In dieser Note möchten wir die Ansicht verschiedener Expert:innen über die "marginale" oder geringe Verbesserung der Effizienz der Systeme durch die Nutzung von PVT Flächen aufgreifen (siehe Note "Die Rolle der WP") und mit Ergebnisse aus der Literatur sowie aus unsere Modelle näher beleuchten.
Ergebnisse aus der Literatur
Erkenntnisse aus früheren Projekten nutzen eine Versorgung mit Luft-Wärmepumpen als Referenzfall (vgl. PVT-Wärmepumpen-System – tab – Das Fachmedium der TGA-Branche). In der genannten Studie erreicht die Luft-Wärmepumpe im Beispielgebäude eine System-Jahresarbeitszahl von 3,4. Die Versorgung mit einer PVT-Anlage in Kombination mit einer Sole-Wärmepumpe liegt dagegen zwischen 4,1 (hydraulisch optimierte Konfiguration) und 2,9 (nicht optimiertes Zweileiternetz). Damit zeigt sich noch keine eindeutige Effizienzsteigerung allein durch die Nutzung einer PVT-Anlage.
Da in dieser Studie (und weiteren Referenzen) jedoch unterschiedliche Wärmepumpentypen verwendet werden – Luft-Wärmepumpen im Basisfall, Sole-Wärmepumpen im PVT-Fall – entsteht ein systemischer Vorteil zugunsten der PVT-Variante, da Sole-Wärmepumpen typischerweise höhere COP-Werte erreichen.
Diesen Einwand greifen wir auf und untersuchen ihn im Folgenden mithilfe unserer eigenen Simulationsergebnisse.
Ergebnisse aus unsere Simulationen
Um den Einfluss einer PVT-Fläche auf die Systemeffizienz eines Versorgungssystems für ein Mehrfamilienhaus zu bewerten, betrachten wir die Jahresarbeitszahl einer Anlage mit identischer Wärmepumpe – sowohl mit als auch ohne PVT-Fläche. Die im oben genannten Artikel beschriebene Anlage wurde hierfür mit der Open-Source-Software MTRESS 3.0 an verschiedenen Standorten simuliert. Die Anlage verwendet offene WISC-PVT-Kollektoren der Firma Consolar GmbH.
Für den Effizienzvergleich kommt in beiden Fällen (mit und ohne PVT) dieselbe Wärmepumpe zum Einsatz.
- Die grauen Balken („Air-source HP“) zeigen die System-Jahresarbeitszahl an drei Standorten bei Nutzung der Außenluft als Wärmequelle.
- Die blauen Balken („WISC-PVT“) zeigen die Ergebnisse bei Nutzung der PVT-Fläche als Quelle.
Bild 1: Jahresarbeitszahl (SPF, seasonal performance factor) für das System mit und ohne PVT Kollektoren.
Die Nutzung einer PVT-Anlage führt zu einer Verringerung der Systemeffizienz. Hauptgrund hierfür sind die häufiger auftretenden niedrigeren Quellentemperaturen (vgl. orangefarbene Balken in Bild 2). Bild 2 zeigt für den Standort Würzburg die Häufigkeit, mit der die Wärmepumpe in bestimmten Temperaturbereichen betrieben wird – einmal mit Außenluft als Quelle (blaue Balken) und einmal mit einer 95 m² großen PVT-Fläche aus WISC-Kollektoren (orangefarbene Balken). Die PVT-Nutzung verschiebt den Winterbetrieb auf niedrigere Temperaturbereiche und erklärt damit den Rückgang der Jahresarbeitszahl.
Bild 2: Häufigkeit im Betriebs der Wärmepumpe auf verschiedene Temperaturniveaus (quellseitige Temperatur im Verdampfer).
3 thoughts on “Offene PVT als Quelle”
könnt ihr nochmal darlegen, warum die Quellentemperaturen bei WISC kleiner sind? Wegen dem Temperaturverlust bei der Wärmeübertragung auf die Sole, nehme ich an.
Wie funktioniert das dann mit einer Luft-WP? Gibt es eine zweite Wärmeübertragung der Sole auf Luft, die dann von der Luft-WP als Quelle genutzt wird? Wenn ja, ist das nicht unrealistisch, auch von der zusätzlichen Installation her? Und hat man dabei nicht unnötig zweimal eine Wärmeübertragung mit insgesamt hohem Temperaturverlust? Man sollte besser eine Sole-WP zum Vergleich nehmen…
Ja, Deine Überlegungen sind vollkommen richtig: die niedrigere Quell-Temperaturen sind auf die Verluste in der Wärmeübertragung in der PVT Fläche zurück zu führen.
Wir haben angenommen das im beide Fälle (Luft und PVT) die gleiche (also gleich effiziente) Wärmepumpe als Luft-WP und Sole-WP+PVT vorhanden ist. Somit lässt sich die Änderung der Systemeffizienz ausschließlich auf die Nutzung der PVT-Fläche als Quelle.
Wir greifen dadurch den Einwand von einige Experten auf, dass die Verbesserung der Systemeffizienz vor allem auf bessere Wärmepumpen zurück zu führen wäre.
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