Optimierung der Wärmeerzeugung

Gründungszentrum Green Economy

Für ein Multifunktionsgebäude mit einer Wärmeversorgung aus Geothermie und Luft/Wasser-Wärmepumpen wurde das Zusammenspiel von Wärmeerzeugern, Gebäude und Anlagenregelung dynamisch simuliert.

Ausgangspunkt war die Überprüfung der Betriebsbedingungen der Sole/Wasser-Wärmepumpe. Da die thermisch aktivierten Gründungspfähle vor Frost geschützt werden müssen, darf die Soletemperatur einen festgelegten Grenzwert nicht unterschreiten.

Die dynamische Gebäudesimulation zeigte, dass die ursprünglich vorgesehene Sole/Wasser-Wärmepumpe zu groß dimensioniert war. Im Betrieb wurde die kritische Soletemperatur schnell erreicht, sodass die Wärmepumpe abschalten musste. Durch die Wahl einer kleineren Wärmepumpe konnte die Nutzung der Erdwärme deutlich verbessert werden.

Für die Simulation wurde zudem eine detaillierte Anlagenregelung abgebildet und das Zusammenspiel der Wärmeerzeuger untersucht. Dabei zeigte sich, dass die dritte Wärmepumpe lediglich rund 60 Betriebsstunden pro Jahr erreichen würde.

Da das Versorgungskonzept eine Grundtemperierung bis zu einer Außentemperatur von −2 °C vorsieht und die darüber hinausgehenden Heizlasten durch Infrarot-Heizflächen gedeckt werden, bestand weiteres Optimierungspotenzial.

Im Ergebnis wurde die Sole/Wasser-Wärmepumpe kleiner dimensioniert und auf eine der ursprünglich zwei vorgesehenen Luft/Wasser-Wärmepumpen verzichtet.

Die dynamische Simulation ermöglichte damit eine bedarfsgerechte Dimensionierung der Wärmeerzeuger, die Berücksichtigung der Betriebsgrenzen der Energiepfähle und eine Reduzierung der erforderlichen Anlagentechnik.