IEA Heat Pumping Technologies MAGAZINE Vol. 40, No. 3/2022

In seinem Vorwort erläutert Jan Rosenow, Direktor des Europäischen Regulatory Assistance Projekts (RAP) die Bedeutung der integrierten Betrachtung von Wärmepumpen, die oftmals, wie auch andere Technologien, von Entscheidungsträgern als auch Praktikern isoliert als Einzeltechnologie bewertet bzw. von letzteren auch als Stand-Alone Lösung umgesetzt werden. Durch die Kombination mit einer PV-Anlage kann mehr als 40% des Antriebsstroms der Wärmepumpe erzeugt werden.

Berechnungen aus Deutschland zeigen, dass eine Luft-Wärmepumpe mit Strom aus einer Vor-Ort PV-Anlage über 20 Jahre gerechnet, um 17% billiger installiert und betrieben werden kann als eine Stand-Alone-Wärmepumpe. Darüber hinaus weisen Wärmepumpen auch auf Systemebene strategische Nutzenvorteile auf und können mittels intelligenter Steuerungen sowie thermischer und elektrischer Speicher einen wesentlichen Beitrag zur Flexibilität der Wärmeversorgung leisten. Der Autor plädiert zusammenfassend dafür, dass die Wärmepumpenpolitik die Integration der Technologie mit anderen sauberen Energietechnologien fördern sollte, anstatt sich auf Wärmepumpen als Einzellösungen zu konzentrieren. Auch Installateure sollten ihren Kunden zukünftig mehr integrierte Wärmepumpenlösungen anbieten.

Kolumne: Erfolgsrezept – der Nordische Wärmepumpenmarkt

Rolf Iver Hagemoen, Generalsekretär des Norwegischen Wärmepumpenverbands

Der Autor berichtet über die Rahmenbedingungen, die es braucht, um die zur Erreichung der europäischen Klima-/Energieziele erforderlichen 60 Millionen Wärmepumpen bis zum Jahr 2030 produzieren und installieren zu können. Er verweist dabei auf Erfahrungen aus den nordischen Ländern, die die größten Durchdringungsraten an Wärmepumpen aufweisen. Günstiges Gas-Strompreis-Verhältnis, CO2-Steuern, oder Verbot des Einsatzes fossiler Energieträger machen den Einsatz von Wärmepumpen rentabel und damit attraktiv. Mit steigender Anzahl an Wärmepumpeninstallationen wird sich auch der Bedarf an Kältemitteln drastisch erhöhen. Die aufgrund gesetzlicher Rahmenbedingungen bereits begonnene Verschiebung in Richtung Einsatz natürlicher Kältemittel wird sich weiter fortsetzen. Auch wenn noch nicht klar ist, wie strikt die F-Gase Regelungen schlussendlich ausfallen werden, empfiehlt der Autor den Wärmepumpenherstellern die Entwicklungen genauestens zu monitoren und entsprechende Vorkehrungen in ihren F&E-Abteilungen sowie Produktionen zu treffen.

Im IEA-Spezialbericht "The Future of Heat Pumps" wird berichtet, dass die globale Energiekrise zu einem sprunghaften Anstieg an Wärmepumpen führen wird, was Energiesicherheit und Vorteile für das Klima mit sich bringen wird.

Am 1. November 2022 veröffentlichte die IEA im Rahmen der World Energy Outlook Serie den Spezialbericht „The Future of Heat Pumps". Der Bericht gibt zusammenfassend einen Ausblick über die Bedeutung der Wärmepumpen-technologie im zukünftig dekarbonisierten Energiesystem. Es werden die wichtigsten Barrieren in der Verbreitung von Wärmepumpen diskutiert sowie Ansätze für deren Lösung präsentiert; zudem werden die Auswirkungen eines beschleunigten Einsatzes von Wärmepumpen auf die Energiesicherheit und die Auswirkungen in Bezug auf den Klimawandel untersucht.

