Ein PVT-Wärmepumpensystem

Systemvalidierung aus zwei Jahren Praxiserfahrung
Wärmeübertragungsvermögen des „Solink“-PVT-Kollektors Grafik: IGTE
Wärmeübertragungsvermögen
des „Solink“-PVT-Kollektors zur Umgebung für monatlich gemittelte Windgeschwindigkeiten am Standort Würzburg:durchgezogene Linien: Windgeschwindigkeit nach Wetterdaten, in 10 m Höhe und gestrichelte Linien: Windgeschwindigkeit umgerechnet auf Kollektorebene (Paralleldach), in Anlehnung an [5] abgeschätzt mit einem Windkorrekturfaktor von 0,5.
Grafik: IGTE
Im Monitoring betreute „Solink“-Anlage mit 40 m² PVT-Kollektorfläche und ... Foto: IGTE
Im Monitoring betreute „Solink“-Anlage mit 40 m² PVT-Kollektorfläche und ...
Foto: IGTE
... Komponenten (Kombispeicher, Wärmepumpe und Eisspeicher). Foto: IGTE
... Komponenten (Kombispeicher, Wärmepumpe und Eisspeicher).
Foto: IGTE
Aufgeständerte Kollektormontage bei der untersuchten Anlage: das geschlossene Aufständerungsprofil (Oberkante Kollektor) behindert die rückseitige Luftzirkulation Foto: IGTE
Aufgeständerte Kollektormontage bei der untersuchten Anlage: das geschlossene Aufständerungsprofil (Oberkante Kollektor) behindert die rückseitige Luftzirkulation
Foto: IGTE
Validierung der Systemsimulation anhand von Messdaten des Monitorings: gute Übereinstimmung des thermischen Kollektorertrags mit entsprechend angepassten Kenndaten (gelb). Größere Abweichungen im PV-Ertrag (blau) gibt es nur zu Zeiten mit Schneebedeckung der Kollektoren – ein geeigneter Speicher für die Schneeabrutschfunktion ist in dieser Anlage noch nicht integriert. Grafik: IGTE
Validierung der Systemsimulation
anhand von Messdaten des Monitorings: gute Übereinstimmung des thermischen Kollektorertrags mit entsprechend angepassten Kenndaten (gelb). Größere Abweichungen im PV-Ertrag (blau) gibt es nur zu Zeiten mit Schneebedeckung der Kollektoren – ein geeigneter Speicher für die Schneeabrutschfunktion ist in dieser Anlage noch nicht integriert.
Grafik: IGTE
Monatliche Auswertung der System-Arbeitszahlen ohne (SAZ) und mit Berücksichtigung des PV-Direktverbrauchs (SAZ_PVT), der Einstrahlungssumme in Kollektorebene (Q_str(40m²)), der mittleren Umgebungstemperatur* (T_Aussen*), der mittleren Kollektor-Austrittstemperatur im Solar-Betrieb (T_Koll_aus) und der mittleren Verdampfer-Austritts­temperatur im WP-Betrieb (T_Verd_aus). Ab September 2018 zusätzlich der mittlere Taupunkt der Umgebungsluft (T_tau).*  Ab September 2018 wurde die Umgebungstemperatur zusätzlich zu dem Außen-Wandfühler in Bodennähe auch auf dem Dach erfasst; für die Auswertung wurde der Minimalwert der beiden Temperaturfühler verwendet. Grafik: IGTE
Monatliche Auswertung
der System-Arbeitszahlen ohne (SAZ) und mit Berücksichtigung des PV-Direktverbrauchs (SAZ_PVT), der Einstrahlungssumme in Kollektorebene (Q_str(40m²)), der mittleren Umgebungstemperatur* (T_Aussen*), der mittleren Kollektor-Austrittstemperatur im Solar-Betrieb (T_Koll_aus) und der mittleren Verdampfer-Austritts­temperatur im WP-Betrieb (T_Verd_aus). Ab September 2018 zusätzlich der mittlere Taupunkt der Umgebungsluft (T_tau).*  Ab September 2018 wurde die Umgebungstemperatur zusätzlich zu dem Außen-Wandfühler in Bodennähe auch auf dem Dach erfasst; für die Auswertung wurde der Minimalwert der beiden Temperaturfühler verwendet.
Grafik: IGTE
Monatliche Auswertung der Stromquellen und -senken des „Solink“-Systems: PV-Ertrag (Wel_PV) und berechneter Netzbezug (Wel_Netzbezug), Stromverbrauch von Wärmepumpe (Wel_WP) und Elektroheizstab (Wel_Estab), Stromverbrauch für zusätzliche Pumpen und Ventile (Wel_Periph) sowie berechnete Netzeinspeisung (Wel_PV_Einsp) Grafik: IGTE
Monatliche Auswertung
der Stromquellen und -senken des „Solink“-Systems: PV-Ertrag (Wel_PV) und berechneter Netzbezug (Wel_Netzbezug), Stromverbrauch von Wärmepumpe (Wel_WP) und Elektroheizstab (Wel_Estab), Stromverbrauch für zusätzliche Pumpen und Ventile (Wel_Periph) sowie berechnete Netzeinspeisung (Wel_PV_Einsp)
Grafik: IGTE
Monatlich verbleibender Netzbezug des „Solink“-Referenz-Heizsystems (28 m² Kollektorfläche, Wärmepumpe mit Leistungsregelung zwischen 30 und 100 %) für unterschiedliche Varianten von Wärmepumpenbetrieb und Lastverschiebung Grafik: IGTE
Monatlich verbleibender Netzbezug
des „Solink“-Referenz-Heizsystems (28 m² Kollektorfläche, Wärmepumpe mit Leistungsregelung zwischen 30 und 100 %) für unterschiedliche Varianten von Wärmepumpenbetrieb und Lastverschiebung
Grafik: IGTE
Hydraulikschema einer „Solink“-Anlage mit Dreiwegemischventil MSole zur Eintrittstemperaturbegrenzung an der Wärmepumpe und Anschlüssen an einen Wärmetauscher im unteren Bereich des Kombispeichers für Enteisungs- und Schneeabrutschfunktion. Die dafür notwendigen Armaturen sind Bestandteil der „Solink“-Hydraulikgruppe. Grafik: Consolar
Hydraulikschema
einer „Solink“-Anlage mit Dreiwegemischventil MSole zur Eintrittstemperaturbegrenzung an der Wärmepumpe und Anschlüssen an einen Wärmetauscher im unteren Bereich des Kombispeichers für Enteisungs- und Schneeabrutschfunktion. Die dafür notwendigen Armaturen sind Bestandteil der „Solink“-Hydraulikgruppe.
Grafik: Consolar
„Solink“-Anlage mit Schnee; die Rückseite mit der Wärmeübertragungsfläche zur Luft ist frei. Foto: Ruoff Energietechnik
„Solink“-Anlage mit Schnee; die Rückseite mit der Wärmeübertragungsfläche zur Luft ist frei.
Foto: Ruoff Energietechnik
Beispiele unterschiedlicher Ausführungen von realisierten Anlagen Foto: Architekturbüro Hölzle
Beispiele unterschiedlicher Ausführungen von realisierten Anlagen
Foto: Architekturbüro Hölzle
Fotot: Consolar
Fotot: Consolar
Foto: Ruoff Energietechnik
Foto: Ruoff Energietechnik
Foto: Consolar
Foto: Consolar

