweise 56_C bei -10_C Aussentemperatur-- Waltalingen (Auslegung 58_ bei -12_ Aussentemperatur): 24-Stunden-Mittelwert 45_C bei 0_C Aussentempertur (inkl. Sperrzeit und Abtauung!), Momentanwerte beispielsweise 53_C bei -3_C AussentemperaturDie wichtigsten Resultate sind:- In der Versuchsanlage Münsingen stiegen die Heissgastemperaturen bei tiefen Aussentemperaturen auf über 95_C und die Zwischendruckansaugung kam in Funktion. Entsprechend lag die Wärmepumpenheizleistung für 50...55_C Verflüssiger-Austrittstemperatur höher als diejenige für 45...50_C. Dies ist das erwünschte Resultat der Zwischendruckansaugung: Durch den erhöhten Massenstrom auf der Arbeitsmittelseite wird die Heizleistung grösser.- In der Versuchsanlage Waltalingen stiegen die Heissgastemperaturen bei tiefen Aussentemperaturen nie über 93_C und die Zwischendruckansaugung kam nie in Funktion. Dies ist nicht nur eine Folge des erwähnten Leistungsabfalls ? ganz generell lagen die Heissgastemperaturen in Waltalingen tiefer als in Münsingen. Entsprechend lag hier die Wärmepumpenheizleistung für 50...55_C Verflüssiger-Austrittstemperatur tiefer als diejenige für 45...50_C. Fazit: Der Verdichter in der Versuchsanlage Waltalingen arbeitete wie ein ganz normaler R407C-Verdichter ohne Zwischendruckansaugung!- Die integrierte Warmwasserbereitung mit eigenem R134a-Verdichter arbeitete einwandfrei. Zu Beginn trat allerding ein Leistungsabfall bei der Heizungswärmepumpe auf, wenn die Warmwasserwärmepumpe gleichzeitig arbeitete. Durch Nachfüllen von Arbeitsmittel im R407C-Kreis konnte dieses Problem gelöst werden.- Gemäss Ausschreibung SRHP sollte eine Gütegrad aus COP von 0,425 bei 2_C Aussentemperatur mit einem unteren Grenzwert von 0,375 erreicht werden. Ergebnis:-- Münsingen: Spitzenwert 0,390 bei -10_C Aussentemperatur; unterer Grenzwert 0,375 wird über 0_C Aussentemperatur unterschritten.-- Waltalingen: Spitzenwert 0,400 bei 1_C Aussentemperatur; unterer Grenzwert 0,375 wird über 7_C Aussen-temperatur unterschritten. - Die Mittlere Arbeitsahl MAZ wurde für den Beobachtungszeitraum 01.12.01-30.04.02 bestimmt:-- Münsingen: MAZ = 2,52 (zahlreiche Störungen in der Zeit 01.-12.01.02)-- Waltalingen: MAZ = 2,69 (praktisch störungsfreier Betrieb während der Beobachtungszeit)Die auf ein Jahr hochgerechnete Jahresarbeitszahl JAZ beträgt:-- Münsingen: JAZ = 2,77Die Messungen zeigten auch Probleme und Optimierungsmöglichkeiten auf:- Der Abtauvorgang am flach liegenden Luftkühler mit relativ engen Lamellen ist nicht einfach zu beherrschen. In Waltalingen wurde folgendes beobachtet:-- Wenn es stark regnet, schliessen sich die Lamellen-Zwischenräume infolge Kapillarwirkung des Wassers, und als Folge davon steigt der Differenzdruck an und ein unnötiges Abtauen wird eingeleitet-- Wenn die Lamellen-Zwischenräume sehr schnell zufrieren, steigt der Differenzdruck rasch an, erreicht aber nicht mehr den notwendigen Schwellwert, um ein Abtauen einzuleiten-- Bei starken Wind spricht manchmal der Differenzdruckschalter an und es wird ein unnötiges Abtauen eingeleitetAlles in allem funktionierte die Druckdifferenz-Abtausteuerung mit den aktuellen Einstellungen auf beiden Anlagen an fast allen Tagen gut. Insbesondere an kalten und trockenen Tagen war die Abtauung sehr sparsam, oft fand sogar richtigerweise gar keine Abtauung statt (dies im Gegensatz zu Anlagen mit einer Zeit/Temperatur-Abtausteuerung).- Bei beiden Anlagen traten im Zwischenkreis Dichtigkeitsprobleme mit dem Wärmeträger _Temper_ auf. Die Anlage in Münsingen ging mehrmals auf Störung, weil der Druckwächter im Zwischenkreis infolge Leckage ansprach. Die genannten Dichtigkeitsprobleme führten auch zu äusseren Korrosionsschäden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Gabathuler,Hans-Ruedi
Zahnd,Erich
Cizmar,Juraj
Trüssel,Daniel
Mayer,Hans
Roschi,Manfred
Haberthür,Marc
Bürki,Martin
Zugehörige Dokumente
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