Eine der Kernaussagen des Berichts ist, dass Wärmepumpen die wichtigste Technologie sind, um die versprochenen Energieziele einzuhalten, zukünftig den Erdgasverbrauch für Heizzwecke zu reduzieren, Energiesicherheit zu fördern, Emissionen zu senken und Energierechnungen leistbar zu halten. So haben IEA Schätzungen zufolge Wärmepumpen das Potenzial im Jahr 2030 weltweit zumindest 500 Mio. Tonnen CO2 pro Jahr einzusparen. Um dieses Ziel zu erreichen, braucht es – neben wirtschaftlichen Anreizen, wie z.B. Energiebesteuerung zugunsten von Wärmepumpen – zusammenfassend noch folgende F&E-Arbeiten:

• Intelligente und flexible Funktionen, die mit dem Netz und anderen sauberen Energietechnologien interagieren.
• Höhere Wirkungsgrade über einen größeren Temperaturbereich (sehr kalte Klimazonen, höhere Heiztemperaturen).
• Kompaktere Bauweise und einfachere Installation.
• Geringerer ökologischer Fußabdruck und mehr Sicherheit in Bezug auf verwendete Materialien und Kältemittel.
• Anpassung der Technologie an die schwierigen Bedingungen im Retrofit von Gebäuden.
• Ressourceneffizienz durch Optimierung des Einsatzes von Wärmepumpen sowohl für Heiz- als Kühlzwecke, inkl. gewerblicher und industrieller Anwendungen mit gleichzeitigem Bedarf oder Nutzung der Abwärme von Klimaanlagen zur Deckung des Heizbedarfs.
• Wärmepumpen, die ein Niedrigtemperatur-Wärmenetz auf Stadtteil- bzw. Stadtebene gleichzeitig als Wärmesenke und Wärmesenke verwenden.
• Reduktion der Geräuschemissionen.
• Nicht-konventionelle Wärmepumpentechnologien wie z.B. magnetokalorische, thermoelektrische, elastokalorische Systeme oder Brayton- und Stirling-Wärmepumpentechnologien.

Zum Bericht

Innovation und politische Maßnahmen zur Lösung des „Wärmeproblems" - eine inspirierende Nebenveranstaltung auf der CEM13MI7-Sitzung

Im September 2022 wurde zum gegenseitigen Lernen / Austausch im Rahmen des Global Clean Energy Action Forum (einer gemeinsamen Veranstaltung des 13. Clean Energy Ministerialtreffens sowie des 7. Mission Innovation Meetings auf Ministerialebene) in Pittsburg eine Nebenveranstaltung mit der Zielsetzung, Lösungsvorschläge zur Ermöglichung/Schaffung der Wärmewende zu präsentieren, organisiert.

Laut A. Fernandez, Head Technology & Innovation, IEA Energy Technology Division, müssen zur Erreichung des IEA-Szenario "Netto-Null-Emissionen bis 2050" im Gebäudesektor umfangreiche energetische Sanierungs¬maßnahmen durchgeführt und eine drastische Abkehr von der Beheizung mit fossilen Brennstoffen hin zu Strom und erneuerbaren Energien vollzogen werden. 

Präsentation: Innovation and Policy Measures to solve the Heat Challenge

Die IEA monitort Entwicklungen der Wärmepumpentechnologie als Teil des ETP Clean Energy Technology Guide; zudem spielen Wärmepumpen eine strategisch wichtige Rolle bei der Erreichung der im IEA Bericht "Technology and innovation pathways for zero-carbon-ready buildings by 2030" beschriebenen kurzfristigen Meilensteinen auf dem Weg zu Null-Emissions-Gebäuden.

M. Forsén, Präsident der europäischen Wärmepumpenvereinigung EHPA, referierte über die Rolle von Wärmepumpen in Europa mit Fokus auf den aktuellen Barrieren (v.a. hohe Investitions-/Betriebskosten, limitierte Produktionskapazitäten, Mangel an qualifizierten Installateur:innen) sowie erforderlichen politischen Rahmenbedingungen zu deren Lösung (v.a. Anpassung von Steuern und Förderungen, weitere F&E). 

Präsentation: Role out of heat pumps in Europe - Policy enablers and barriers

R. Narayanamurthy, Manager des US-amerikanischen Technologieprogramms im Department of Energy (DOE), präsentierte die Rolle von Wärmepumpen in den USA. Er stellte dabei u.a. die für die weitere Entwicklung sauberer Heiztechnologien relevantesten neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen (Inflation Reduction Act, Defence Production Act) vor und präsentierte die sog. E3 ("Energy, Emissions, and Equity) Initiative", die sich auf die Entwicklung, Demonstration und den Einsatz von Wärmepumpen in großem Maßstab konzentriert. 

