Grundwasser Wärmepumpe
Bei einer Grundwasserwärmepumpe gibt es im Allgemeinen eine Grenze für die Wärmemenge, die dem Grundwasser entnommen bzw. an dieses abgegeben werden kann. In den folgenden Abschnitten wird gezeigt, wie diese Art von System in Sympheny für die drei folgenden Betriebsarten modelliert werden kann:
Heizbetrieb (Wärmepumpe)
Kühlbetrieb (reversible Wärmepumpe)
Freie Kühlung (HEX, Wärmepumpe wird umgangen)
Es sei darauf hingewiesen, dass jeder dieser Modi für sich allein modelliert werden kann. Die Modi einer Technologie können anhand ihrer Namen erkannt werden: Jeder Modus hat seine Modusnummer, die an den Namen der Technologie angehängt ist (z. B. "Grundwasser HP 1", "Grundwasser HP 2" und "Grundwasser HP 3" sind die Betriebsmodi einer einzigen Technologie.
Abbildung 25 Systemdiagramm für eine Grundwasserwärmepumpe mit 3 Betriebsarten
1. Heizbetrieb (Wärmepumpe)
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energiebedarf | Imports | Versorgungstechnologie |
|
|
| Grundwasser WP |
Elektrizität |
| X | Primäreingabe |
Grundwasser |
| X | Eingabe |
Wärme 30-40°C | X |
| (primär) Ausgang |
Einrichtung des Systems
Abbildung 26 Einrichtung des Modus 1 für eine Grundwasserwärmepumpe mit 3 Modi
Der Heizbetrieb folgt genau denselben Prinzipien wie das Modell der Luft-Wärmepumpe in Abschnitt 3.1. In diesem Fall ist es einfach, eine Obergrenze für die maximal zulässige Menge an wichtigem "Grundwasser" festzulegen.
Auf der Registerkarte "Importe & Exporte" kann die maximal zulässige Menge des Energieträgers "Grundwasser" begrenzt werden, um ökologische/gesetzliche Beschränkungen oder die technische Kapazität der Grundwasserpumpe zu berücksichtigen.
In den Ergebnissen wird die endgültige Menge des importierten "Grundwassers" die Wärme darstellen, die dem Grundwasser entzogen wird, und somit die Kühlwirkung auf das Grundwasser.
Abbildung 27 Einführung eines Limits für die Verfügbarkeit einer Ressource
Der Heizmodus wird in der Registerkarte Versorgungstechnik definiert. Die Effizienz der Ausgänge wird in Bezug auf den Primärenergieeinsatz definiert. Um den COP im Falle einer Wärmepumpe korrekt darzustellen, muss der Primärenergieeinsatz Strom sein.
Abbildung 28 Modus Definition für eine Grundwasserwärmepumpe mit 3 Modi
2. Kühlbetrieb (reversible Wärmepumpe)
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energiebedarf | Imports | Exports | Versorgungs-technologie |
Grundwasser WP Zur Kühlung | ||||
Elektrizität |
| X |
| Primäreingabe |
Grundwasser zur Kühlung |
| X |
| Eingabe |
Kühlung 10-20°C | X |
|
| Primäre Ausgabe |
Abwärme an das Grundwasser |
|
| X | Ausgabe |
Einrichtung des Systems
Abbildung 29 Einrichtung der Betriebsart 2 einer Grundwasserwärmepumpe mit 3 Betriebsarten
In diesem Modus erzeugt die Wärmepumpe Kälte (und Abwärme). Daher wird der Modus mit zwei Ausgängen definiert: Kühlung und Abwärme an das Grundwasser. Da es noch nicht möglich ist, eine maximal exportierbare Menge eines Energieträgers zu integrieren, wird als Ausweichlösung der importierte Energieträger "Grundwasser zur Kühlung" verwendet.
Um die Umweltauflagen zu berücksichtigen (die bisher nur bei importierten Ressourcen berücksichtigt werden können), enthält die Technologie auch einen Dummy-Energieträger "Grundwasser für die Kühlung", der es ermöglicht, die Umweltauflagen / gesetzlichen Auflagen zu berücksichtigen.
Wenn Sie diese Technologie importieren, stellen Sie die korrekte maximale jährliche Verfügbarkeit und/oder die maximale stündliche Energieverfügbarkeit ein.
Abbildung 30 Einführung einer Obergrenze für die Ressourcen für eine Grundwasserwärmepumpe in Modus 2
Im Rahmen der Modellierung der Umwandlungstechnologie wird dieser Energieträger den Energieträger Abwärme an das Grundwasser widerspiegeln. Damit wird automatisch auch der Energieträger "Abwärme an das Grundwasser" begrenzt.
Abbildung 31 Modusdefinition 2 für eine Grundwasserwärmepumpe mit 3 Modi
3. Freie Kühlung (HEX, Wärmepumpe wird umgangen)
Dieser Modus berücksichtigt die freie Kühlung. Das Prinzip ist dasselbe wie bei Modus 2, nur dass ein Wärmetauscher (HEX) anstelle einer Wärmepumpe modelliert wird.
Zusammenfassung der Konfiguration
Energieträger | Energy Demands | Imports | Exports | Versorgungs-technologie |
Grundwasser WP Zur Kühlung | ||||
Grundwasser zur Kühlung |
| X |
| Eingabe |
Kühlung 10-20°C | X |
|
| Primäre Ausgabe |
Abwärme an das Grundwasser |
|
| X | Ausgabe |
Einrichtung des Systems
Abbildung 32 Einrichtung der Betriebsart 3 einer Grundwasserwärmepumpe mit 3 Betriebsarten
Wie bei Modus 2 enthält die HEX-Modusdefinition zur Berücksichtigung der Umweltauflagen einen Dummy-Energieträger "Grundwasser zur Kühlung", der den Energieträger "Abwärme an das Grundwasser" widerspiegelt. In diesem Beispiel gilt die für "Grundwasser zur Kühlung" festgelegte Einschränkung für die Modi 2 und 3 (da dort genau dieselbe Ressource verwendet wird). Wenn Sie den Energieträger "Grundwasser zur Kühlung" bereits modelliert haben, müssen Sie dies nicht noch einmal tun.
Abbildung 33 Einführung einer Obergrenze für die Ressourcen für eine Grundwasserwärmepumpe in Modus 3
Bei der Definition des Modus wird ein saisonaler Betrieb hinzugefügt (oben rechts im Bild unten), um zu berücksichtigen, dass die freie Kühlung im Sommer nicht direkt erfolgen kann (Hypothese, dass das Wasser im Sommer zu warm ist, muss je nach den örtlichen Bedingungen angepasst werden). Ein ähnlicher Aufbau könnte für eine Wärmepumpe definiert werden, die eine See- oder Flusswasserquelle mit saisonal schwankender Temperatur nutzt.
Abbildung 34 Modus Definition 3 für eine Grundwasserwärmepumpe mit 3 Modi
Für eine detailliertere Modellierung kann die Ausgangseffizienz optional mit monatlichen Effizienzen eingegeben werden, indem der Schalter für die zeitlich variierende Effizienz aktiviert wird. Dadurch können beispielsweise die Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturniveaus der Umgebungswärme auf den Betrieb der Wärmepumpe berücksichtigt werden.
Abbildung 35 Definition der saisonalen Effizienz für eine Wärmepumpe