TY  - BOOK
AU  - Michael Schaub
PY  - 2015
CY  - Hamburg, Deutschland
PB  - Diplom.de
SN  - 9783956364945
TI  - Modellbildung und Simulation von photovoltaisch angetriebenen Wärmepumpensystemen
UR  - https://m.diplom.de/document/300879
N2  - Im Jahr 2012 entfiel knapp ein Viertel des Endenergieverbrauchs der Bundesrepublik Deutschland auf die Bereitstellung  von Raumwärme und Brauchwarmwasser in Privathaushalten. Die technische Umsetzung erfolgt dabei in aller Regel  noch immer auf der Basis von konventionellen Energieträgern. Verschiedene Untersuchungen zeigten jedoch, dass  stattdessen der Einsatz einer Wärmepumpe in Kombination mit einer lokalen photovoltaischen Stromerzeugung enorme  energetische und ökologische Potentiale eröffnet. Neben zahlreichen Definitionen für bilanzielle Niedrigst- oder Plusenergiegebäude befassten sich bislang nur  wenige Arbeiten mit der tatsächlich erreichbaren Netzautarkie solcher Systeme.   Die vorliegende Ausarbeitung untersucht daher im Speziellen die Wechselwirkungen zwischen  Gebäude- und Anlagentechnik. Dazu werden u.a. Berechnungsmodelle für ein typisches Einfamilienhaus mit  variierenden energetischen Standards sowie für verschiedene Raumheizungssysteme, thermische und  elektrische Speicher, eine Leistungs-modulierende Wärmepumpe und eine Photovoltaik-Anlage erstellt. Ebenso  werden die gängigen hydraulischen Einbindungen aufgezeigt, bewertet und eine optimierte Variante vorgeschlagen.  Auf der Grundlage der hydraulischen Voraussetzungen wird auch ein detailliertes Regelungskonzept des  Kaltdampfprozesses einer Wärmepumpe vorgestellt.  Anhand der Simulationsstudien zeigt sich, dass selbst für ein hoch-wärmegedämmtes Gebäude mit maximaler  Photovoltaik-Belegung sowie thermischen und elektrischen Speichern einer üblichen Größenordnung keine vollständige  Autarkie zu erwarten ist. Höchstwerte der Netzunabhängigkeit ergeben sich mit etwa 60 - 70 %.  Als entscheidend stellt sich dabei der Einsatz eines elektrischen Speichers zum Ausgleich der tageszyklischen  Schwankungen zwischen Wärmebedarf bzw. Stromverbrauch und der solaren Einstrahlung heraus. Das Potential von  thermischen Speichern und Eigenstrom-optimierten Regelstrategien erweist sich unterdessen als gering, da das größte  Hindernis zu einer vollständigen Autarkie in der saisonalen Diskrepanz zwischen Photovoltaik-Strom und Wärmebedarf besteht.  Ferner wird ein thermisches Modell für einen sog. Photovoltaik-Luftkollektor erstellt. Die Grundidee zur Steigerung der  Wärmepumpen-Effizienz durch eine Vorerwärmung der Außenluft bei gleichzeitiger Kühlung der Photovoltaik-Zellen zeigt sich  dabei jedoch als kaum nutzbar.
KW  - Modellbildung, Simulation, modulierende Wärmepumpe, Hydraulik, Photovoltaik, Speichersysteme, PV-Luftkollektor
LA  - Deutsch
ER  -