Präsentation: Decarbonization of Heat

D. Smedik stellte als Vertreter der "Global Alliance for Building and Construction" das "Clean Heat Forum", eine internationale Zusammenarbeit zwischen nationalen Regierungen, NGOs und Unternehmen mit dem Ziel, bewährte Technologien auszutauschen und eine globale Politik zur Abkehr von fossilen Brennstoffen im Wärmesektor voranzutreiben, vor. 

Präsentation: Innovation and Policy – Measures to solve the Heat Challenge"

C. Haglund Stignor, Forscherin am RI.SE, präsentierte Ergebnisse aus dem HPT Annexprojekt 55 „Comfort and Climate Box" das auf die Entwicklung einer Roadmap zur Skalierung und Vervielfältigung integrierter Wärmepumpen¬lösungen inkl. Speicher sowie intelligenter Steuerung abzielte. Die Präsentation einschließlich der im Rahmen des Projekts auf Ebene diverser Stakeholder entwickelten Empfehlungen für einen verstärkten Einsatz dieser Lösungen: IEA HPT TCP Comfort and Climate Box

Endbericht des Projekts: Final Report Annex 55 - Comfort & Climate Box – Towards better integration of heat pumps and storage

Tschechische Republik tritt dem IEA Technology Collaboration Programm für Wärmepumpentechnologien (HPT TCP) bei

Der Artikel berichtet vom Beitritt der Tschechischen Republik zum IEA HPT TCP im Oktober 2022 und stellt überblicksmäßig die Energieversorgung, Dekarbonisierungspläne sowie neuesten Entwicklungen am Wärmepumpen¬markt des Landes vor. Mit diesem Beitritt hat das HPT TCP nun 18 Mitgliedsländer - zwei aus Amerika, drei aus Asien und 13 aus Europa. Die Tschechische Republik ist das erste osteuropäische Land im HPT TCP.

Wärmepumpen als Schlüssellösung zur Dekarbonisierung von Gebäuden und damit der Einhaltung der rechtlich bindenden Verpflichtung von Netto-Null-Emissionen bis 2050 in den UK

Bericht vom BEIS/IEA Heat Pump Research Seminar

Am 8. November 2022 fand im Rahmen des IEA HPT TCP ExCo Meetings in London ein Hybrid-Workshop mit der Zielsetzung statt, Informationen über britische Forschungs- & Demonstrationsprojekte, Maßnahmen zur Dekarbonisierung des britischen Wärmesektors sowie britische Arbeiten im Rahmen von IEA HPT TCP-Projekten zu präsentieren.

S. Renz, Vorsitzender des IEA HPT Programmes, gab einen Überblick über den HPT TCP Arbeitsplan.

Präsentationsunterlagen

T. Desphande, Vize-Direktorin am BEIS, fasste in ihrem Beitrag die Politik der britischen Regierung zu Wärmepumpen zusammen. Sie erörterte dabei u.a. die Gebäude-/Wärmestrategie, im Rahmen derer £3,9 Mrd. zur Dekarbonisierung von Gebäuden bereitgestellt werden sollen, darunter £450 Mio. zur Aufrüstung von Heizkesseln (inkl. Subventionen für Wärmepumpen), £950 Mio. für Renovierungen, £800 Mio. für den sozialen Wohnungsbau und £1,4 Mrd. zur Dekarbonisierung des öffentlichen Sektors. Um bis zum Jahr 2028 die geplanten 600.000 Wärmepumpen einzusetzen, wurden verschiedene Anreizprogramme u.a. ein £60 Mio. „Heat Pump Ready Innovation Programm" aufgelegt. 

Präsentation: UK Government Policy on Heat Pumps

M. Forsén, NIBE Manager International Affairs, präsentierte in Vorbereitung befindliche Regularien und Politiken auf EU-Ebene inkl. revidierter KPIs, sowie die auf die Wärmepumpenbranche zukommenden Herausforderungen.

Präsentation: The European Policy Environment, A quick update from NIBE International Affairs

L. Lu vom Centre for Net Zero stellte in ihrer Präsentation ein Open-Source-Agentenmodell vor, mit dessen Hilfe Maßnahmen simuliert wurden, um in Großbritannien bis zum Jahr 2028 600.000 Wärmepumpen zu installieren. Frühzeitige Ankündigung von Verboten, Sensibilisierung von Verbraucher:innen und Schulung von Installateur:innen sind wesentliche Schlüsselelemente im Kontext der Zielerreichung. 

