IEA HPP Annex 34: Thermisch angetriebene Wärmepumpen für Heizung und Kühlung

Kurzfassung

Das Hauptziel des Annex 34 war die Reduktion der durch Heizen und Kühlen hervorgerufenen Umweltbelastungen durch die Verwendung von thermisch angetriebenen Wärmepumpen. Dazu wurde der Annex 34 in fünf Tasks gegliedert:

• Task A - Marktübersicht und Stand der Technik
• Task B - Effizienz-Evaluierung
• Task C - Technologieentwicklung
• Task D - Systemintegration
• Task E - Implementierung

Task A - Marktübersicht und Stand der Technik

Im Rahmen des IEA-HPP Annex 34/Task A wurde ein "Country Report"
für Österreich erstellt. Dazu wurde durch Literaturrecherchen und in zahlreichen Gesprächen mit den auf dem Gebiet der Absorptionswärme­pumpen tätigen österreichischen Unternehmen der Stand der Technik und der österreichische Markt analysiert und dokumentiert. Durch die wachsende Verbreitung von thermisch getriebenen Wärmepumpen am Markt entstand die Notwendigkeit, zu einheitlichen Prüf- und Bewert­ungsverfahren für diese Geräte zu kommen. Dadurch, dass bei diesen Geräten zwei unterschiedliche Energieformen zum Antrieb benötigt werden ist die Bewertung komplexer als bei elektrisch angetriebenen Wärmepumpen.

Task B - Effizienz-Evaluierung

Im IEA-HPP Annex 34/Task B wurde eine Klassifizierung der Geräte vorgenommen und Systemgrenzen und Leistungskennzahlen für unter­schiedliche Anwendungsfälle definiert, die einen transparenten Vergleich der thermisch angetriebenen Systeme untereinander, sowie mit anderen Technologien zum Heizen und Kühlen ermöglichen. Dazu wurden zahl­reiche existierende Prüf- und Bewertungsverfahren untersucht und eigene Vorschläge erarbeitet.

Task C - Technologieentwicklung

Im Rahmen des IEA-HPP Annex 34/Task C wurde die thermische Zer­setzung und Korrosion von Edelstahl bei hohen Temperaturen bis 300°C untersucht. Dazu wurden Versuche mit einem Thermosiphontest­stand und mit 16 Autoklaven in einem Ofen mit NH3/H2O Lösungen durchge­führt.

Entgegen den Erwartungen wurde in diesem Projekt festgestellt, dass für NH3/H2O AWP Edelstahl nicht besser geeignet ist als Kohlenstoffstahl und dass die thermische Zersetzung gegenüber der Korrosion bis zu einer Temperatur von ca. 300°C eine untergeordnete Rolle spielt.

Die abschließenden Versuche mit Autoklaven haben ergeben, dass keine relevanten Veränderungen hinsichtlich der Reinheit des verwendeten Wassers festgestellt wurden und beide untersuchten Inhibitoren einen positiven Effekt auf die Vermeidung von Fremdgasen zu haben scheinen.

Task D - Systemintegration

Die im Rahmen des Demonstrationsprojektes IEA-HPP Annex 34/Task D untersuchten zwei erdgasbetriebenen Absorptionswärmepumpen mittlerer Leistung (je ca. 40 kW) für Gebäudeheizung & Brauchwasserbereitung arbeiteten im untersuchten Zeitraum zuverlässig und mit verhältnismäßig hoher Effizienz.

Im Winterbetrieb arbeitet das System kontinuierlich mit einem COPH von ca. 1,58, wobei die Energiebilanz eine relativ geringe Differenz zw. zu- und abgeführter Energie (< 10%) aufweist.

Im Sommerbetrieb wird das Heizungssystem ausschließlich für die Brauchwasserbereitung verwendet. Dadurch kommt es zu relativ kurzen Betriebsphasen unterbrochen von langen Stillstandszeiten. Da aber absolut gesehen, im Sommer nur vergleichsweise wenig Energie umge­setzt wird, ist der Einfluss des relativ ineffizienten Sommerbetriebs auf die Gesamteffizienz sehr gering und das Heizungssystem erreichte im Jahr 2010 einen Jahresarbeitszahl (SPF) von ca. 154% (berechnet mit dem unteren Heizwert des Gases). Dies entspricht einer Effizienzsteiger­ung von ca. 60% gegenüber einem Brennwertkessel mit einem ange­nommenen SPF von 96%.

Task E - Implementierung

Im Rahmen des IEA-HPP Annex 34/Task E wurde am internationalen Endbericht mitgearbeitet sowie zahlreiche Beiträge publiziert.

Reports

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Weitere Publikationen

Tagungsbeiträge zum Nationalen IEA-Hpp Annex 34 Abschluss-Workshop

• Vorstellung des IEA Heat Pump Programme (HPP) und österreichische Aktivitäten - Hermann Halozan, René Rieberer (pdf, 1.3 MB)
• Vorstellung des Gesamtprojekts "IEA HPP Annex 34"
  Ivan Malenkovic (pdf, 1.1 MB)
• "Leistungsbewertung von thermisch getriebenen Wärmepumpen und Übersicht einschlägiger Normen" - Ivan Malenkovic (pdf, 1.8 MB)
• "Thermische Zersetzung und Korrosion in NH3/H2O Absorptionswärmepumpen" - René Rieberer (pdf, 471.1 kB)
• "Demonstrationsprojekt einer gasbefeuerten Absorptionswärme­pumpe zur Gebäudeheizung" - René Rieberer (pdf, 846.8 kB)

Deutschland (Operating Agent), England, Italien, Kanada, Norwegen, Österreich, Schweiz, USA

TU Graz, Institut für Wärmetechnik (IWT)
Ao.Univ.-Prof. Dr. René Rieberer,
Inffeldgasse 25/B
A-8010 Graz
E-Mail: rene.rieberer@tugraz.at
Web: www.iwt.tugraz.at