Da Gebäude immer besser isoliert werden, wird der Warmwasserbedarf bei der Planung von geothermischen Bohrungen immer wichtiger. In diesem Artikel stellen wir die neue Option in GHEtool Cloud vor, mit stündlichen Warmwasserprofilen zu arbeiten.
Warmwasserbereitung in GHEtool
Bei der geothermischen Auslegung gibt es zwei wichtige Aspekte: den langfristigen Effekt, der durch das geothermische Ungleichgewicht bestimmt wird, und den kurzfristigen Effekt, der durch die Spitzenleistung auf dem Bohrfeld bestimmt wird.
Der Warmwasserbedarf hat einen erheblichen Einfluss auf das Ungleichgewicht, vor allem jetzt, da die Dämmstandards steigen und der Entnahmebedarf zunehmend vom Warmwasserbedarf dominiert wird. Da das Ungleichgewicht jedoch nur auf lange Sicht von Bedeutung ist (wie in unserem Artikel hier), ist die Spitzenleistung der Warmwasserbereitung nicht so wichtig. Deshalb hat man in der Vergangenheit die Warmwasserbereitung als jährlichen Energiebedarf angegeben, wobei man davon ausging, dass sie ständig mit einer bestimmten Grundlastleistung erfolgt.
Für bestimmte Gebäudetypen wie Hotels, Spas und Schwimmbäder ist diese Annahme nicht sehr zutreffend, da sie sehr ausgeprägte Leitungswasserprofile haben können. In Hotels wird beispielsweise morgens und abends vor dem Abendessen ein hoher Spitzenbedarf an Warmwasser auftreten. Daher ist es in diesem Fall nicht unvernünftig, dass die Leistung der Wärmepumpe so gewählt wird, dass sie diesen hohen Warmwasserspitzenbedarf bewältigen kann, und dass sie auch einen Einfluss auf das kurzfristige Verhalten des Bohrlochs hat (wie erläutert hier).
Im nachstehenden Beispiel ist eine Nahaufnahme des stündlichen Lastprofils zu sehen, aus der deutlich hervorgeht, dass der Bedarf an Warmwasser größer ist als der Bedarf an Heizung.
Kompatibilität mit bestehenden Methoden
Wie funktioniert dieses neue stündliche (jährliche und mehrjährige) Warmwasserprofil zusammen mit den bestehenden Methoden in GHEtool Cloud?
Für alle Methoden, die mit der Simulation und Berechnung des Temperaturprofils zusammenhängen (Temperaturprofil berechnen, erforderliche Tiefe berechnen, aktive und passive Kühlung kombinieren usw.), gibt es eine direkte Unterstützung für die Arbeit mit stündlichen Warmwasserprofilen. Wenn Sie jedoch hybride Systeme simulieren wollen, gibt es einige wichtige Punkte zu beachten.
Optimieren Sie Leistung und Balance
Sowohl die Optimierung der Leistung (mehr dazu hier) und das Gleichgewicht zu optimieren (weitere Informationen unter dieser Artikel) wurden an dieses neue Lastprofil angepasst. Wie Sie sich vielleicht aus unseren früheren Artikeln erinnern, haben beide Methoden den Spitzenheizungsbedarf so gesenkt, dass die minimale durchschnittliche Flüssigkeitstemperatur innerhalb der Temperaturgrenzen blieb. Da nun aber sowohl der Heizungs- als auch der Warmwasserbedarf zur Entnahmelast beitragen, muss eine Entscheidung getroffen werden, welche Last zuerst begrenzt wird.
Gegenwärtig begünstigen diese Methoden die Erzeugung von Warmwasser gegenüber der Erzeugung von Wärme durch die Erdwärmepumpe. Das bedeutet, dass immer dann, wenn die minimale durchschnittliche Flüssigkeitstemperatur unter den Schwellenwert fällt, zuerst der Spitzenheizungsbedarf reduziert wird. Erst wenn im Extremfall die gesamte Wärme aus dem Bohrloch entnommen wird, wird der Warmwasserbedarf gesenkt.
Bleiben Sie dran
Wir arbeiten weiter daran, die Geschwindigkeit dieser Methoden zu verbessern. In einem zukünftigen Update werden Sie als Nutzer die Möglichkeit haben, auszuwählen, welche Nachfrage Sie zuerst begrenzen möchten.
Im nachstehenden Beispiel (für die Methode der Leistungsoptimierung) ist deutlich zu erkennen, dass der Heizbedarf begrenzt ist, während das Warmwasserprofil immer noch zu hundert Prozent vom Bohrfeld geliefert wird.
In der Lastdauer-Kurve wird dies noch deutlicher sichtbar. Die resultierende geothermische Leistung für die Heizung, die vom Bohrfeld geliefert werden kann, beträgt 14 kW, während sie für die Warmwasserbereitung 30 kW beträgt.
Simulieren Sie das Hybridsystem und optimieren Sie es hinsichtlich der Energie
Bei der Simulation Ihres Hybridsystems oder bei der Energieoptimierung gehen die Methoden davon aus, dass Ihr Warmwasserbedarf immer durch das geothermische Bohrfeld gedeckt wird.
Die Methode zur Simulation von Hybridsystemen (mehr dazu erfahren Sie hier) geht davon aus, dass die Umschaltung zwischen den verschiedenen Technologien in Ihrem Hybridsystem auf der Grundlage einer Temperaturschwelle der Außentemperatur erfolgt. Da der Warmwasserbedarf in der Regel nicht von der Außentemperatur abhängt, wird angenommen, dass er immer von der Erdwärmepumpe geliefert wird.
Bei der Energieoptimierungsmethode ist es noch nicht möglich, sowohl die Heizung als auch die Warmwasserbereitung zu optimieren, wie es bei den anderen Optimierungsmethoden der Fall ist. Im Backend rechnet die Energieoptimierungsmethode die Last in ein monatliches Lastprofil um (weitere Informationen zur Methodik finden Sie unter diese Artikel). Auf einer monatlichen Zeitskala ist es nicht möglich, zwischen Heiz- und Warmwasserverbrauch zu unterscheiden. Daher wird bei der Arbeit mit der Energieoptimierungsmethode die Warmwasserlast nicht optimiert und es wird angenommen, dass sie vollständig von der Erdwärmepumpe geliefert wird.
Fazit
Der Bedarf an Brauchwasser gewinnt bei der geothermischen Planung zunehmend an Bedeutung. Dies gilt insbesondere für Gebäude mit ausgeprägten Leitungswasserprofilen, wie Hotels, Krankenhäuser oder Schwimmbäder. In solchen Fällen beeinflusst diese Last nicht nur das geothermische Ungleichgewicht, sondern auch das Kurzzeitverhalten.
In diesem Artikel wurde die neue Möglichkeit vorgestellt, mit stündlichen Warmwasserprofilen zu arbeiten, und es wurde gezeigt, wie einfach dies ist und wie es sich in die bestehenden Methoden integriert. Die Einführung von Stundenprofilen für Warmwasser ist der erste Schritt, um die Hybridisierung und bald auch die Regenerationsmethoden flexibler zu gestalten.
Literaturverzeichnis
-
- Sehen Sie sich unsere Videoerklärung auf unserer YouTube-Seite an, indem Sie klicken hier.