Präsentation: BEIS/IEA Heat Pump Research Seminar

B. Beanland, Direktor beim britischen Wärmepumpenverband, gab einen Überblick über die britische Wärmepumpenindustrie, deren Herausforderungen und Chancen.

Präsentation: The view from the UK heat pump industry - Delivering future opportunity & potential at speed

D. Pearson, Direktor Star Refrigeration, präsentierte erfolgreiche Anwendungen von Großwärmepumpen in den UK. K. Hofmann von GEA Refrigeration stellte Projekte mit Hochtemperaturwärmepumpen (80-150°C) vor. 

Präsentation: Large high temperature heat pumps

O. Sutton von BEIS stellte den Annex 60 „Retrofitting Heat Pump Systems in Large Non-domestic Buildings" mit einem Fokus auf Renovierungen mit geringer und mittlerer Sanierungstiefe vor.

Präsentation: IEA HPT TCP Annex 60

D. Roberts von Kensa präsentierte in den UK installierte Erdwärmepumpen-anlagen.

Präsentation: Kensa Group - Innovative GSHP projects in the UK

N. Salmon von BEIS zeigte Ergebnisse britischer Innovationsprojekten v.a. des £14,6 Mio. „Electrification of Heat" Projekts mit dem Ziel, die Machbarkeit einer groß angelegten Einführung von Wärmepumpen in den UK zu untersuchen.

Präsentation: Electrification of Heat Project

A. Hobley von BEIS gab einen Überblick über das Heat Pump Ready Programm, welches sich in drei Bereiche gliedert und im Frühjahr 2022 gestartet wurde: Bereich 1: Lösungen für den Einsatz von Wärmepumpen für den Massenmarkt: bis zu £30 Mio. aus der Small Business Research Initiative (SBRI). Bereich 2: Entwicklung von Werkzeugen/Technologien: bis zu £25 Mio. an Zuschüssen für Projekte zur Überwindung von Hindernissen für die Einführung von Wärmepumpen, und Bereich 3: Unterstützung von Demoprojekten bis zu £5 Mio.

C. Shields, PhD Studentin, präsentierte erste Ergebnisse ihrer sozial-wissenschaftlichen Arbeit, in der sie den Wechsel von herkömmlichen Heizsystemen zu Wärmepumpen anhand der sog. Domestifizierungstheorie untersucht.

Präsentation: Transitioning from Boilers to Heat Pumps

Willkommen zur 14ten IEA Heat Pump Conference, 2023

Die 14. IEA Wärmepumpen Konferenz wird vom 15- - 18. Mai 2023 in Chicago unter dem Titel "Heat Pumps – Resilient and Efficient" stattfinden.

Die Konferenz wird vom National Organisation Committee (NOC) unter dem Vorsitz von Brian Fricke organisiert und beginnt am Montag (15. Mai 2023) mit einer Reihe von Workshops zu internationalen Kooperations-Projekten (Annexes) im Rahmen des IEA HPT TCP und verwandten Themen. Nach der Eröffnungssitzung im Hauptplenum am Dienstagmorgen (16. Mai 2023) werden die verbleibenden 2,5 Tage aus technischen Vorträgen und Posterpräsentationen gestaltet.

Die behandelten Konferenz-Themen umfassen:

• Klimatisierung von Wohn- & Gewerbegebäude mit Schwerpunkt auf: Raumheizung, Klimatisierung, Null-Emissions-Gebäude, Renovierung, Warmwasserbereitung und Mehrfamilienhäuser
• Anwendungen außerhalb von Wohngebäuden mit Schwerpunkt auf: industrielle Wärmepumpen, Abwärme, Fernwärme, gewerbliche Kühlung, Transportklimatisierung und -kühlung.
• Innovation sowie F&E mit Schwerpunkt auf Aspekten wie: Erdwärmequellen, fortschrittliche Speichersysteme, Arbeitsflüssigkeiten, Sorptionstechnologien, fortschrittliche Dampfkompression, Technologien ohne Dampfkompression, Smart Grids, Anwendungen für kaltes / warmes Klima, fortschrittliche Luftkonditionierungstechnologien, gasbetriebene Wärmepumpen, Kombinationen mit anderen erneuerbaren Technologien.
• Politische Themen und Marktstatus, Trends, Strategien, und zukünftige Möglichkeiten.