PVT-Wärmepumpenkollektoren stellen neben Luft und Erdreich eine neue alleinige Wärmequelle für Wärmepumpen dar: Durch die kombinierte Nutzung von Umwelt­wärme und solarer Abwärme von PV-Modulen wird eine Versorgung ohne Bedarf an Erdsonden oder Niedertemperaturspeichern ermöglicht und dies bei höheren mittleren Tem­peraturen als dies bei einer Luft-Wärmepumpe der Fall ist.

Einleitung, Hintergrund, Motivation

Um die Dekarbonisierung der Ener­gie­versorgung für Heizung und Warmwasser zu erreichen, wird davon ausgegangen, dass neben einer deutlichen Reduzierung des Wärmebedarfs durch Gebäudesanierung sowie passiver und aktiver Solarwärmenutzung elektrisch betriebene Wärmeerzeuger – sprich Wärmepumpen – zukünftig in gro­ßem Maße eingesetzt werden [1]. Damit – insbesondere in Verbindung mit der Mobilitätswende – der hierdurch steigende Bedarf an elektrischer Energie nicht den Zuwachs an erneuerbar erzeugtem Strom übersteigt, sind Systeme nötig, die zum einen deutlich...

Jetzt Artikel freischalten:

tab DIGITAL

14 Tage kostenlos testen

2,49 € / Woche*

Fachwissen jederzeit und überall.

