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Einfluss von raumbasierten Regelungen auf den Raumwärmebedarf eines Einfamilienhauses mit
Niedertemperatur-Verteilsystem
13 Februar 2017
Masterarbeit, MAS Passerelle Energieingenieur Gebäude
Autor: Igor Mojic
E-Mail: igor.mojic@spf.ch
Betreuer: Prof. Gerhard Zweifel, HSLU, Technik & Architektur, ZIG
Experte: Dr. Michel Haller, HSR, Institut für Solartechnik - SPF
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung ....................................................................................................... 1 2 Abstract ......................................................................................................................... 2 3 Einleitung ...................................................................................................................... 3 4 Methodik ........................................................................................................................ 5
4.1 Gebäudemodell ....................................................................................................... 5 4.2 Interne Lasten .......................................................................................................... 7 4.3 Gebäudetechnik ...................................................................................................... 7
4.3.1 Systemkonzept .................................................................................................... 7 4.3.2 Wärmepumpe ...................................................................................................... 9 4.3.3 Sonnenschutz .................................................................................................... 10 4.3.4 Komfortlüftung ................................................................................................... 10 4.3.5 Wärmeabgabesystem ........................................................................................ 11 4.3.6 Thermostatventil ................................................................................................ 12
4.4 Beurteilungsmethode für die Auswertung .............................................................. 13 4.4.1 Komfortkriterien ................................................................................................. 13 4.4.2 Temperatur ........................................................................................................ 14 4.4.3 Betrieb Heizungsanlage ..................................................................................... 14
5 Resultate ..................................................................................................................... 15 5.1 Validierung ............................................................................................................ 15
5.1.1 Gebäudemodell ................................................................................................. 15 5.1.2 Wärmepumpe .................................................................................................... 16
5.2 Raumtemperatursollwert für alle Zonen gleich ....................................................... 16 5.2.1 Empfundene und mittlere Raumtemperatur ....................................................... 17 5.2.2 Komfortanalyse nach Fanger ............................................................................. 18 5.2.3 Gebäudetechnik ................................................................................................ 20
5.3 Reduzierter Raumtemperatursollwert einzelner Zonen .......................................... 23 5.3.1 Energiebilanz ..................................................................................................... 24
5.4 Zusätzliche Untersuchungen ................................................................................. 25 6 Diskussion .................................................................................................................. 27 7 Dank ............................................................................................................................. 30 8 Literaturverzeichnis .................................................................................................... 31
Anhang A Gebäudemodellierung ..................................................................................... 33 A.1 Bilder aus IDA ICE vom modellierten Gebäude ...................................................... 33 A.2 Aufbau der Gebäudehülle ...................................................................................... 34 A.3 Einstellung der Wärmebrücken (IDA ICE) .............................................................. 36 A.4 Standard-Nutzungsbedingungen ............................................................................ 37
Anhang B Gebäudetechnik ............................................................................................... 38 B.1 Wärmepumpen Einstellungen IDA ICE .................................................................. 38 B.2 Einstellungen Fussbodenheizung .......................................................................... 39 B.3 Wärmepumpe Validierung ..................................................................................... 39
Anhang C Weitere Untersuchungen und Resultate ........................................................ 41 C.1 Untersuchung Bodenaufbau .................................................................................. 41
Masterarbeit Igor Mojic 1/41
1 Zusammenfassung
Die Wärmepumpe (WP) ist in der Schweiz ein weit verbreitetes Heizungssystem und erfreut
sich gerade im Neubau grosser Beliebtheit. Um optimale Betriebseigenschaften für die
Wärmepumpe zu gewährleisten, sind möglichst tiefe Vorlauftemperaturen anzustreben. Bei
Neubauten oder sehr guten Sanierungen kann der Heizwärmebedarf so weit gesenkt werden,
dass mit einer Fussbodenheizung bei Auslegung sehr tiefe Vorlauftemperaturen von maximal
30 °C realisiert werden können. Nach der SIA-Norm 384/1 (Heizungsanlagen in Gebäuden –
Grundlagen und Anforderungen) kann in diesem Fall auf eine Einzelraumregelung verzichtet
werden. Die Begründung dafür ist der sogenannte „Selbstregeleffekt“, welcher eine nicht
technische Regelung der Wärmeabgabe in den Raum beschreibt. In dieser Arbeit wurde der
Nutzen von Einzelraumregelungen bezüglich Energieverbrauch noch einmal untersucht,
jedoch mit einigen Anpassungen gegenüber früheren Studien. Der Nutzen der
Einzelraumregelung wurde für ein Einfamilienhaus mit dem Gebäudesimulationsprogramm
IDA ICE (v4.7) simuliert. Dabei wurde zwischen zwei Fällen unterschieden:
1. Alle Räume im Einfamilienhaus sind auf die gleiche Temperatur (21 °C) eingestellt.
2. Die Temperatur ist in einzelnen Räumen abgesenkt (16°C), wenn z.B. Kinder ausziehen.
Für den Fall 1 ergibt die Simulation mit Thermostatventilen für alle Zonen eine Bandbreite der
Raumlufttemperatur von 19.5 °C bis 24 °C. Die Simulation ohne Thermostatventile weist für
die gleichen Zonen eine im Durchschnitt 0.5 K bis 1.5 K höhere Raumtemperatur auf. Der
Komfortwert PMV (Predictive Mean Vote) nach Fanger wird durch die erhöhte
Raumtemperatur besser ohne Thermostatventile erreicht. Bezüglich des
Primärenergieverbrauchs der WP zeigt sich, dass durch den Einsatz von
Einzelraumregelungen eine wesentliche elektrische Einsparung von 29% erzielt werden kann.
Geht man davon aus, dass der Bewohner den Sollwert des Thermostatventils aus
Komfortgründen um 1 K anhebt, reduziert sich die Einsparung auf 11%, was immer noch ein
erheblicher Wert ist.
Die Simulationsresultate für den Fall 2 zeigen, dass zu den 29% aus Fall 1 eine zusätzliche
elektrische Einsparung von 6.8% erreicht werden kann und dies dank der Kombination aus
Thermostatventilen und reduzierten Raumtemperatur in einzelnen Zonen.
Das Fazit dieser Untersuchung ist, dass auch bei tiefen Vorlauftemperaturen mit modernen
Heizungssystemen wesentliche Einsparungen erzielt werden können, dank dem Einsatz von
Einzelraumregelungen.
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2 Abstract
In Switzerland, heat pumps (HP) are a popular solution for space heating, especially in the
case of new single-family houses. Due to the fact that heat pumps work more efficiently at low
sink temperatures, it is beneficial to combine them with floor heating systems. Nowadays, new
or renovated buildings can have very low heating demands. In combination with floor heating
systems, this leads to low flow temperatures of about 30 °C. Standards such as SIA 384/1
allow floor heating systems without individual room controllers, as long as the calculated design
flow temperature is below 30 °C. The argumentation is that a self-regulating effect comes into
operation, because of the low temperature differences between heating surface and air
temperatures. In this master thesis, it was investigated, whether the use of thermostatic valves
leads to energy savings in the case of heat distribution systems with low flow temperatures.
Compared to other studies, which have analyzed this topic, different assumptions were made
regarding the building and the heat pump. Simulations were done with IDA ICE, a whole
building simulation software. Distinction was made between a building with thermostatic valves
in each room and a building without thermostatic valves. Further, the simulations were done
for two cases regarding the set temperature of the rooms:
1. All rooms of the building have the same temperature set point of 21 °C.
2. Some of the rooms have a lower temperature set point of 16 °C, e.g. rooms that are
not used any more.
For case 1 and thermostatic valves in all rooms, the resulting air temperatures in the rooms
are between 20.5 °C and 24 °C. Temperatures obtained in the simulation without thermostatic
valves are about 0.5 to 1.5 K higher. This also affects the total electricity use of the heating
system, which is 29% higher for the case without room control. If we assume that for comfort
reasons a resident wants to have a higher room temperature by 1 K, the electric savings
reduce to 11%, which still is a high value.
The results for case 2 show that, when some rooms have a reduced set point temperature,
additional savings to case 1 of 6.8% can be realized by using thermostatic valves.
To conclude, the investigation show, that even in the case of floor heating systems with low
flow temperatures, individual room control can lead to significant energy savings.
