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Projekt


 


Konventionelle Wärmepumpensysteme beziehen ihre Quellenergie aus dem Erdreich oder aus der Umgebungsluft. Durch die Kopplung beider Anlagentypen entsteht ein Hybridsystem mit folgenden Vorteilen:

In Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Temperaturen im Erdreich und der Umgebungsluft kann die Wärmepumpe jeweils mit der maximal zur Verfügung stehenden Energie versorgt werden. Hierzu dienen verschiedene Schaltzustände:

Der erdgestützte Schaltzustand wird bei sehr kalten Außentemperaturen gewählt (links oben), während die weiteren Fälle bei steigender Außentemperatur sukzessive angesteuert werden. Der luftgestützte Dachbetrieb entsteht schließlich für hohe Temperaturen im Außenbereich.

Im ausgeschalteten Zustand der Wärmepumpe kann die in der Umgebungsluft vorhandene Energie zusätzlich im Erdreich zwischengespeichert werden, um bei Betrieb als Quellenergie wieder zur Verfügung zu stehen. In diesem Sinne dient das Erdreich als Zwischenspeicher im Niedertemperaturbereich für die in der Umgebungsluft vorhandene Energie (Regeneration).


Testgebäude 

Die Energiegewinnung auf dem Dach und in der Erde findet über Luft-Sole-Dachkonvektoren und Erdflächenkollektoren statt. Die Dachkonvektoren sind an der Oberkante des Pultdachs zwischen Dachhaut und Photovoltaikmodulen platziert und werden mit Hilfe des natürlichen Auftriebs luftseitig betrieben.

Zur Umsetzung aller Regelzustände wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

  • Aufbau einer effizienten Hydraulik, welche die unterschiedlichen Betriebsarten mit möglichst wenig Stellaufwand ermöglicht.
  • Entwicklung einer zuverlässigen Messtechnik sowie einer energieoptimalen Regelung. Dabei werden die Messwerte permanent vom Testgebäude zur Hochschule Kempten sowie zum Fraunhofer Institut ISE übertragen (Messethernet à Intranet à Internet). 

     

Das hydraulische Herzstück der Anlage ist der bekannte Hydraulikverteiler von Stadelmann, mit dessen Hilfe alle von der Regelung geforderten Kombinationen problemlos, kontinuierlich und sicher realisiert werden können.

Messtechnik, Regelung und Systemsimulation wurden mit Hilfe geeigneter Softwarepakete aufgebaut. Dabei werden 250 Messwerte im Dauerbetrieb mit einer Abtastrate von 15 Sekunden von der Anlage aufgenommen und an die Reglermodule weitergeleitet. Der Regler berechnet die neuen Positionen der Stellglieder, die schließlich innerhalb der Anlage realisiert werden.

Schattenwurf