Dynamische Systemsimulation eines realen Nahwärmenetzes mit Absorptionswärmepumpe, Eisspeicher und Solarthermie

Abstract

Die Bachelorarbeit „Dynamische Systemsimulation eines realen Nahwärmenetzes mit Absorptionswärmepumpe, Eisspeicher und Solarthermie“ beschreibt den Aufbau eines Nahwärmesystems für 488 bestehende Haushalte in Hamburg-Wilstorf und dessen Abbildung im Simulationsprogramm TRNSYS. Es wird verdeutlicht welche Bestandteile für die Funktion der Simulation von Bedeutung sind und wie seine Steuerung und Regelung funktionieren. Die Haushalte werden über ihre Verbrauchscharakteristika in Form von Kennlinien abgebildet und beziehen ihren Wärmebedarf für Heizung und Warmwasserbereitung aus Solarthermie und der, aus dem Eisspeicher stammenden Wärme, die mithilfe der Gasabsorptionswärmepumpe auf ein höheres Energieniveau gebracht wird. Kann der Wärmebedarf nicht regenerativ bereitgestellt werden, wird die Energie aus Gasbrennwertkesseln bezogen. Der Energieentzug durch die Wärmepumpe lässt den Eisspeicher während der Heizperiode abkühlen, die Regeneration erfolgt durch Absorber und Vakuumkollektoren auf den Dächern und durch das Erdreich. Die Auswertung einer 5-Jahres-Bilanz zeigt, dass das System auch unter extremen Wetterbedingungen funktioniert und sich der Eisspeicher nach einem besonders kalten Winter wieder vollständig regeneriert. Im Zuge der Optimierung des Systems wurde auf Grundlage von COP, Laufzeit und Kapazitätsauslastung der Wärmepumpe ein geeigneter Ausschaltpunkt festgelegt, der sich an dem Lastverhalten der Gebäude orientiert. Es ergibt sich insgesamt eine Senkung des Primärenergiebedarfs um 67 %, hervorgerufen durch den Ersatz von Nachtspeicheröfen und Durchlauferhitzern durch eine regenerative Heizungsversorgung und Frischwarmwasserstationen. Durch die niedrige Systemtemperatur stellt der Eisspeicher eine Möglichkeit der verlustfreien Wärmespeicherung dar.