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3 Einleitung
Die Wärmepumpe hat sich auf dem Schweizer Markt für die Bereitstellung von Warmwasser
und Heizungswärme etabliert. Im Neubau von Einfamilienhäusern (EFH) betrug der
Marktanteil in den Jahren 2006 bis 2013 fast 65% [1]. Somit ist die Wärmepumpe das
dominierende Heizsystem in der Schweiz. Die Nutzung der Umgebungswärme soll nach den
Energiestrategien des Bundes weiter stark an Bedeutung zunehmen [2]. Um optimale
Betriebseigenschaften für die Wärmepumpe zu gewährleisten, sind möglichst tiefe
Vorlauftemperaturen anzustreben. Dies kann dank dem tiefen Heizenergiebedarf von
neugebauten EFH mit einer Flächenheizung optimal erreicht werden. Auch auf
Gesetzesebene, neue MuKen [3], wird eine maximale Vorlauftemperatur von 35 °C für
Fussbodenheizungen vorgeschrieben. Nach SIA 384/1 [4] kann bei einer Vorlauftemperatur
von weniger als 30°C sogar auf eine Einzelraumregelung verzichtet werden. Als Begründung
dient hier der sogenannte Selbstregeleffekt, welcher folgendermassen erklärt werden kann:
Bei Niedrigenergiehäusern (Minergie) ist die Systemheiztemperatur sehr tief (23 °C – 29 °C)
und damit nahe an der Raumtemperatur. Sobald nun die Raumtemperatur durch äussere
Einflüsse wie Sonneneinstrahlung angehoben wird, sinkt die Temperaturdifferenz zwischen
Bodentemperatur und Raumtemperatur, bzw. der Raumoberflächen, was zur Folge hat, dass
weniger Wärme an den Raum abgegeben wird. Damit wird ein Regeleffekt ohne technische
Massnahmen erreicht. Diverse Studien [5][6] haben diesen Effekt untersucht und folgern
daraus, dass Einzelraumregelungen mit Thermostatventilen oder elektronischen Reglern bei
Niedrigtemperaturbodenheizungen nicht sinnvoll sind. Im Gegensatz dazu steht die
Simulationsanalyse aus dem IEA SHC Task 44 [7], in welcher hervorgeht, dass
Thermostatventile den elektrischen Verbrauch von Wärmepumpen substantiell verringern.
Gemäss einem Bericht des Passivhaus Instituts [8] ist es unzulässig den Selbstregeleffekt nur
auf die Oberflächentemperatur zu beziehen. Der Estrich kann nämlich durch die
Heizungsrohre weiterhin aufgeheizt werden, auch wenn die Oberflächentemperatur durch
externe Einflüsse ansteigt. Dies ist begründet durch die tieferen Temperaturen im Estrich im
Vergleich zur Oberflächentemperatur. Diese Temperaturdifferenz wird verursacht durch die
thermische Masse des Fussbodens, welche zu einer Zeitverzögerung des
Temperaturausgleichs führt.
In dieser Masterarbeit soll der Nutzen von Einzelraumregelungen bezüglich Energieverbrauch
noch einmal untersucht werden, jedoch mit einigen Anpassungen zu den schon gemachten
Studien. Im Gegensatz zur STASCH [6] Studie soll eine Komfortlüftung, eine
drehzahlgeregelte Luft-Wasser Wärmepumpe und eine effiziente, regelbare Heizkreispumpe
zum Einsatz kommen. Das zu untersuchende Gebäude soll ein Niedrigenergiehaus (Minergie)
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sein und einen grossen Verglasungsanteil aufweisen, um den heutigen modernen Ansprüchen
der Bauherren zu entsprechen.
In dieser Arbeit soll der Nutzen einer Einzelraumregelung bei maximaler Vorlauftemperatur
von 30°C mittels Simulation von zwei Fällen untersucht werden:
a) Alle Räume sind durchgehend auf die gleiche Temperatur eingestellt.
b) Die Temperatur wird in einzelnen Räumen abgesenkt (zum Beispiel Schlafzimmer,
oder Gästezimmer, die oft unbenutzt sind).
Das Ziel dieser Masterarbeit ist, zu eruieren, ob nicht auch bei tiefen Vorlauftemperaturen,
dank einer Einzelraumregelung eine wesentliche Energieeinsparung erzielt werden kann.
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4 Methodik
Für die vorliegende Arbeit wurde das Gebäudesimulationsprogramm IDA ICE Version 4.7 [9]
verwendet. Für die Validierung des Gebäudemodelles und der Bestimmung der Norm-
Heizlast, respektive des Wärmebedarfs wurde zusätzlich das Berechnungsprogramm SIA TEC
Tool [10] verwendet.
Um die Effekte der Einzelraumregelung zu analysieren, wurde die Heizperiode vom 1. Oktober
bis 1. April dynamisch simuliert. Es wurde ein dynamischer Zeitschritt für die Simulation
gewählt (max. 1.5 Stunden). Für die Ausgabe der Resultate wurden Zwei-Minuten-Zeitschritte
gewählt. Als Standort wurde Zürich gewählt und die Wetterdaten der Klimastation Zürich-
Kloten genutzt (Referenzjahr: normal, nach SIA2028 [11]). Die weiteren Annahmen und
Simulationsparameter werden in den folgenden spezifischen Kapiteln beschrieben.
4.1 Gebäudemodell
Als Gebäude wurde ein zwei stöckiges Einfamilienhaus (EFH) mit einer Energiebezugsfläche
(EBF) von 195 m2 ausgewählt. Die Zonenaufteilung, wie auch die Zonengrössen wurden
angelehnt an ein EFH, welches vom Architekturbüro Schaltegger am Standort Hittnau [12]
realisiert wurde. Es wurde bewusst darauf verzichtet, die Garage und das Untergeschoss zu
modellieren, da kein Erkenntnisgewinn zu erwarten ist bei Hinzunahme dieser beiden Zonen.
Der Fensteranteil wurde im Vergleich zu den Originalplänen um 33% erhöht. Damit wird die
Forderung erfüllt, ein Gebäude mit hohem Glasanteil zu untersuchen. In Abbildung 1 sind die
Zonen für das Erdgeschoss (EG) und das Obergeschoss (OG) mit der entsprechenden
Bemassung abgebildet. Für die Zonen „Wohnen“ (gelb) wird neben der Zonenfläche auch noch
der Fensteranteil (in Klammern) bezogen auf die Fläche aufgeführt. Weiter sind die gleichen
Nutzungsarten der einzelnen Zonen nach SIA 2024 [13], über die farbliche Kennzeichnung der
Grundfläche dargestellt. Verschiedene 2D/3D-Ansichten des Gebäudes sind im Anhang A.1
zu finden.
Das Gebäude wurde als Leichtbau modelliert und die Gebäudehülle so konzipiert, dass der
Heizwärmebedarf mindestens dem Minergie-Standard genügt. Damit kann für eine
Fussbodenheizung bei Auslegungsaussentemperatur eine Heizvorlauftemperatur von 30 °C
oder weniger realisiert werden. Unter diesen Gegebenheiten kann nach SIA 384/1 [4] auf eine
Einzelraumregelung verzichtet werden.
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Abbildung 1: Raumaufteilung und Vermassung der verschiedenen Zonen, links das EG und rechts das OG.
Der Heizwärmebedarf nach dem Minergie-Standard darf für dieses Objekt nicht mehr als
153,1 MJ/m2a betragen. Dieser Wert wird mit 83.6 MJ/m2a, respektive mit 80.4 MJ/m2a von
den jeweiligen Programmen, TEC Tool und IDA ICE, deutlich unterschritten (siehe Kapitel
6.1.1, Tabelle 5). Der Grenzwert wird mit Hilfe der Norm SIA 380/1:2009 [14] und dem
Nutzungsreglement [15] vom Verein Minergie wie folgt ermittelt:
Gl.1: 𝑄ℎ,𝑙𝑖 = (𝑄ℎ,𝑙𝑖0 + ∆𝑄ℎ,𝑙𝑖 ∙ (𝐴𝑡ℎ 𝐴𝐸⁄ )) ∙ 0.9
mit:
𝑄ℎ,𝑙𝑖0 = 60.3 𝑀𝐽 𝑚2, 𝐺𝑟𝑒𝑛𝑧𝑤𝑒𝑟𝑡 𝑆𝐼𝐴 − 𝑢𝑚 7.2 % 𝐽𝑎ℎ𝑟𝑒𝑠𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑙𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑒𝑟𝑡⁄
∆𝑄ℎ,𝑙𝑖 = 60.3 𝑀𝐽 𝑚2, 𝐺𝑟𝑒𝑛𝑧𝑤𝑒𝑟𝑡 𝑆𝐼𝐴 − 𝑢𝑚 7.2 % 𝐽𝑎ℎ𝑟𝑒𝑠𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑙𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑒𝑟𝑡⁄
𝐴𝑡ℎ = 355.1 𝑚2, 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝐺𝑒𝑏ä𝑢𝑑𝑒ℎü𝑙𝑙𝑓𝑙ä𝑐ℎ𝑒
𝐴𝐸 = 195 𝑚2 , 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑏𝑒𝑧𝑢𝑔𝑠𝑓𝑙ä𝑐ℎ𝑒 𝐸𝐵𝐹
Tabelle 1 und Tabelle 2 fassen die wichtigsten Bauteileigenschaften zusammen, die den
Energiebedarf des Gebäudes beeinflussen. Die detaillierten Kennzahlen zu den einzelnen
Aufbauten der Gebäudehülle können im Anhang A.2 gefunden werden. Diese lehnen sich
stark an die Vorgaben des Bundesamtes für Energie (BFE) bezüglich dynamischen
Simulationen an (Testgebäude A2, Test-Nr.: 03a) [16]. Die Wärmebrücken wurden mittels
interner Berechnung von IDA ICE mitberücksichtigt, die genauen Einstellungen sind im
Anhang A.3 aufgeführt.
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Tabelle 1: Zusammenfassung der U-Werte für die Gebäudehülle.
