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Titelaufnahme

Titel
Thermodynamische Untersuchungen zur Kombination von Solarthermie und Wärmepumpen für den dezentralen Einsatz in Wärmenetzen / vorgelegt von: Michael Sölkner
VerfasserSölkner, Michael
GutachterLeitner, Andreas ; Pröll, Tobias
ErschienenWien, Dezember 2016
UmfangV, 79, II, ix Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Kältemittel; Wärmenetz; thermischer Kollektor; Wärmepumpe; Nomogramm
Schlagwörter (GND)Wärmepumpe / Thermische Solaranlage / Kältemittel / Nomogramm
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-23084 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Thermodynamische Untersuchungen zur Kombination von Solarthermie und Wärmepumpen für den dezentralen Einsatz in Wärmenetzen [12.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In der folgenden Arbeit werden Wärmepumpen, solarthermische Anlagen und Wärmenetze in Verbindung gebracht und im Stil der Nomografie miteinander verknüpft. Für diese Darstellungsform werden unterschiedliche Kollektoren modelliert. Vom einfachen Schwimmbadabsorber bis hin zum hocheffizienten Vakuumröhrenkollektor. Die Temperaturhebung durch die Wärmepumpe fließt mit drei unterschiedlichen Kältemitteln in das Nomogramm mit ein. Das Wärmenetz wird in dieser Kombination mit einem festgelegten Vorlauftemperaturniveau betrachtet. Alle Modellierungen werden mit dem Prozesssimulationsprogramm IPSEpro durchgeführt. Mit den beschriebenen Parametern werden in dieser Arbeit verschiedene Szenarien im Nomogramm dargestellt, darunter ein Praxisbeispiel eines regionalen Fernwärmenetzes. Durch das Nomogramm lassen sich unterschiedliche Kältemittel und Kollektoren abbilden, sowie logisch und anschaulich miteinander verknüpfen. Auch Flächenertragssteigerungen können aus dieser Darstellung abgeleitet werden. Durch die Einbindung der Wärmepumpe, liegen die gesteigerten Flächenerträge im Schnitt bei 23%. Darüber hinaus lässt sich, der aus thermischem Kollektor, Wärmepumpe und -netz bestehende „Anlagen COP“ (Coeffizient of Performance) und die in diesem Verband optimale Kollektortemperatur berechnen. Im Hinblick auf die Flächenertragssteigerungen kann festgestellt werden, dass diese bei niedrigen Kollektortemperaturen steigen. Dies führt zwar zu einem schlechteren COP der Wärmepumpe, jedoch zu einem gesteigerten Anlagen COP. Hinsichtlich optimaler Kollektortemperatur mit eingebundener Wärmepumpe zeigt sich, dass diese unabhängig von Kollektorart und Einstrahlung ist. Für den Fall einer Temperaturanhebung der Wärmepumpe auf 75C, liegt die optimale Kollektortemperatur aller betrachteten Kollektoren zwischen 49 und 50C. Darüber hinaus wird gezeigt, dass vor allem ältere Kollektoren von einer Wärmepumpeneinbindung profitieren können.

Zusammenfassung (Englisch)

In the following work, heat pumps, solar thermal collectors and district heating networks are connected and linked using nomography. Different collectors - from simple pool absorbers to highly efficient vacuum tube collectors - are modelled for this representation. The temperature elevation through the heat pump is reflected in the nomogram for three different refrigerants. The heating network is considered in this combination with a fixed forward flow temperature level. All modelling is done with the process simulation program IPSEpro. With the parameters described in this thesis, various scenarios are presented in the nomogram, including a practical example of a regional district heating network. The nomogram can be used to map different refrigerants and collectors logically and graphically. Also, the area yield increases can be derived from this representation. Due to the integration of the heat pump, the increased surface yields are on average 23%. In addition, the "cooperative COP" (Coefficient of Performance) and the optimal collector temperature in this assembly can be calculated from thermal collector, heat pump and network. With regard to the area yield increases, it can be said that these rise at low collector temperatures. This leads to a poorer COP of the heat pump, but to an yield cooperative COP. With regard to the optimum collector temperature with an integrated heat pump, it can be seen that this is independent of the collector type and irradiation. In the case of a temperature rise by the heat pump to 75C, the optimum collector temperature of all the collectors under consideration is between 49 and 50C. In addition, it is shown that older collectors in particular might benefit from a heat pump connection.