Weitere Informationen finden sich auf der Konferenzwebsite www.hcp2023.org und auf der Website "Heat Pumping Technologies"

Laufende Annex Projekte

• Annex 53 Advanced cooling/refrigeration technologies development. CN, DE, IT, KR, US
• Annex 54 Heat Pump systems with low GWP refrigerants. AT, DE, FR, IT, JP, KR, SE, US
• Annex 56 Internet of things for heat pumps. AT, CH, DE, DK, FR, NO, SE
• Annex 57 Flexibility by implementation of heat pumps in multi-vector energy systems and thermal networks AT, DK, DE, FR, NL, SE
• Annex 58 High-temperature heat pumps AT, BE, CA, DK, DE, FR, NL, NO, JP
• Annex 59 Heat pumps for drying. AT, CN, DK
• Annex 60 Retrofit heat pump systems in large non-domestic buildings. UK, IT
• Annex 61 Heat Pumps in Positive Energy Districts. CH, DE, JP, US

Annex 58 Hochtemperaturwärmepumpen

Das konkrete Ziel ist es, das Verständnis für das Potenzial der Technologie bei diversen Interessengruppen wie Herstellern, potenziellen Endnutzern, Beratern, Energieplanern und politischen Entscheidungsträgern zu verbessern. Darüber hinaus zielt das Projekt auf die Bereitstellung von Unterstützungsmaterial zur Erleichterung und Verbesserung des Übergangs zu einer Wärmepumpen-basierten Prozesswärmeversorgung für industrielle Anwendungen.

Die Teilziele sowie der jeweils aktuelle Status stellen sich wie folgt dar:

• Erstellung eines Technologieüberblicks einschließlich der wichtigsten auf dem Markt erhältlichen und/oder in Entwicklung befindlichen Systeme und Komponenten (Task 1 - laufend).
• Identifizierung von technologischen Engpässen und Klärung des Bedarfs an technischen Entwicklungen in Bezug auf Komponenten, Kältemittel, und Systemdesign (Task 1 - laufend).
• Präsentation von Best-Practice-Systemlösungen (Task 2 - laufend).
• Präsentation von Strategien für den Übergang zu einer Prozesswärme-versorgung auf Basis von Wärmepumpen (Task 3 - Geplant).
• Verbesserung der Informationsbasis über Industriewärmepumpen, mögliche Anwendungen und deren Potenzial zur Dekarbonisierung der Industrie (Task 1, 2 & 3 - laufend).
• Entwicklung von Leitlinien zur Implementierung von Industriewärmepumpen mit Fokus auf der Spezifikation der Wärmepumpe und deren Prüfung (Task 4 - Geplant).
• Disseminierung der Ergebnisse an verschiedene Interessengruppen und Erweiterung der Wissensbasis für Energieplaner und politische Entscheidungsträger (Task 5 - laufend)

Projektlaufzeit: Jänner 2021 – Dezember 2023
Operating Agent: Benjamin Zühlsdorf, Danish Technological Institute
Teilnehmer aus Österreich: AIT Austrian Institute of Technology und TU Graz

Ergebnisse

Es wurde eine Übersicht mit 33 Wärmepumpentechnologien erstellt sowie 14 Best Practise Beispiele erfolgreicher Anwendungen beschrieben. Details dazu finden Sie hier.

Weitere Informationen enthält die Projektwebsite.

Annex 61 Wärmepumpen in Plus-Energie-Quartieren

Im Projekt wird die Anwendung von Wärmepumpen in Gebäudeclustern und Stadtteilen sowohl für Neu- als auch Bestandsbauten auf technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Basis untersucht.

Ziele

• Charakterisierung des Stands der Technik beim Einsatz von Wärmepumpenanwendungen in Plus-Energie-Quartieren
• Entwicklung generischer Systemkonzepte für die Integration von Wärmepumpen in Plus-Energie-Quartieren
• Durchführung technisch-ökonomischer Analysen von vielversprechenden Konzepten durch Simulation
• Evaluierung der realen Leistung von Wärmepumpen in Plus-Energie-Quartieren durch Monitoring-Projekte

Projektlaufzeit: September 2022 – Dezember 2025
Operating Agent: Carsten Wemhoener, Institute of Energy Technology, Eastern Switzerland University of Applied Sciences

Teilnehmer aus Österreich: UIBK, AIT Austrian Institute of Technology, AEE INTEC

Weitere Informationen enthält die Projektwebsite.

