Geförderte Projekte

PP6: Erdsonden WP Konzepte

Vergleich verschiedener Erdwärmesonden-Wärmepumpen-Konzepte in vier Mehrfamilienhäusern

An der Tièchestrasse in Zürich wurden acht Mehrfamilienhäuser (MFH) als Ersatzneu-bauten realisiert. Um die Effizienz verschie-dener Erdwärmesonden-Wärmepumpen-Konzepte (EWS-WP) vergleichen und Be-triebserfahrungen sammeln zu können, wurden in den MFH vier unterschiedliche Systemkonfigurationen umgesetzt. Refe-renzvariante ist eine Standard EWS-WP-Anlage ohne Regeneration der Sonden. Eine zweite Anlage ist analog, es wird aber zusätzlich eine vorausschauende Meteo-Daten-Regelung eingesetzt. In einer dritten Konfiguration werden die Erdwärmesonden zu 100 % solar regeneriert. Und in einer vierten Anlage kommen direktverdampfende Erdwärmesonden zum Einsatz. Im Gegensatz zu konventionellen Sonden zirkuliert in diesen Sonden das natürliche Kältemittel CO2. Mit dem CO2 als Wärmeträgermedium erhoffte man sich eine um 15-25% bessere Jahreseffizienz gegenüber dem Referenzhaus, da keine Solepumpe betrieben werden muss.

Haupterkenntnisse in Kürze:

  • Das System mit den CO2-EWS konnte die Erwartungen nicht erfüllen. Die Jahres-arbeitszahl lag deutlich unter dem Wert der Referenzanlage. Die Gründe dafür sind nicht restlos geklärt, grossen Einfluss hat aber die korrekte Auslegung der Erdsonden zusammen mit der Wärmepumpe. Der Einbau dieser Sonden ist zudem deutlich auf-wändiger als bei konventionellen EWS, da die Chromstahlrohre viel steifer sind als die üblichen Kunststoffsonden. Zurzeit ist das System auf dem Markt nicht verfügbar und müsste von einem Hersteller weiterentwickelt werden.
  • Auch das System mit 100 % solarer Regeneration erreichte die Effizienz der Referenz-anlage im ersten Jahr nicht ganz. Der Grund dafür ist der erhöhte Stromaufwand für die Pumpen im Solar- und im Sondenkreislauf. Langfristig kann aber dank der Rege-neration eine bessere Effizienz als im Referenzfall erwartet werden.
  • Die Resultate beim System mit der witterungsgeführten Steuerung waren zuerst viel-versprechend, aufgrund technischer Problem lag die Effizienz aber am Schluss auch hier leicht hinter dem Referenzsystem zurück. Eine Messung während einer weiteren Heizperiode wird Klarheit schaffen.
  • Letztlich hat das Referenzsystem mit Standard-EWS bezüglich Jahresarbeitszahl auch wegen des geringen Hilfsenergiebedarfs am besten abgeschnitten. Bei der Wahl von EWS-WP-Systemen zahlt es sich deshalb aus, auf Einfachheit des Systems zu achten und die Hilfsantriebe im Auge zu behalten.
  • Mit dem eingesetzten Freecooling über die EWS konnten die Neubauwohnungen auch im Rekordsommer 2018 in einem angenehmen Temperaturbereich gehalten werden. Zudem führte das Freecooling zu einer beachtlichen Teilregeneration der Sonden von 18 – 24% der entzogenen Energie.