U-Wert [W/m2K] Dicke Aufbau [m] Wärmekapazität
[Wh/m2K] (aussen)
Aussenwand 0.18 0.325 14
Innenwand 0.47 0.170 12
Boden 0.2 0.463 28
Dach 0.21 0.269 6
Zwischendecke 0.22 0.367 26
Tabelle 2: Fenster Eigenschaften.
Fenster g Ug τe τv AF
Rahmen-anteil
U-Wert Rahmen
- W/m2K - - m2 - W/m2K
Entree Fenster a) 0.5 0.7 0.36 0.63 0.8 0.35 1.7
Treppenhaus gross (OG) 0.5 0.7 0.36 0.63 2.16 0.22 1.7
Treppenhaus klein (EG) 0.5 0.7 0.36 0.63 0.85 0.35 1.7
Küche/Wohnen/Zimmer 1 0.5 0.7 0.36 0.63 4.2 0.17 1.7
Zimmer 2, 3 & 4 0.5 0.7 0.36 0.63 2.94 0.22 1.7
Bad 0.5 0.7 0.36 0.63 1.36 0.35 1.7
Galerie 0.5 0.7 0.36 0.63 3.6 0.22 1.7
a) Parallel zur Eingangstüre, Eingangstüre hat die selben Eigenschaften wie die Aussenwand.
4.2 Interne Lasten
Die internen Lasten entsprechen den Vorgaben des SIA Merkblattes 2024 [13]. Die
Nutzungsbedingung der einzelnen Zonen sind in der Tabelle 15 im Anhang A.4 aufgeführt.
4.3 Gebäudetechnik
4.3.1 Systemkonzept
Das Gebäudetechnikkonzept lehnt sich stark an die STASCH Studie [6] an. Es wurden jedoch
einige Anpassungen gemacht, um den aktuellen Stand der Technik besser abzubilden. Als
Heizung wurde eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 5 kW (A-7/W30)
ausgewählt. Ein wesentlicher Unterschied zur oben erwähnten Studie ist, dass die
Wärmepumpe drehzahlgeregelt ist, und somit die Kondensatorleistung, bis zu einem gewissen
Grad, dem Bedarf angepasst werden kann. Detaillierte Angaben, insbesondere die
eingesetzten Simulationsparameter der Wärmepumpe, sind im Anhang B.1 zu finden.
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Um das Analgenkonzept einfach zu halten und mögliche Fehlerquellen zu minimieren, wurde
auf eine Warmwasserbereitstellung verzichtet. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau der
Hydraulik. Es wird auf einen Warmwasserspeicher und auf einen Pufferspeicher verzichtet, die
Wärmepumpe ist somit direkt mit dem Heizkreis verbunden. Das bedingt jedoch eine
angepasste Regelung, damit die Wärmepumpe bei tiefem Massenstrom nicht in Störung geht
(siehe Kapitel 5.3.2 Wärmepumpe). Die Rohrverluste, wie auch die Wärmekapazität der
Verteilleitungen, wurden in dieser Studie vernachlässigt. Diese sind relevant bei hohen
Ein/Aus – Schaltzyklen der Wärmepumpe, was bei einer drehzahlgeregelten Wärmepumpe
nicht zu erwarten ist. Als Heizkreispumpe wurde die Standard Pumpe („Einfache Pumpe“) von
IDA ICE verwendet. Diese hat einen fixen Pumpenwirkungsgrad von 0.5 und berechnet den
elektrischen Strom abhängig vom Massenstrom nach folgender vereinfachten Formel:
Gl. 2: 𝑃𝑒𝑙 =�̇�∙∆𝑝
𝜌𝑤𝑎𝑠𝑠𝑒𝑟∙𝜂𝑃𝑢𝑚𝑝𝑒, 𝑚𝑖𝑡 ∆𝑝 = 0.3𝑏𝑎𝑟, 𝜌 = 995.4
𝑘𝑔
𝑚3, 𝜂𝑃𝑢𝑚𝑝𝑒 = 0.5
Die benötigte elektrische Leistung der Heizkreispumpe beträgt bei vollem Massenstrom
(836 kg/h) 13.4 W.
Abbildung 2 zeigt das vereinfachte Anlagenschema nach STASCH Teil 1 [17], ohne
Überströmventil, Warmwassererwärmung und technischen Speicher.
Abbildung 2: Schema zur STASCH Schaltung 1, ohne Überströmventil und Speicher, welches in der
vorliegenden Studie verwendet wurde.
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4.3.2 Wärmepumpe
Für diese Studie wurde eine Luft/Wasser-Wärmepumpe gewählt, weil diese den grössten
Marktanteil bei den Wärmepumpen aufweisen [1]. Zusätzlich sind diese Wärmepumpen seit
zwei bis drei Jahren vor allem bei den Einfamilienhäusern (EFH) überwiegend mit einer
Drehzahlregelung ausgestattet [18]. Für die Simulation wurde das Standardmodell für Luft-
Wasser-Wärmepumpen von IDA ICE v4.7 eingesetzt. Mit diesem Modell lässt sich die
Kompressorleistung zwischen 30 und 100% regeln. Die Drehzahl wird mit einem PI-Regler
nach der gewünschten Vorlauftemperatur geregelt. Die Vorlauftemperatur wird direkt über die
Heizkurve definiert (siehe Abbildung 3). Das Ein- und Ausschalten der WP wird über drei
Bedingungen definiert:
- Rücklauftemperaturregelung mit Einbezug der Aussenlufttemperatur über einen 2-
Punkte-Regler mit einer Hysterese von 2 K
- Minimaler Durchfluss von 125 kg/h, damit die WP nicht in Störung geht (Hysterese vom
2-Punkte-Regler beträgt +-25 kg/h)
- Sperrzeiten bedingt durch die Elektrizitätswerke und die Warmwasserladung
Der Wärmepumpenbetrieb unterliegt vier Sperrzeiten, bestehend aus zwei
Warmwasserladungen von 6.00 Uhr bis 6.30 Uhr und 17.30 Uhr bis 18.00 Uhr, und zwei
Sperrungen des Elektrizitätswerks von 11.00 Uhr bis 12.00 Uhr und 22.00 Uhr bis 24.00 Uhr.
Die Heizleistung der Wärmepumpe wurde nach der SIA 384.201 [19] (Norm-Heizlast, siehe
Tabelle 5) berechnet. Es wurde der Mittelwert aus den Ergebnissen vom TEC Tool und IDA
ICE gewählt, welcher etwa 4 kW beträgt. In der Realität wird die Wärmepumpe mit sehr hoher
Wahrscheinlichkeit auch Warmwasser bereitstellen und somit grösser dimensioniert sein.
Deshalb wurde 1 kW zur Norm-Heizleistung dazu gerechnet, wie es in der STASCH Studie [6]
für einen 4 Personen Haushalt empfohlen wird.
Abbildung 3: Heizkurve: orange Vorlaufkennlinie und blau Rücklaufkennlinie.
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Der Aufbau der Hydraulik in der Simulation konnte nicht wie gewünscht umgesetzt werden.
Das Wärmepumpenmodell benötigt auch in abgeschaltetem Zustand einen minimalen
Massenstrom damit die Simulation ohne Störung durchläuft. Aus diesem Grund, wird ein
minimaler Massenstrom von 53 kg/h, summiert über die beiden Zonen „Entree“ und „Vorplatz“,
garantiert.
4.3.3 Sonnenschutz
Als Sonnenschutz wurden aussenliegende Lamellenstoren eingesetzt. Dabei wird der g-Wert
der Fenster von 0.5 auf 0.07 reduziert. Die Regelung wurde entsprechend der SIA180 [20]
umgesetzt. Die Verschattung erfolgt stufenlos sobald die Einstrahlung auf die Fensterfläche
175 W/m2 übersteigt und die Raumtemperatur höher als 23 °C ist. In der SIA180 [20] wird
bezüglich der Raumtemperatur kein fester Wert angegeben. Im Projekt STASCH [6] wurde ein
Wert von 22.5 °C gewählt.
4.3.4 Komfortlüftung
Im Unterschied zur STASCH [6] Studie wird in dieser Arbeit eine Komfortlüftung mit simuliert.
Für die Wärmerückgewinnung wurde mit einem Wirkungsgrad von 80% gerechnet. Eine
Feuchterückgewinnung, Lufterwärmung oder Kühlung wurde nicht mitberücksichtigt. In
Tabelle 3 sind die Zu- und Abluftmengen für die einzelnen Zonen zusammengefasst. Der
Volumenstrom wird als konstant angenommen. Der Luftvolumenstrom wurde nach SIA
Merkblatt 2023 (Tabelle 12, für 5 Personen) [21] ausgelegt.
Damit ein Überströmen zwischen den Zonen garantiert ist, wird eine Luftdurchlässigkeitsfläche
der Türen von 0.01 m2 angenommen. Dies entspricht bei den eingesetzten Türen einem
Luftspalt von 1.25 cm Höhe. Nach Minergie-Standard wird ein minimaler Luftspalt von 10 mm
empfohlen [22]. Die Zimmertüren werden nach einem Zeitplan, siehe Abbildung 4, geöffnet
und geschlossen (0 = Geschlossen, 1 = Offen). Die Türen für Bad und WC sind generell als
geschlossen angenommen worden. Für die Untersuchung ob eine Raumtemperaturreduktion
für ungenutzte Zonen eine Energieeinsparung bringt (Kapitel 6.3), wurde für die betroffenen
Zimmer die Türen als „immer geschlossen“ angenommen.