Schwerpunktartikel: Intelligente Integration von Wärmepumpen durch prädiktive Regelung

Christina Betzold und Arno Dentel, Deutschland

Das Autorenteam berichtet von einem im Jahr 2017 errichteten Gebäudecluster bestehend aus acht Reihenhäusern in Herzogenaurach (DE), in welchem ein innovatives Energiesystem zur intelligenten Integration der Wärmepumpen installiert wurde. Um das Zusammenspiel der Komponenten zu koordinieren, wurde eine modellprädiktive Regelung eingesetzt.

Die acht Reihenhäuser teilen sich ein zentrales Wärmepumpensystem aus zwei modulierenden Wärmepumpen von je 16 kWth, mit einer geothermischen Wärmequelle sowie einem Batteriesystem mit einer Kapazität von 40 kWhel. Eine PV-Anlage mit 88 kWp liefert einen jährlichen Energieüberschuss. Die Warmwasserversorgung erfolgt dezentral in jedem Reihenhaus mittels einer Warmwasserwärmepumpe (sog. Booster-WP), welche die Heizungspuffer-speicher als Wärmequelle nutzt. Im Standardbetrieb wird das Energiesystem PV-optimiert gesteuert, d.h. die Wärmespeicher werden während der PV-Erzeugung auf ein höheres Temperaturniveau aufgeladen.
Die Simulation der Anlage zeigte sehr gute Ergebnisse, die im realen Betrieb nicht bestätigt werden konnten. Laut den Autor:innen werden im Realbetrieb Unterschiede zwischen Offline- und Online Simulationsergebnissen sowie Messdaten ersichtlich. Da die Sollwertvorgaben aus der Simulation nur in Form von Solltemperaturen auf die Wärmepumpen übertragen werden können, konnte der Betriebsplan nicht vollständig umgesetzt werden. Um diesen Konflikt aufzulösen, wäre in Zukunft eine offenere Regelung wünschenswert. Auch Abweichungen in den Annahmen, speziell der Wettervorhersage, führen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Um einen Überblick über das volle Potenzial der umgesetzten prädiktiven Steuerung zu bekommen, ist ein Langzeitbetrieb geplant.

Der komplette Artikel zum Download: Smart integration of heat pumps by predictive controls

Die Blackbox öffnen: Eine Fallstudie über die Nutzung von Erdsonden zur Wärmespeicherung

Tobias Dokkedal Elmøe, Dänemark

Der Autor, ein Mitarbeiter des dänischen Unternehmens Energy Machines ApS, welches ein sog. „Energy Machines Verifikationstool" kurz EMV-Tool anbietet, präsentiert im Artikel die Ergebnisse einer schwedischen Fallstudie, in der das EMV-Tool gemeinsam mit Energiemessgeräten in einer Erdwärmepumpen-anlage eingesetzt wird, um Wärme-/Kälteerzeugung der Wärmepumpe sowie das Ungleichgewicht zwischen Wärmespeicherung und -rückgewinnung aus dem Erdwärmespeicher genauer zu untersuchen.

Das in der Fallstudie untersuchte System besteht aus drei Wärmepumpen, von denen zwei parallelgeschaltet sind, und einer Wärmepumpe, die mit ihrer Wärmequelle an den Auslass der beiden parallelen Pumpen angeschlossen ist. Zudem gibt es Stromzähler zur Messung des elektrischen Verbrauchs der Verdichter. Mit dem EMV-Tool wird die Wärmeleistung zum Verdampfer sowie die in den Kondensatoren freigesetzte Leistung geschätzt. Der EMV-Algorithmus nutzt dafür Eingangsmessungen von Druck und Temperatur während des gesamten Heizzyklus, die minütlich aufgezeichnet und über die sog. energymachines.cloud zur Verfügung gestellt werden.

