Freie Kühlung
- Freie Kühlung (mit Geothermischer Speicherung)
Ausgehend vom Beispiel der Geothermie Wärmepumpe, betrachten wir nun, dass der Kältebedarf auch durch freie Kühlung gedeckt werden kann, wenn dies möglich ist. Dazu muss ein Freikühl-Wärmetauscher hinzugefügt werden. Er wird als separate Technologie modelliert, da wir bereits 3 Modi in unserer Sole-Wasser-Wärmepumpentechnologie haben (die derzeitige maximale Anzahl von Modi).

Abbildung 49 Systemdiagramm der freien Kühlung mit geothermischem Speicher
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energiebedarf | Imports | Exports |
| Versorgungstechnologie | |||||
Sole- Wasser WP 1 | Sole- Wasser WP 2 | Sole- Wasser WP 3 | HEX-Abwärme zur Geothermie | HEX Freie Kühlung | Allgemeines Bohrloch | |||||
Elektrizität |
| X |
| Primäreingabe | (primär) Eingabe | Primäreingabe |
|
|
| |
Geothermische Wärme |
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| Eingabe |
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| (primary)(primär) Ausgabeoutput | Ausgabe | X | |
Umgebungswärme |
| X |
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| Eingabe |
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| |
Wärme 30-40°C | X |
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| (primär) Ausgabe | (primär) Ausgabe |
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| |
Kühlung 10-20°C | X |
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| (primär) Ausgabe |
| (primär) Ausgabe |
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Abwärme |
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| X |
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| Ausgabe | (primär) Eingabe |
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Einrichtung des Systems

Abbildung 51 Einrichtung einer freien Kühlung mit geothermischer Speicherung
è Die freie Kühlung hat nur zwei Ausgänge, da sie gleichzeitig Kühlung und Heizung erzeugt, indem sie Wärme von einem Medium auf das andere überträgt. Der Ausgang der freien Kühlung HEX ist direkt die geothermische Wärme. Auf diese Weise kann die Technologie nur dann funktionieren, wenn die geothermische Senke nicht voll ausgelastet ist. Der Einfachheit halber wurde der Pumpenstrom nicht berücksichtigt. Natürlich könnte ein zusätzlicher Stromeinsatz und eine starke Erhöhung des Wirkungsgrads der Ausgänge berücksichtigt werden (z. B. würde bei einem Ausgangswirkungsgrad von 1'000 % 1 Einheit Strom für die Erzeugung von 10 Einheiten Kälte benötigt).

Abbildung 52 Modellierung eines HEX für freie Kühlung mit geothermischer Speicherung
- Freie Kühlung (mit Kaltwasserspeicher)
Dabei sind zwei Fälle zu betrachten:
eine Speicherung ohne Lade- und Entladeverluste
eine Speicherung mit Lade- und Entladeverluste
- Speicherung ohne Lade- und Entladeverluste
Bei einem Speicher ohne Lade- und Entladeverluste (= Lade-/Entladewirkungsgrade von 100 %) ist dies kein Problem:
Stellen Sie sicher, dass die Lade- und Entladewirkungsgrade gleich 100 % sind.

Abbildung 53 Lade- und Entladeparameter für einen generischen Kältespeicher für freie Kühlung
- Speicherung mit Lade- und Entladeverlusten
Da die Speichertechnologie die Möglichkeit hat, gleichzeitig zu laden und zu entladen, kann dies zu Verlusten führen. Bei falscher Einstellung kann das System dies nutzen, um Energie zu vernichten (durch Laden und Entladen großer Energiemengen). Dieses Verhalten wird beobachtet, wenn es für ein System profitabel ist, Energie zu vernichten, was der Fall ist, wenn freie Kühlung verwendet wird (und wenn die Kosten und CO2-Emissionen des Betriebs der freien Kühlung niedriger sind als die anderer Systeme, was die Idee der freien Kühlung ist). In diesem Fall muss die Speicherung nur für das aktiv gekühlte Wasser möglich sein.
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energiebedarf | Imports | Exports |
| Versorgungstechnologie |
| |||||
Sole- Wasser WP 1 | Sole- Wasser WP 2 | Sole- Wasser WP 3 | HEX-Abwärme zur Geothermie | HEX Freie Kühlung | Allgemeines Bohrloch | Virtuelle Technologie | |||||
Elektrizität |
| X |
| Primäreingabe | (primär) Eingabe | Primäreingabe |
|
|
|
| |
Geothermische Wärme |
|
|
| Eingabe |
|
| (primary)(primär) Ausgabeoutput | Ausgabe | X |
| |
Umgebungswärme |
| X |
|
| Eingabe |
|
|
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|
| |
Wärme 30-40°C | X |
|
| (primär) Ausgabe | (primär) Ausgabe |
|
|
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| |
Kühlung 10-20°C | X |
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| (primär) Ausgabe |
| (primär) Ausgabe |
| (primär) Ausgabe | |
Aktive Kühlung |
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| Ausgabe | (primär) Eingabe |
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| (primär) Eingabe | |
Abwärme |
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| X |
| (primär) Eingabe | Primäreingabe |
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Einrichtung des Systems