Tageszeit
Abbildung 4: Zeitplan für das Öffnen und Schliessen von Zimmertüren.
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Tabelle 3: Zuluft- und Abluftmengen aller Zonen.
Zuluft [m3/h]
(m3/hm2)
Abluft [m3/h]
(m3/hm2)
Entree 0 20 (2.847)
WC/DU 0 45 (12.27)
Treppenhaus 0 0
Küche/Wohnen 30 (0.625) 60 (1.25)
Zimmer 1 35 (2.699) 0
Vorplatz 0 0
Bad 0 45 (2.841)
Zimmer 4 35 (2.289) 0
Galerie 0 0
Zimmer 2 35 (2.252) 0
Zimmer 3 35 (2.295) 0
Total: 170 170
4.3.5 Wärmeabgabesystem
Für diese Simulationsstudie wurde das Standardmodell der Fussbodenheizung in IDA ICE
v4.7 verwendet, dieses baut in der stationären Form der Widerstandsmethode des Standards
EN15377-1 [23]. Dabei wird eine Heizebene im definierten Bodenaufbau auf eine bestimmte
Höhe eingefügt. In Abbildung 5 ist der Bodenaufbau für das EG dargestellt und in Abbildung 6
der Aufbau der Zwischendecke im OG.
Abbildung 5: Bodenaufbau und Heizungsebene EG.
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Abbildung 6: Bodenaufbau und Heizungsebene OG.
Die Bodenheizung wurde mit einer Vorlauftemperatur von 30°C und einer Rücklauftemperatur
von 26°C ausgelegt. Die Heizleistung der einzelnen Zonen entspricht der Norm-Heizleistung
nach SIA384.201 [19] (Tabelle 5, TEC Tool) mit einem Sicherheitszuschlag von 10%. Der
Norm-Massenstrom der einzelnen Zonen wird direkt über das Modell der Fussbodenheizung
berechnet. Für die Zone „Treppenhaus“ wurde keine Heizung simuliert, der Energiebedarf
dieser Zone muss über die anderen Zonen gedeckt werden. Detaillierte Angaben zu den
Massenströmen in den einzelnen Zonen und Parametereinstellungen des Fussbodenmodells
sind im Anhang B.2 zu finden.
4.3.6 Thermostatventil
Das Thermostatventil ist in der Simulation mit einem P-Regler abgebildet. Dieser Regler ist in
der Standardmodellbibliothek von IDA ICE enthalten. Das Proportionalband beträgt 2 K. Die
Thermostatventil-Kennlinie entspricht einer Geraden (0% Hub = 0% Massenstrom, 100% Hub
= 100% Massenstrom), was nicht den Ventilen in der Realität entspricht, welche bei einem
Hub von 40% einen Massenstrom von mehr als 90% aufweisen. Diese Vereinfachung kann
jedoch als akzeptabel angesehen werden, da Fussbodenheizungen sehr träge Systeme sind.
Aus diesem Grund wird kein nennenswerter Einfluss dieser Vereinfachung auf die Ergebnisse
erwartet.
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4.4 Beurteilungsmethode für die Auswertung
4.4.1 Komfortkriterien
Für diese Arbeit wird das mittlere Votum PMV (Predicted Mean Vote) nach P. Ole Fanger
(1934-2006) angewendet. Der PMV-Wert ist sowohl von den Einflüssen des Raumes (Luft-
und Oberflächentemperaturen, Luftbewegung und- feuchte), als auch von den sich im Raum
befindenden Menschen (körperliche Aktivität, Bekleidung) abhängig [24]. IDA ICE bietet hier
eine direkte Auswertung des PMV innerhalb des Zonenmodelles. Die Berechnung stützt sich
auf die EN ISO 7730 [25]. Das PMV ist eine Zahl, welche in einer 7-stufigen
Klimabeurteilungsskala (siehe Tabelle 4) die durchschnittliche Behaglichkeitsbeurteilung einer
grossen Personengruppe vorhersagt.
Tabelle 4: Klimabeurteilungsskala nach Fanger [24].
PMV -3 -2 -1 0 +1 +2 +3
Beurteilung Kalt Kühl Leicht kühl Neutral Leicht warm Warm heiss
Ein weiterer Index nach Fanger ist der PPD (Percentage of Persons Dissatisfied), welcher den
Prozentsatz der unzufriedenen Personen ausweist. Der Zusammenhang zwischen dem PPD
und dem PMV ist in der Abbildung 7 dargestellt.
Abbildung 7: Erwarteter Prozentsatz der Unzufriedenen PPD in Abhängigkeit des vorausgesagten mittleren
Votums PMV [24].
In dieser Arbeit wird ein Bekleidungsgrad von 0.75 Clo und ein Aktivitätsgrad der Personen
von 1.2 Met angenommen. Der Bekleidungsgrad wird ab einem PMV Wert von -1 und/oder 1
über eine Proportionalsteuerung angepasst.
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4.4.2 Temperatur
Für die Auswertung wird sowohl die mittlere Zonenraumlufttemperatur betrachtet, als auch die
empfundene Temperatur. Die empfundene Raumtemperatur, auch als operative
Raumtemperatur bezeichnet, wird für alle Zonen in der Mitte des Raumes berechnet. Diese
Temperatur wird auch von den Oberflächentemperaturen der umschliessenden Bauteile im
Raum entscheidend beeinflusst.
4.4.3 Betrieb Heizungsanlage
Verschiedene Kennwerte werden zur Beurteilung der Heizungsanlage genutzt. Nachfolgend
die Definition der einzelnen Kennwerte:
JAZwp = Gesamte thermische Energie ab WP dividiert durch den elektrischen Gesamtaufwand
ohne Heizkreispumpe
Qth,Heizung = Wärmeabgabe der WP an den Heizkreis
Wel,wp = elektrischer Gesamtaufwand der WP (Ventilator, Steuerung, Kompressor)
Wel,Heiz.Pumpe = elektrischer Gesamtaufwand der Heizkreispumpe
Wel,tot = elektrischer Gesamtaufwand des gesamten Heizungssystems (ohne Lüftung)
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5 Resultate
5.1 Validierung
5.1.1 Gebäudemodell
Um das Gebäudemodell in IDA ICE zu validieren, wurde sowohl mit dem SIA TEC Tool, als
auch mit IDA ICE ein Energienachweis nach SIA380/1 [14] und eine Norm-Heizlastberechnung
nach SIA 384.201 [19] durchgeführt. Die Resultate sind in der Tabelle 5 zusammengefasst.
Aufgrund der fehlenden Möglichkeit, im TEC Tool, den Energiebedarf der einzelnen Zonen
nach SIA380/1 [14] zu ermitteln, wurde stattdessen der Energiebedarf nach SIA382/2 [26]
berechnet und mit den Resultaten von IDA ICE, welche nach SIA380/1 [14] ermittelt wurden,
verglichen. Die einzelnen Zonen weisen zwischen TEC Tool und IDA ICE für die Norm-
Heizleistung, aber auch für den Energiebedarf, grosse Unterschiede auf. Jedoch sind die
Unterschiede bezogen auf das gesamte Gebäude gering und können als Bestätigung
betrachtet werden, dass das Model in IDA ICE keine wesentlichen Mängel aufweist.
Tabelle 5: Vergleich von IDA ICE und SIA TEC Tool bezüglich der Heizwärmebedarf nach SIA380/1 und SIA382/2 als auch der Normheizlast nach SIA 384.201.
SIA TEC Tool IDA ICE
Zone Heizwärmebedarf
[kWh] (nach SIA382/2)
Norm-Heizlastb) [W/m2]
Heizwärmebedarf a) [kWh]
Norm-Heizlastb) [W/m2]
Entree 262 13 221.6 42.2
Treppenhaus 431 60 204.8 64.4
Zimmer 1 316 28 383.9 23.2
Küche/Wohnen 873 22 807.9 19.7
WC/DU 129 23 129.7 12.5
Vorplatz 41 11 0 32.6
Bad 802 23 857.5 25.1
Zimmer 4 307 26 627.3 27.0
Zimmer 3 429 31 504.7 32.2
Galerie 238 19 83.8 16
Zimmer 2 425 30 544.8 32.2
Total 4253 3.74 kW 4366 4.2 kW
SIA380/1 83.6 MJ/m2 80.4 MJ/m2
a) ohne Lüftung, Infiltration nach SIA380/1 (0.7 m3/hm2) b) mit Komfortlüftung
Masterarbeit Igor Mojic 16/41
5.1.2 Wärmepumpe
Wegen mangelnder Erfahrung mit dem Wärmepumpenmodell in IDA ICE, wurde dieses auf
die Fähigkeit, die Drehzahl des Kompressors auf die benötigte Heizleistung zu regeln, geprüft.