Greifen Sie auf exklusive PLUS-Artikel und das komplette Online-Archiv zu und lesen Sie tab bequem im E-Paper-Format. Das digitale Abo für alle, die flexibel bleiben möchten.

Ihre Vorteile:

  • Exklusive tab-PLUS-Artikel
  • 6 E-Paper für mobiles Lesen
  • Online-Archivzugang

*129,48 € bei jährlicher Abrechnung inkl. MwSt.

Jetzt bestellen

tab KOMBI

4,99 € / Woche*

Das komplette tab-Erlebnis – digital & gedruckt.

Für alle, die Fachinformationen auf allen Kanälen nutzen möchten: Kombinieren Sie Print und Digital, profitieren Sie von unseren Fachforen und präsentieren Sie Ihr eigenes Projekt.

Ihre Vorteile:

  • Exklusive tab-PLUS-Artikel
  • 6 Print-Ausgaben pro Jahr
  • E-Paper für mobiles lesen
  • Teilnahme an einem Fachforum
  • Online-Archivzugang
  • Veröffentlichen eines Projekts

*259,48 € bei jährlicher Zahlung inkl. MwSt. & Versand

Jetzt bestellen
Alle tab-PLUS Angebote entdecken
Mehr erfahren Sie in

tab 1-2/2020

tab 1-2 2020
Mehr erfahren Sie in

tab 1-2/2020

Heizung | Heizkörperaustausch – Optimierung von Wärmepumpenanlagen  36
MSR | Herausforderungen der Druckhaltung – Change-over-Systeme  49
Brandschutz | Brandschutzkonzept – Studentenwohnheim in Holzmodulbauweise 52
Produkte Spezial | Sanitär 24
Produkte Spezial | TGA-Software 28


Titelbild: Mit dem Leckageschutz-Ventil erweitert Schell, Olpe, sein Wassermanagementsystem
„SWS“ und kombiniert so Trinkwassergüte durch Hygienespülungen mit dem Leckageschutz.

Ressort:  Fachbeiträge
Abonnement Inhaltsverzeichnis

Ulrich Leibfried 1), Stephan Fischer 2), Sebastian Asenbeck 2) 

1) Consolar Solare Energiesysteme, 79539 Lörrach, 2) Universität Stuttgart, Institut für Gebäudenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE), 70550 Stuttgart

Thematisch passende Artikel:

Ausgabe 10/2021

PVT-Wärmepumpen-System

Ein CO2-neutrales, wirtschaftliches Heizsystem für MFH

PVT-Wärmepumpenkollektoren stellen neben Luft und Erdreich eine neue alleinige Wärmequelle für Wärmepumpen dar: durch die kombinierte Nutzung von Umweltwärme und solarer Abwärme von PV-Modulen...

mehr

Einsatzbereiche von Wärmepumpensystemen mit PVT Luft-Sole-Kollektoren sowie klassischen PVT-Kollektoren

Eine Untersuchung zu Flächenbedarf, Effizienz und Geräuschemissionen

Neu am Markt sind seit ein paar Jahren sogenannte PVT Luft-Sole-Kollektoren, die als alleini-ge Wärmequelle von Wärmepumpen genutzt werden [1]. Damit sind bspw. im dicht bebauten städtischen...

mehr
Advertorial/Anzeige

PVT-Kollektoren im Messvergleich: Weniger als die Hälfte Kollektorfläche benötigt

Zwei Kollektoren heißen auf dem Datenblatt gleich, doch der Unterschied auf dem Dach ist gewaltig: Für dieselbe Jahresarbeitszahl braucht ein Standard-PVT-Kollektor 34 m² Dachfläche, der SOLINK...

mehr
Ausgabe 10/2024

PVT-Kollektor-Einbindung bei Wärmepumpen

Wirtschaftlichkeit, Planungsaspekte und Anschlussvarianten

Bei der Bestands-sanierung von größeren Gebäuden mit hohem Heizwärme- und bzw. oder Trinkwarmwasserbedarf können Wärmepumpen u. a. durch folgende Aspekte auf Hindernisse stoßen: Das...

mehr
Ausgabe 09/2022

PVT-Hybridsystem mit Wärmepumpe

Energetische Sanierung von Mehrfamilienhäusern

Hintergrund und Motivation Gemäß Pariser Klimaabkommen ist für Deutschland Klimaneutralität bis 2035 erforderlich [1]. In Deutschland entfallen rund 35?% des Energieverbrauchs auf Gebäude und...

mehr