Mit dem EMV-Tool konnten die Leistungszahl der Wärmepumpen sowie die Energieflüsse zu und von den Erdsonden während einer Betriebssaison bestimmt werden. Dieses Wissen hilft den Betreibern den Betrieb und die Regelung des integrierten Energiesystems zu verbessern, um ein mögliches „Einfrieren" bzw. des Bohrlochs zu verhindern und liefert zudem Informationen über die aktuelle und saisonale Leistung des Systems.

Das EMV-Tool, das als optionaler Bestandteil jeder Energy Machines-Installation geliefert wird, bietet zusammenfassend Energietechnikern, Gebäudeverwaltern sowie allen, die an der Leistung ihres integrierten Energiesystems interessiert sind, eine Möglichkeit, die Ergebnisse zu analysieren und Einblicke in die "Black Box" des Energiesystems zu gewinnen.

Der komplette Artikel zum Download: Opening the black-box: A case study of a borehole thermal storage

Schwerpunktartikel: Analyse des Einsatzes von Erdwärmepumpen unter brasilianischen Klima- und Bodenverhältnissen

Alberto Hernandez Neto, Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha, Brasilien

Die Autor:innen berichten über die mit der Nutzung von Erdwärmepumpen unter brasilianischen Klima- und Bodenverhältnissen verbundenen Heraus¬forderungen, sowie mögliche Lösungsansätze. Die Technologie gewinnt zunehmend an Aufmerksamkeit und wurde als eine der Strategien in den brasilianischen Energieplan für 2050 aufgenommen.

Erdwärmepumpenanlagen werden in Brasilien noch kaum eingesetzt. Sie kommen erst in einem Wohnhaus (Teil eines Forschungszentrums) sowie einer Fabrik für Erfrischungsgetränke zum Einsatz. Zwei weitere Anlagen (in Hotels) sind in Planung. Es wurden mehr als zehn Forschungsprojekte, primär in Form technischer Machbarkeitsstudien zur Umsetzung erdgekoppelter Wärme-pumpensysteme in verschiedenen Regionen und Gebäudetypen, durchgeführt. Diesen Studien zufolge gibt es speziell in südlichen und südöstlichen Regionen ein großes Potenzial zur Nutzung der Technologie. Die höchsten Energieein-sparpotenziale weisen Einkaufszentren (-54%) und Hotels (-43%) auf. Gebäude, die wassergekühlte Systeme einsetzen, können den Wasserverbrauch um 40% bis 60% reduzieren.

Laut den Autor:innen bedarf es weiterer Analysen, um die hohen Bohrkosten durch den Einsatz thermoaktiver Bodenstrukturen wie Pfähle oder Stützmauern, die bereits in die Gebäudekonstruktion integriert sind, zu senken. Eine große Herausforderung stellen zudem die unausgewogenen Lasten dar, die aufgrund der klimatischen Bedingungen (höherer Kühl- als Heizbedarf) auftreten. Sie können durch verschiedene Konfigurationen und Kombinationen von Energiequellen gelöst werden. Ein weiteres noch zu lösendes Problem stellt der Mangel an Informationen über saisonale und Teillast-Leistungsparameter der erdgekoppelten Wärmepumpensysteme dar.

Der komplette Artikel zum Download: Analysis of the use of ground source heat pumps for Brazilian climate and soil conditions

Nicht-Schwerpunktartikel: Die Schönheit von Vernunft und Einsicht: eine Geschichte über 30 Jahre alte Bohrlochfeld-Gleichungen

Lucas Verleyen, Wouter Peere, Emma Michiels, Wim Boydens, Lieve Helsen, Belgien

Das Team an Autor:innen versucht mit diesem Artikel die Leser:innen von der Schönheit der 30 Jahre alten Bohrlochfeldgleichungen zu überzeugen, und zeigt auf, wie diese Gleichungen allein (ohne Simulationen) helfen können, die Frage zu beantworten, ob es sinnvoll ist, eine thermische Belastung auf zwei Bohrlöcher aufzuteilen oder nicht.

Sie erklären im Beitrag eingangs die sog. g-Funktion, welche die zeitliche Entwicklung der Temperatur der Bohrlochwand für einen konstanten Wärme-entzug in einer dimensionslosen Form zeigt und 1987 von Eskilson zur Lösung komplexer Probleme eingeführt wurde. Danach zeigen sie in einer Art Schritt für Schritt Anweisung, wie mithilfe dieser Funktion die Frage beantwortet werden kann, ob eine thermische Belastung auf zwei Bohrlöcher aufgeteilt werden soll oder nicht. Die Autor:innen wenden die Gleichungen sowohl auf zwei identische als auch bei zwei unterschiedliche Bohrlöcher auf.