Dazu wurde ein bewährtes und validiertes physikalisches Wärmepumpenmodell in TRNSYS
[27] eingesetzt. Dieses Modell (Type 877) [28] wurde im EU-Projekt MacSheep [29] mit einer
realen drehzahlgeregelten Wärmepumpe parametrisiert und validiert. Die Wärmeleistung und
Drehzahlregelung der real vermessenen Wärmepumpe entsprechen in etwa den
Einstellungen in dieser Arbeit. Abbildung 8 zeigt den Vergleich zwischen den Modellen
TRNSYS und IDA ICE bei gleichen Randbedingungen für den COP (Coefficient of
Performance) und die Kondensatorleistung. Dabei wurde für die verschiedenen
Betriebspunkte die Kompressordrehzahl von 30% bis 100% variiert (n=0.3 bis n=1). Im COP-
Diagramm wird ersichtlich, dass im IDA ICE-Modell die Enteisung nicht mitberücksichtigt wird,
da im Temperaturbereich von 0 - 5 °C keine Steigungsänderung zu sehen ist. Diese
Vereinfachung im Modell hat jedoch keinen Einfluss auf die Fragestellung in dieser Arbeit.
Wesentlich ist, dass die Kondensatorleistung über die Kompressordrehzahl variiert werden
kann, was in der Abbildung links klar ersichtlich ist. In Anhang B.3 sind weitere Ausführungen
zur Validierung des WP-Modells beschrieben.
Abbildung 8: Vergleich von Kondensatorleistung und COP bei unterschiedlichen Drehzahlen zwischen einem
TRNSYS und IDA ICE Wärmepumpenmodell.
5.2 Raumtemperatursollwert für alle Zonen gleich
Die Resultate im Kapitel 6.2.1 und 6.2.2 beschränken sich nur auf die Zonen mit der SIA
„Nutzung Wohnen EFH“. Die anderen Nutzungen werden nur aufgeführt, wenn sie für die
Studie relevante Ergebnisse hervorbringen.
Masterarbeit Igor Mojic 17/41
5.2.1 Empfundene und mittlere Raumtemperatur
Die nachfolgenden Summenhäufigkeitsdiagramme zeigen für die einzelnen Zonen (Abbildung
9 bis 13) die empfundene Temperatur (T_Empfunden) und die mittlere Raumlufttemperatur
(T_Mittel). Zusätzlich wird unterschieden, ob die Zone mit Einzelraumregelung (Thermostat),
oder ohne Einzelraumregelung simuliert wurde (ohne Raumregelung). Die X-Achse zeigt die
Summenhäufigkeit in Stunden an und die Y-Achse die Temperatur in °C.
Generell ist festzustellen, dass die empfundene Temperatur und die mittlere
Raumlufttemperatur keine wesentlichen Unterschiede zueinander aufweisen. Wie im Kapitel
5.4.1 beschrieben wurde, ist bei der empfundenen Temperatur wesentlich, an welcher Stelle
diese gemessen wird. Einen wesentlichen Unterschied kann man zwischen den
Temperaturhäufigkeiten der Zonen mit Einzelraumregelung (blau) und ohne
Einzelraumregelung (gelb) feststellen. Im Vergleich mit Thermostatventilen, weisen die Zonen
ohne Einzelraumregelung zwischen 0.5 °C und 1.5 °C höhere Raumtemperaturen auf, und
dies für mehr als die Hälfte der Simulationszeit (>2200 h). Insbesondere die Zone
„Küche/Wohnen“ weist eine grosse Temperaturdifferenz zwischen den beiden Regelungsarten
auf.
Abbildung 9: Temperatur Summenhäufigkeit für die Zone: Zimmer 1.
Abbildung 10: Temperatur Summenhäufigkeit für die Zone: Zimmer 2.
Masterarbeit Igor Mojic 18/41
Abbildung 11: Temperatur Summenhäufigkeit für die Zone: Zimmer 3.
Abbildung 12: Temperatur Summenhäufigkeit für die Zone: Zimmer 4.
Abbildung 13: Temperatur Summenhäufigkeit für die Zone: Küche/Wohnen.
5.2.2 Komfortanalyse nach Fanger
Die Auswertung des Komforts der einzelnen Zonen ist nachfolgend in fünf PMV-
Verteilungsdiagrammen dargestellt. Die X-Achse zeigt den PMV-Wert an. Dabei bedeutet ein
negativer Wert, dass die Bewohner die Raumtemperatur eher als kühl empfinden. Umgekehrt
bedeutet ein positiver Wert, dass die Raumtemperatur als eher warm empfunden wird. Die Y-
Achse zeigt die relative Häufigkeit des empfundenen Komforts.
Man kann erkennen, dass der Komfort nach Fanger über alle Zonen hinweg ohne
Einzelraumregelung besser eingehalten werden kann als mit Einsatz von Thermostatventilen.
Die Abweichung ist für das „Zimmer 1“ und für die Zone „Küche/Wohnen“ am grössten. Bei
diesen Zonen wird eine erhöhte Häufigkeit im negativen Bereich festgestellt, wenn
Thermostatventile eingesetzt werden.
Masterarbeit Igor Mojic 19/41
Abbildung 14: PMV Verteilung für die Zone: Zimmer 1. Abbildung 15: PMV Verteilung für die Zone: Zimmer 2.
Abbildung 16: PMV Verteilung für die Zone: Zimmer 3. Abbildung 17: PMV Verteilung für die Zone: Zimmer 4.
Abbildung 18: PMV Verteilung für die Zone: Küche/Wohnen.
Masterarbeit Igor Mojic 20/41
5.2.3 Gebäudetechnik
Die Auswertung der Resultate in diesem Kapitel richtet sich an die Definitionen aus dem
Kapitel 5.4.3. Nachfolgenden wird in Abbildung 19 bis Abbildung 23 die Vorlauftemperatur und
die Rücklauftemperatur (X-Achse) über die kumulierte Heizenergie (Y-Achse) dargestellt. Die
kumulierte Heizenergie wurde nur dann aufsummiert, wenn auch die Wärmepumpe im Betrieb
war. Dabei sind zwei Unterschiede sichtbar:
- Die Rücklauftemperatur ist generell bei allen Zonen höher ohne Einzelraumregelung
(gelb) als mit Einzelraumregelung (blau).
- Wie schon aus den Resultaten des Raumtemperatur- und Komfortvergleichs (Kapitel
6.2.1 und 6.2.2) hervorgeht, zeigen die beiden Zonen „Zimmer 1“ und „Küche/Wohnen“
die grössten Differenzen zwischen den beiden Regelungsvarianten. Dabei ist
anzumerken, dass beide Zonen sich im Erdgeschoss befinden.
Abbildung 19: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Zimmer 1.
Abbildung 20: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Zimmer 2.
Abbildung 21: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Zimmer 3.
Abbildung 22: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Zimmer 4.
Masterarbeit Igor Mojic 21/41
Abbildung 23: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Küche/Wohnen.
Die durch die Fussbodenheizung abgegebene Wärme ist in Tabelle 6 für alle Zonen über die
gesamte Heizperiode aufgeführt. Im Unterschied zu den oben gezeigten Abbildungen weisen
die Summenwerte in der Tabelle 6 auch Energiemengen aus, die nicht während dem
Wärmepumpenbetrieb an den Raum abgegeben wurden. Dies kann der Fall sein, wenn
zwischen den Zonen ein Temperaturausgleich über die Fussbodenheizung entsteht.
In der Tabelle 6 ist erkennbar, dass in den Zonen des Erdgeschosses die Differenz zwischen
den beiden Regelungsarten mit einer Bandbreite von -23.5% bis 139% viel grösser ist, als in
den Zonen des Obergeschosses mit 10% bis 21%.
Im Gegensatz zu allen anderen Zonen weisen das Entree und der Vorplatz einen grösseren
Energiebedarf mit Thermostatventilen auf, als ohne Thermostatventile. Zu beachten ist, dass
beim Einsatz von Thermostatventilen diese beiden Zonen den Massenstrom nur um maximal
10% reduzieren können. Somit ist, wenn alle anderen Zonen ihren Durchfluss auf 0%
runterregeln, ein minimaler Massenstrom von 53 kg/h garantiert. Dies ist durch das WP-Modell
bedingt (siehe Kapitel 5.3.2).
Im Fall ohne Einzelraumregelung bewirkt der Wärmeentzug über die Fussbodenheizung
(negative Heizwärme) einen Austausch der Gesamtheizwärme zwischen den Zonen um
119 kWh (2% der Gesamtwärmeabgabe).
Masterarbeit Igor Mojic 22/41
Tabelle 6: Wärmeabgabe der lokalen Heizelemente über die Heizperiode. In Klammer ist der Wärmeentzug über die Fussbodenheizung aufgeführt.
