Optimierung der Wärme- und Kälteversorgung eines Laborgebäudes durch den Einsatz einer reversiblen Wärmepumpe

Abstract

Diese Arbeit betrachtet das wirtschaftliche und primärenergetische Verhalten einer Geothermie-Anlage mit reversibler Wärmepumpe, in Verbindung mit einer Bauteilaktivierung als thermische Übertragungsfläche. Dafür wurden zwei Konzepte für die Wärme- und Kälteversorgung erstellt. Eine Variante beinhaltet die Versorgung mittels Geothermie und reversibler Wärmepumpe. Ergänzend wird die Wärmeversorgung mit der Fernwärme und die Kälteversorgung mit einer Kompressions-Kältemaschine realisiert. Die Grundlasten der werden mit der einer Bauteilaktivierung abgeführt. Bei der Referenzvariante erfolgt die Wärmeversorgung ausschließlich über einen Fernwärmeanschluss und die Kälteversorgung mittels Kompressions-Kältemaschine. Der Wärmeaustausch erfolgt im Heizbetrieb über Heizkörper und im Kühlbetrieb mit Umluftkühlgeräten. Die beiden Varianten werden wirtschaftlich und primärenergetisch gegeneinander verglichen. Bei der Betrachtung sind die Nutzeranforderungen eines Laborgebäudes in Hamburg Bahrenfeld berücksichtigt. Mittels einer Gebäudesimulation sind die zu erwartenden Energie- und Lastenanforderungen für den speziellen Nutzen bestimmt worden. Die mit der Gebäudesimulation ermittelten Werte dienten zur Dimensionierung der Anlagenteile. Des Weiteren wurden die zu erwartenden Energiemengen zur Temperierung des Gebäudes mittels der Gebäudesimulation errechnet. Über die von den einzelnen Komponenten zu erbringenden Nutzenergien werden die jeweiligen Endenergien, der verschiedenen Formen, ermittelt. Der Primärenergiebedarf der Varianten und damit auch die Primärenergieeinsparungen wurden ebenfalls über die Endenergien berechnet und verglichen. Um das wirtschaftliche- und primärenergetische Verhalten einer solchen Anlage bei veränderlicher Anlagengröße zu ermitteln wurde eine Parametervariation erstellt. Dabei wurde errechnet bei welcher Anlagengröße eine möglichst große finanzielle und primärenergetische Einsparung zu erwarten ist.