Abbildung 55 Einrichtung der freien Kühlung mit einem Kaltwasserspeicher
In diesem Fall muss die Kühlung in zwei Energieträger aufgeteilt werden: (z.B.) Kühlung und aktive Kühlung. Dies geschieht so, dass für die Kälteerzeugung und -speicherung ein anderer Energieträger (aktive Kühlung) verwendet wird als der von der HEX Free cooling (Kühlung 10-20°C) erzeugte Energieträger, was zur Folge hat, dass die Kühlung 10-20°C nicht im Kühlhaus gespeichert werden kann.
Das folgende Modell basiert auf dem Modell der freien Kühlung ohne Speicherung
Von da an muss der benutzerdefinierte Kühlenergieträger "aktive Kühlung" erst zu den Energieträgern hinzugefügt werden.

Abbildung 55 Definition von Kühlenergie als Energieträger zur Nutzung von freier Kühlung mit Kaltwasserspeicherung
Unter der Registerkarte Versorgungstechnologien wird der Ausgang des Modus 3 der Sole-Wasser-Wärmepumpe auf "aktive Kühlung" geändert.

Abbildung 56 Wechsel des Energieträgers auf aktive Kühlung für Kaltwasserspeicher
Der generische Speicher kann als Speicher für aktive Kühlung hinzugefügt werden.

Abbildung 57 Speicher Definition eines generischen Kältespeichers zur Verwendung bei aktiver Kühlung
Damit das System den Kühlbedarf mit der aktiven Kühlung decken kann, wird eine virtuelle Technologie hinzugefügt, die die aktive Kühlung in eine Kühlung von 10-20°C umwandelt (der Energieträger des Bedarfs).

Abbildung 58 Definition einer virtuellen Technologie zur Umwandlung von aktiver Kühlung in Kühlenergie
- Freie Kühlung als Export ("Bonus"-Kühlung)
Schließlich gibt es einige Fälle, in denen die kostenlose Kühlung als "Bonus" genutzt werden soll, was bedeutet, dass die Mieter keine Garantie dafür haben, dass ihr Gebäude gekühlt wird. In diesem Fall muss dieser "Bonus" als Export und nicht als Nachfrage modelliert werden. Die Modellierung als Nachfrage würde nämlich seine Produktion erzwingen. Das System ist einfach: Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe kann mit einem geothermischen Bohrloch arbeiten. Zur Regeneration dieses Bohrlochs kann die freie Kühlung der Gebäude genutzt werden (zur Erinnerung: ein als Speicher modelliertes Bohrloch muss geladen und entladen werden).
Einrichtung des Systems

Abbildung 59 Systemdiagramm mit freier Kühlung als Export
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energiebedarf | Imports | Exports |
| Versorgungstechnologie | Speicher | ||
Sole-Wasser WP 1 | Sole-Wasser WP 2 | HEX Freie Kühlung | Allgemeines Bohrloch | |||||
Elektrizität |
| X |
| Primäreingabe | Primäreingabe |
| X | |
Geothermische Wärme |
|
|
| Eingabe |
| Ausgang |
| |
Umgebungswärme |
| X |
|
| Eingabe |
|
| |
Wärme 30-40°C | X |
|
| (primär) Ausgang | (primär) Ausgang |
|
| |
Kühlung 10-20°C | X |
|
|
|
| (primär) Ausgang |
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Einrichtung des Systems

Abbildung 61 Einrichtung eines Systems mit freier Kühlung als Export
Zuerst muss der Energieträger für die freie Kühlung hinzugefügt werden (in diesem Fall Kühlung 10-20°C)

Abbildung 62 Modellierung der freien Kühlung als Energieträger für den Export
Die Kapazität des Wärmetauschers für die freie Kühlung muss begrenzt werden, um eine unendliche Produktion von (sehr billiger) Niedertemperaturwärme zu vermeiden.

Abbildung 63 Begrenzung der freien Kühlleistung des HEX, um die unendliche Produktion von Niedertemperaturwärme zu vermeiden
Monatlich zeitlich variierende Wirkungsgrade können verwendet werden, um diese Kapazität für jeden Monat weiter zu modulieren (durch Einstellung von Wirkungsgraden unter 100%). Dies muss für beide Ausgänge erfolgen.

Abbildung 64 Hinzufügung eines zeitlich variierenden Wirkungsgrades zur Modulation der Kapazität eines HEX