Zone
Mit Thermostat
[kWh]
Ohne Einzelraumregelung
[kWh]
Differenz
Entree (EG) 338.8 277.9 (-0.1) -18%
WC/DU (EG) 51.6 123.5 (-5.5) 139%
Küche/Wohnen (EG) 778.9 1596.2 (-48.6) 105%
Zimmer 1 (EG) 375.2 515.2 (-10.4) 37.3%
Vorplatz (EG) 219.0 167.5 (-0.2) -23.5%
Bad (OG) 551.3 615.2 (-2.6) 11.6%
Zimmer 4 (OG) 513.8 593.4 (-7.5) 15.5%
Galerie (OG) 375.5 454.2 (-1.6) 21%
Zimmer 2 (OG) 596.6 655.5 (-18.6) 10%
Zimmer 3 (OG) 568.5 642.7 (-23.5) 13%
Total 4369.2 5641.3 (-119) 29%
Abbildung 24 zeigt die Wärmepumpenlaufzeit für die beiden Regelungsvarianten in einem
Häufigkeitsdiagramm. Die Wärmepumpe weist bei den Simulationen mit Thermostatventilen
(blau) geringfügig häufiger Laufzeiten zwischen 30 Minuten und zwei Stunden, gegenüber der
Simulation ohne Thermostatventilen (gelb). Beide Simulationen zeigen bei über 60% der WP-
Betriebszeit eine Laufdauer von vier Stunden und mehr. Für eine sehr ähnliche
Heizungsanlage, wie in dieser Studie eingesetzt, jedoch mit konstanter Kompressordrehzahl
und Überströmventil, liegt die häufigste Laufdauer (>50%) zwischen 12 und 18 Minuten [6].
Grundsätzlich wird deutlich, dass die drehzahlgeregelte Wärmepumpe in beiden Fällen (mit
und ohne Thermostatventil) eine wesentlich bessere Laufzeitaufteilung hat, als eine
Wärmepumpe mit konstanter Kompressordrehzahl.
Masterarbeit Igor Mojic 23/41
In Tabelle 7 sind die für die Gebäudetechnik relevanten Resultate zusammengefasst. Die
erhöhte Wärmeabgabe der Wärmepumpe an den Heizkreis (Qth,Heizung) für die Simulation ohne
Einzelraumreglung führt zu einem elektrischen Mehrverbrauch der WP von 27.1%. Dadurch
dass die Heizkreispumpe im Fall ohne Thermostatventile dauerhaft einen hohen Massenstrom
liefern muss, ist auch der Stromverbrauch (Wel,Heiz.Pumpe) um 206% höher als in der Simulation
mit Thermostatventilen. Insgesamt weist die Simulation ohne Einzelraumregelung einen
totalen elektrischen Mehrverbrauch von rund 29% auf.
Tabelle 7: Zusammenfassung der Kerngrössen für die Gesamtsimulation mit und ohne Einzelraumregelung.
Mit
Thermostat Ohne
Einzelraumregelung Einheit Differenz
JAZWP 2.68 2.71 - 1 %
Qth,Heizung 4299 5523 kWh 28.5%
Wel,WP 1606 2042 kWh 27.1 %
Wel,Heiz.Pumpe 20.1 61.4 kWh 206 %
Wel,Tot 1627 2103 kWh 29%
Anzahl Starts der WP 543 539 - -0.2 %
5.3 Reduzierter Raumtemperatursollwert einzelner Zonen
Bei den nachfolgenden Resultaten wurde in der Simulation davon ausgegangen, dass das
Haus nicht mehr von fünf Personen bewohnt wird, sondern nur noch von drei. Dies ist häufig
der Fall, wenn ein Teil der Kinder aus dem Haushalt auszieht. Der Temperatursollwert von
Zimmer 1 und 4 wurde von 21°C auf 16°C reduziert. Die Überlegung, genau diese Zimmer als
„nicht mehr genutzt“ anzusehen, ist durch die Annahme begründet, dass Personen lieber in
Abbildung 24:Häufigkeitsverteilung der Laufdauer der Wärmepumpe mit und ohne Einzelraumregelung.
Masterarbeit Igor Mojic 24/41
Räumen sind, wo der Fensteranteil grösser ist, u.a. weil sie dann einen besseren Bezug zur
Aussenwelt haben. Die Zimmertüren werden als „immer geschlossen“ angenommen, und alle
internen Lasten wurden für diese Zimmer entfernt. Die Lüftungsparameter wurden nicht
angepasst, da von der Annahme ausgegangen wurde, dass der Hausbesitzer nicht technisch
versiert ist und der Luftvolumenstrom ohne den Eingriff eines Fachmannes nicht ohne weiteres
angepasst werden kann.
5.3.1 Energiebilanz
Die Simulationsresultate für den Fall, dass zwei Räume auf Grund einer reduzierten Belegung
des Hauses einen reduzierten Temperatursollwert aufweisen, sind in der Tabelle 8
zusammengefasst. Der Vergleich des elektrischen Verbrauches (Wel,tot) zwischen dem Fünf-
Personenhaushalt (1627 kWh) und dem Drei-Personenhaushalt (1632 kWh), weist für die
Simulation mit Thermostatventilen einen vernachlässigbaren Unterschied auf. Der gleiche
Vergleich für die Simulation ohne Einzelraumregelung zwischen dem Fünf-Personenhaushalt
(2103 kWh) und dem Drei-Personenhaushalt (2247 kWh) weist für letzteren einen
Mehrverbrauch von 144 kWh (+6.8%) auf.
Tabelle 8: Zusammenfassung der wesentlichen Resultate für den Vergleich zwischen reduzierter Belegung und voller Belegung des Gebäudes mit und ohne Thermostatventile eingebaut.
Mit Thermostat
5 Personen
Ohne Einzelraumregelung
5 Personen
Mit Thermostat
3 Personen
Ohne Einzelraumregelung
3 Personen
JAZWP , [-] 2.68 2.71 (+1%) 2.68 2.72 (+1.6%)
Qth,Heizung , [kWh] 4299 5523 (+28.5%) 4324 5952 (+37.7%)
Wel,WP , [kWh] 1606 2042 (+27.1%) 1614 2186 (+35.5%)
Wel,Tot , [kWh] 1627 2103 (+29%) 1632 2247 (+37.7%)
Starts der WP 543 539 (-0.2%) 556 563 (+1.3%)
Abbildung 25 zeigt die Energiebilanz für die Zone „Zimmer 4“ links mit Thermostatventil und
rechts ohne Thermostatventil. In beiden Fällen ist keine Nutzung der Zonen simuliert. Die
Wärmeabgabe des lokalen Heizelementes nimmt deutlich ab im Fall mit Thermostatventil.
Weiter fällt auf, dass im Vergleich zu „ohne Thermostatventil“ die Wärmezufuhr durch
„Innenwände und Massen“ einen wesentlichen Teil der Wärmezufuhr ausmacht. Dies kann als
„Wärmeklau“ aus anderen Zonen betrachtet werden. Abbildung 26 zeigt die Energiebilanz für
die Zone „Galerie“, welche thermisch mit dem Zimmer 4 verbunden ist. Hier zeigt sich, dass
Masterarbeit Igor Mojic 25/41
die Wärmeabgabe „Lokales Heizelement“ und die Wärmeverluste durch „Infiltration &
Öffnungen“ deutlich ansteigen im Fall „mit Thermostatventil“ gegenüber der Simulation ohne
Thermostatventil.
Abbildung 25: Vergleich der Energiebilanz für die Zone Zimmer 4 mit und ohne Raumsolltemperaturabsenkung.
Abbildung 26: Vergleich der Energiebilanz für die Zone Galerie mit und ohne Raumsolltemperaturabsenkung.
5.4 Zusätzliche Untersuchungen
Im Nachfolgenden werden Resultate präsentiert, welche aus Simulationen mit veränderten
Einstellungen des P-Reglers (Thermostatventil) hervorgehen. Die Solltemperatureinstellung
beim P-Regler wurde bei gleichbleibendem Proportionalband von 2 K von 21 °C auf 22 °C
geändert. Die Abbildung 27 bis Abbildung 30 zeigen den Vergleich zwischen den beiden
Solltemperatureinstellungen des P-Reglers und der Simulation ohne Einzelraumregelung.
Man kann erkennen, dass durch die Erhöhung der Raumtemperatur auch der Komfort für
beide Zonen besser eingehalten werden kann. Tabelle 9 fasst die Ergebnisse zur
Heizungsanlage zusammen. Die Simulation mit Thermostatventilen weist, verglichen mit der
Simulation ohne Einzelraumregelung, einen um 11% reduzierten elektrischen
Gesamtenergieverbrauch auf.
Masterarbeit Igor Mojic 26/41
Abbildung 27: PMV Verteilung für die Zone: „Küche/Wohnen“ mit unterschiedlichen Solltemperaturwerten.
Abbildung 28: PMV Verteilung für die Zone: „Zimmer 1“ mit unterschiedlichen Solltemperaturwerten.
Abbildung 29: Summenhäufigkeit der empfundenen Temperatur für die Zone: Küche/Wohnen.
Abbildung 30: Summenhäufigkeit der empfundenen Temperatur für die Zone: Zimmer 1.
Tabelle 9: Zusammenfassung der Kerngrössen für die Gesamtsimulation mit und ohne Einzelraumregelung, bei angepasster Solltemperatur des P-Reglers.
Mit Thermostat
(Tset = 22 °C)
Ohne Einzelraumregelung
Einheit Differenz
JAZWP 2.7 2.7 - 0 %
Qth,Heizung 5017 5523 kWh 10 %
Wel,WP 1861 2042 kWh 9.7 %
Wel,Heiz.Pumpe 31.4 64.1 kWh 95.5 %
Wel,Tot 1893 2103 kWh 11 %
Anzahl Starts der WP 587 539 - -8.2 %
Untersuchungen zum Einfluss des Bodenaufbaus auf die Ergebnisse von Kapitel 6.2 sind im Anhang C beschrieben.