Die Ergebnisse zeigen, dass es bei zwei identischen Sondenfeldern immer besser ist, die thermische Last gleichmäßig aufzuteilen. Bei zwei unterschiedlichen Sondenfeldern kommt es auf die Gesamtunsymmetrie an, da die Kurven des thermischen Widerstands und der Unsymmetrie der beiden Sondenfelder einen Schnittpunkt aufweisen.

Der komplette Artikel zum Download: The beauty of reason and insight: a story about 30 years old borefield equations

Marktbericht: Der Wärmepumpenmarkt in Österreich

Siegfried Thurner, Österreich

Der Autor erklärt eingangs die Entwicklung des Wärmepumpenmarktes und dessen Rahmenbedingungen und vergleicht dabei speziell die Verkaufszahlen der Jahre 2020/2021 (+14,3%; Inland: +21,6%, Export: +1,9%; starkes Wachstum v.a. bei Heizungswärmepumpen bis 350kW). L/W-Wärmepumpen stellen mit Abstand die am meisten verkaufte Wärmepumpentechnologie dar; gefolgt von Wärmepumpen zur Brauchwasserbereitung und Sole-Wasser-Wärmepumpen.

Danach wird ihm Artikel die prognostizierte Marktentwicklung bis 2030 anhand dreier Szenarien (hoch, mittel, und niedrig), die auf Basis historischer Verkaufszahlen und diverser Annahmen für die einzelnen Wärmepumpentypen und Kapazitäten entwickelt wurden, dargestellt. Das weitere Marktwachstum wird gemäß Herrn Thurner stark davon abhängen, inwieweit Wärmepumpen im Sanierungssegment als nachhaltige Heiztechnologie wahrgenommen, akustische Emissionen von L/W-Wärmepumpen in den Griff bekommen, sowie sich relevante exogene Faktoren wie Preise für Erdgas und Heizöl entwickeln, werden. Die Bedeutung von Förderungen wird abnehmen.

Der komplette Artikel zum Download: Austria - Heat Pump Market Report

Interessante Konferenzen 2022/2023

• 4–8 Februar 2023, ASHRAE's Winter Conference 2023, Atlanta, USA
• 6–8 Februar, AHR Expo - Explore the latest trends and applications in HVACR Technology, Georgia World Congress Center, Atlanta, Georgia, USA
• 14–16 März, 23rd edition of ACREX INDIA 2023, Mumbai, Indien
• 4–6 April 2023, 3rd IIR Conference on HFO Refrigerants and Low GWP Blends, Shanghai, China
• 24–28 April 2023, 17th CRYOGENICS 2023 IIR Conference, Dresden, Deutschland
• 27–29 April 2023, 10th IIR Conference on Ammonia and CO2 Refrigeration Technologies Ohrid, Mazedonien
• 15 - 18 Mai 2023, 14th IEA Heat Pump Conference, Chicago (HPC2023)
• 8–9 Juni,20th European Conference, Mailand, Italien
• 24–28 Juni, ASHRAE 2023 Annual Conference, Tampa, Florida, USA
• 21–25 August 2023, 26th IIR International Congress of Refrigeration, Paris, Frankreich
• 11–13 September 2023, 13th International Conference on Compressors and their Systems, London, GB
• 24–25 Oktober 2023, European Heat Pump Summit, Nürnberg, Deutschland
• 1–30. Juni 2024, 8. IIR Conference on Sustainability and the Cold Chain, Tokyo, Japan
• 11–14. August 2024, 16. IIR-Gustav Lorentzen Conference on Naturals Refrigerants, University of Maryland, USA
• 1–30 September 2024, 11. IIR Conference on Compressors and Refrigerants Bratislava, Slowakei
• 1–30. September 2024, 10. IIR Conference on Caloric Cooling and Applications of Caloric Materials Baotou, China
• 8-10. Oktober 2024, Chillventa 2024 - Refrigeration, AC & Ventilation, Heat Pumps Exhibition, Nürnberg, Deutschland

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