Masterarbeit Igor Mojic 27/41
6 Diskussion
Raumtemperatursollwert für alle Zonen gleich
Die Resultate zur ersten Fragenstellung (alle Zonen gleiche Temperatur) bestätigen die
Vermutung, dass mit den heute üblich installierten Heizungsanlagen auch bei tiefen
Vorlauftemperaturen dank dem Einsatz von Thermostatventilen eine elektrische
Energieeinsparung erzielt werden kann. Diese Aussage beschränkt sich im Moment auf
Gebäude mit hohem Glasanteil.
Mit Einzelraumreglung in einem EFH kann der Stromverbrauch der Heizungsanlage um bis zu
29% reduziert werden im Vergleich zur Variante ohne Regelung. Die Komfortanalyse zeigt
jedoch, dass der PMV bei einer Solltemperatur von 21°C wenige Stunden (
Masterarbeit Igor Mojic 28/41
„Wärmeklau“ entsteht zwischen den kühleren und wärmeren Zonen. Weiter zeigen die
Resultate, dass der hohe Luftvolumenstrom in den nicht genutzten Zimmern nachteilig
bezüglich den möglichen Energieeinsparungen ist, dies führt nämlich zu einem höheren
Wärmebedarf in den Überströmzonen (z.B. „Galerie“). Durch eine Reduktion des
Luftvolumenstromes in den nichtgenutzten Zonen wären höhere elektrische Einsparungen der
Heizung zu erwarten. Es ist naheliegend, dass ein elektrischer Mehrverbrauch entsteht, wenn
keine Thermostatventile eingesetzt werden und einzelne Zonen nicht genutzt werden. Weil
keine internen Lasten vorhanden sind steigt auch der Wärmebedarf. Die internen Lasten
haben gerade bei Gebäuden mit tiefem Heizwärmebedarf einen wichtigen Anteil an der
Beheizung der Räume. In dieser Arbeit wurde bei den Zonen ohne Nutzung die
Verschattungssteuerung nicht angepasst. Bei einer Annahme, dass die Verschattung in diesen
Zonen nicht aktiv ist, liegt die Vermutung nahe, dass die elektrischen Einsparungen beim
Einsatz von Thermostatventilen mit einer reduzierten Solltemperatur tiefer ausfallen.
Drehzahlgeregelte Wärmepumpe
Die in der STASCH-Studie beschriebene Störanfälligkeit der Wärmepumpe bei Gebäuden,
welche mit 100% Thermostatventilanteil ausgerüstet sind, können durch die drehzahlgeregelte
Wärmepumpe und die Durchflussmessung entkräftet werden. Die Ein-/Ausschaltzyklen
können auf einen Wert, der nur um 8.2% (Tabelle 10) höher ist als bei einem System, das gar
keine Thermostatventile in den Zonen aufweist, massiv reduziert werden. In der STASCH-
Studie zeigt sich für eine Ein/Aus-Wärmepumpe eine Erhöhung der Schalzyklen von mehr als
360% beim Vergleich von Simulationen mit und ohne Thermostatventilen. Kritisch kann die in
dieser Studie eingesetzte Durchflussmessung im Primärkreis der WP (Senke) betrachtet
werden. Wie sich aus persönlichen Gesprächen mit Wärmepumpenherstellern abzeichnet,
darf man davon ausgehen, dass eine Durchflussmessung in Zukunft vermehrt eingesetzt wird.
Ein Wärmepumpensystem ohne Speicher, welches eine Durchflussmessung integriert hat, ist
nämlich viel weniger anfällig auf Planungsfehler, da die Wärmepumpe unabhängig davon, ob
Thermostatventile vorhanden sind oder nicht, ein optimales Regelverhalten aufweist. Damit
kann auch gewährleistet werden, dass die Wärmepumpe wegen zu tiefem Massenstrom nicht
in Störung geht. Weiter müssen auch keine Überströmventile mehr eingesetzt werden, welche
einen minimalen Massenstrom garantieren würden.
Masterarbeit Igor Mojic 29/41
Weiterführende Untersuchungen
Weiterführende Untersuchungen, bei denen einige Randbedingungen nicht nach Norm
simuliert werden, wären interessant. Ein Beispiel dazu kann die Einstellung der Heizkurve sein.
Diese wurde für diese Simulation optimal eingestellt. In der Realität wäre sie aber wohl eher
höher eingestellt und somit wären grössere Energieeinsparungen wahrscheinlich. Eine weitere
Einstellung die im Feld mangelhaft vorgenommen wird, ist die Heizgrenze. Dieser Effekt
müsste durch eine Jahressimulation abgeklärt werden.
Schlussfolgerung
Mit drehzahlgeregelten Wärmepumpen, welche zusätzlich eine Durchflussmessung
aufweisen, kann eine Hydraulik ohne Speicher, ohne Überströmventil und mit 100%
Einzelraumregelung umgesetzt werden. Weiter zeigt sich, dass mit Thermostatventilen auch
bei tiefen Vorlauftemperaturen von maximal 30°C bei Auslegung deutliche
Energieeinsparungen erzielt werden können gegenüber der Variante ohne Regelung. Dank
dem Einsatz von Thermostatventilen und der Temperaturabsenkung in einzelnen Räumen
kann unter Berücksichtigung der Annahmen, die in dieser Masterarbeit getroffen wurden, eine
weitere Effizienzsteigerung für Einfamilienhäuser erzielt werden.
Masterarbeit Igor Mojic 30/41
7 Dank
An dieser Stelle möchte ich mich bei all denjenigen bedanken, die mich während der
Anfertigung dieser Masterarbeit unterstützt und motiviert haben.
Mein Dank gebührt Herr Prof. Gerhard Zweifel, der mich bezüglich Fragen zu IDA ICE
unterstützt hat und mir die Möglichkeit gegeben hat diese Arbeit zu schreiben.
Ebenfalls möchte ich mich bei Dr. Michel Haller bedanken, welcher mir als Experte mit
hilfreichen Anregungen und konstruktiver Kritik bei der Erstellung dieser Arbeit zur Seite
gestanden ist.
Weiter möchte ich mich bei Prof. Carsten Wemhömer (IET, HSR) für das interessante
Gespräch bezüglich der STASCH Studie zu Beginn der Masterarbeit bedanken.
Ich möchte mich auch bei Frau Monika Mutti-Schaltegger vom Architekturbüro Schaltegger
aus Mosnang bedanken, welche mir die Pläne zur Modellierung des Einfamilienhauses zur
Verfügung gestellt hat.
Ein besonderer Dank geht an meine Freundin, welche Verständnis dafür hatte, dass ich viele
Wochenenden mit meiner Arbeit beschäftigt war.
Masterarbeit Igor Mojic 31/41
8 Literaturverzeichnis
[1] Perch-Nielsen, S. Müller, M., Zumwald, J., Krüger, M., 2015. Preise von Luft/Wasser Wärmepumpen – Analyse der Preise von Luft/Wasser Wärmepumpen und der Qualität ihrer Installation. EnergieSchweiz, 16. Dezember 2016.
[2] Kirchner Almut, et al., (2012). Die Energieperspektiven für die Schweiz bis 2050 – Energienachfrage und Elektrizitätsangebot in der Schweiz 2000 - 2050. Bundesamt für Energie BFE, 12. September 2012.
[3] Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich (MuKEn) 2014. Konferenz Kantonaler Energiedirektoren (EnDK), 9. Januar 2015.
[4] SIA 384/1:2009: Heizungsanlagen in Gebäuden – Grundlagen und Anforderungen. Schweizer Ingenieur- und Architektenverein, 2009.
[5] Erb, M., Hubacher, P., Ehrbar, M., 2004. Feldanalyse von Wärmepumpenanlagen FAWA 1996 – 2003. Bundesamt für Energie, BFE – Schlussbericht, April 2004.
[6] Afjei Thomas, et al., 2002. Standardschaltungen für Kleinwärmepumpenanlagen – Teil 2: Grundlagen und Computersimulationen. Bundesamt für Energie, BFE – Schlussbericht, Dezember 2002.
[7] Haller Y. Michel, et al., 2014. Solar and Heat Pump Systems – Summary of simulation results of the IEA SHC Task 44 / HPP Annex 38. 11th IEA Heat Pump Conference 2014, 12 – 16 Mai 2014, Montréal, Kanada.
[8] Schnieders Jürgen, (2005). Dynamisches Verhalten und Wärmeübergabeverluste von Flächenheizungen. Passiv Haus Institut. Endbericht, Februar 2005.
[9] EQUA Simulation AB, IDA Indoor Climate and Energy – Expert edition, 1995 – 2016, Stockholm, Schweden.
[10] SIA, Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein. SIA-TEC-Tool (Total Energy Calculator), Version 2.5.7. www.energytools.ch, 2016. Schweiz.
[11] SIA Merkblatt 2028: Klimadaten für Bauphysik, Energie- und Gebäudetechnik. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2010.
[12] Architektur Schaltegger, Pläne zum Neubau Hittnau. Oktober 2010. Mosnang, Schweiz.
[13] SIA Merkblatt 2024: Standard-Nutzungsbedingungen für die Energie- und Gebäudetechnik. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2006.
[14] SIA 380/1:2009: Thermische Energie im Hochbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2009.
[15] Verein MINERGIE (AMI). Reglement zur Nutzung der Qualitätsmarke MINERGIE. Januar 2014.
[16] Frank Thomas, 2011. Anforderungen an behördentaugliche dynamische Simulationsprogramme – Problemanalyse und exemplarischer Lösungsvorschlag. BFE Schlussbericht, Juni 2011.
[17] Gabathuler, H.R., et al., 2002. Standardschaltungen für Kleinwärmepumpenanlagen – Teil 1: STASCH-Planungshilfen. Bundesamt für Energie, BFE – Schlussbericht, Dezember 2002.
[18] Eschmann Mick, 2015. Qualitätsüberwachung von Kleinwärmepumpen und statistische Auswertung 2015. Bundesamt für Energie, BFE – Jahresbericht, Dezember 2015.
http://www.energytools.ch/
Masterarbeit Igor Mojic 32/41
[19] SIA 384.201: Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2003.
[20] SIA 180: Wärmeschutz, Feuchteschutz und Raumklima in Gebäuden. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2014.
[21] SIA Merkblatt 2023: Lüftung in Wohnbauten. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2008.
[22] EnergieSchweiz. Dimensionierungshilfe Komfortlüftung. Bundesamt für Energie BFE. Download 04.05.2016.
[23] prEN 15377-1: Heating systems in buildings – Design of embedded water based surface heating and cooling systems – Part 1: Determination of the design heating and cooling capacity. Brüssel, 2005.
[24] Manz Heinrich, 2014. Bauphysik II – Aussenklima, Thermischer Komfort, Wärme, Luftaustausch, Energie. Hochschule Luzern – Technik & Architektur, August 2014.
[25] EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung. Europäisches Komitee für Normung. Brüssel, 2005.
[26] SIA 382/2: Klimatisierte Gebäude – Leistungs- und Energiebedarf. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 2010.
[27] Thermal Energy System Specialists, LLC. TRNSYS – Transient System Simulation Tool. Wisconsin, USA.
[28] Heinz, A. & Haller, M., 2012. Appendix A3 – Description of TRNSYS Type 877 by IWT and SPF. In: Models of Sub-Compnents and Validation of the IEA SHC Task44 / HPP Annex 38 – Part C: Heat Pump Models – DRAFT – A technical report of subtask C Deliverable C2.1 Part C.
[29] MacSheep: New Materials and Control for a next generation of compact combined Solar and heat pump systems with boosted energetic and exergetic performance. EU project FP7 no. 282825, from January 2012 to December 2015, macsheep.spf.ch.
Masterarbeit Igor Mojic 33/41
Anhang A Gebäudemodellierung
A.1 Bilder aus IDA ICE vom modellierten Gebäude
Abbildung 31: Südfassade Abbildung 32: Westfassade
Abbildung 33: Nordfassade Abbildung 34: Ostfassade
Abbildung 35: 3D-Ansicht, Süd-Ost-Fassade
Masterarbeit Igor Mojic 34/41
A.2 Aufbau der Gebäudehülle
Tabelle 10: Konstruktion Holzständer Aussenwand
Bezeichnung Dicke Dichte Lambda Cp R-Wert
m kg/m3 W/mK kJ/kgK m2K/W
Gips 0.025 1150 0.32 1 0.08
Luft 0.03 1.2 0.16 1.006 0.19
OSB-Platte 0.015 600 0.13 1.7 0.12
Mineralwolle 0.18 70 0.044 1.1 4.09
Holzfaserplatte 0.015 250 0.07 1.7 0.21
Hinterlüftung 0.04 1.2 0.16 1.006 0.25
Holzschalung 0.02 500 0.13 1.6 0.15
U-Wert 0.18 W/m2K
Tabelle 11: Konstruktion Holzständer Innenwand
Bezeichnung Dicke Dichte Lambda Cp R-Wert
m kg/m3 W/mK kJ/kgK m2K/W
Verputz 0.01 1400 0.7 0.9 0.01
Gipsfaserplatte 0.025 1100 0.32 0.94 0.08
Dämmeinlagen 0.1 60 0.06 1.1 1.67
Verputz 0.01 1400 0.7 0.9 0.01
U-Wert 0.47 W/m2K
Tabelle 12: Konstruktion Betonboden gegen unbeheizt
Bezeichnung Dicke Dichte Lambda Cp R-Wert
m kg/m3 W/mK kJ/kgK m2K/W
Parkett 0.013 750 0.18 1.6 0.07
Unterlagsboden 0.08 1500 1.5 1 0.05
Trittschallisolation 0.03 80 0.032 1.03 0.94
Beton armiert 2% Stahl 0.2 2300 2.3 1 0.09
Wärmedämmung 0.14 85 0.038 1.03 3.68
U-Wert 0.2 W/m2K
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Tabelle 13: Konstruktion Zwischendecke
Bezeichnung Dicke Dichte Lambda Cp R-Wert
m kg/m3 W/mK kJ/kgK m2K/W
Parkett 0.013 750 0.18 1.6 0.07
Unterlagsboden 0.06 1500 1.5 1 0.04
Trittschallisolation 0.022 135 0.038 1.7 0.58
Holzschalung 0.022 500 0.13 1.6 0.17
Holzbalkenlage 0.2 80 0.06 1.1 3.33
Luftspalt 0.04 1.2 0.25 1.006 0.16
Gips 0.01 1150 0.32 1 0.03
U-Wert 0.22 W/m2K
Tabelle 14: Konstruktion Schrägdach
Bezeichnung Dicke Dichte Lambda Cp R-Wert
m kg/m3 W/mK kJ/kgK m2K/W
Dachziegel Ton 0.01 1500 0.58 0.84 0.03
Holzfaserplatte + MDF
0.006 250 0.07 1.7 0.09
Steinwolle 0.24 60 0.055 1.03 4.36
Holz 0.013 500 0.14 2.3 0.09
U-Wert 0.21 W/m2K
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A.3 Einstellung der Wärmebrücken (IDA ICE)
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A.4 Standard-Nutzungsbedingungen
Die nummerische Bezeichnung in IDA ICE und in der Norm sind nicht ganz identisch, deshalb
werden in Tabelle 15 beide Bezeichnungen separat aufgeführt.
Tabelle 15: Standard-Nutzungsbedingungen der einzelnen Zonen nach SIA2024.
nach IDA ICE nach SIA2024
Entree 12.1 Verkehrsfläche 12.1 Verkehrsfläche
Treppenhaus 12.1 Verkehrsfläche 12.1 Verkehrsfläche
Zimmer 1 1.2 Wohnen EFH 1.1 Wohnen EFH
Küche/Wohnen 1.2 Wohnen EFH 1.1 Wohnen EFH
WC/DU 12.6 WC, Bad,
Dusche 12.3 WC, Bad, Dusche
Vorplatz 12.1 Verkehrsfläche 12.1 Verkehrsfläche
Bad 12.6 WC, Bad,
Dusche 12.3 WC, Bad, Dusche
Zimmer 4 1.2 Wohnen EFH 1.1 Wohnen EFH
Zimmer 3 1.2 Wohnen EFH 1.1 Wohnen EFH
Galerie 12.1 Verkehrsfläche 12.1 Verkehrsfläche
Zimmer 2 1.2 Wohnen EFH 1.1 Wohnen EFH
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Anhang B Gebäudetechnik
B.1 Wärmepumpen Einstellungen IDA ICE
Abbildung 36: Links: Auslegungseinstellungen der WP, Rechts: Die wichtigsten Parametereinstellungen der WP.
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B.2 Einstellungen Fussbodenheizung
Abbildung 37: Links: Einstellungen der Fussbodenheizung für die Zone Küche/Wohnen (EG), Rechts:
Einstellungen der Fussbodenheizung für die Zone Zimmer 4 (OG).
B.3 Wärmepumpe Validierung
Abbildung 38 zeigt die Abhängigkeit des COP von der Aussentemperatur und der
Kompressordrehzahl. Diese Resultate stammen aus der IDA ICE Simulation mit
Thermostatventilen und einer Raumsolltemperatur von 21 °C.
Abbildung 38: COP Abhängigkeit von Drehzahl und Aussenlufttemperatur, für die Simulation mit
Thermostatventilen und einer Raumsolltemperatur von 21°C.
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Abbildung 39 zeigt die Kondensatorleistung in Abhängigkeit von Aussenlufttemperatur und
Kompressordrehzahl.
Abbildung 39: Kondensatorleistung Abhängigkeit von Drehzahl und Aussenlufttemperatur, für die Simulation mit
Thermostatventilen und einer Raumsolltemperatur von 21°C.
Es zeigt sich, dass der COP keine grosse Streuung aufweist. Man kann davon ausgehen, dass
die Drehzahlregelung in diesem Fall etwas unterschätzt wird. Im Gegensatz dazu zeigt die
Kondensatorleistung eine deutliche Abhängigkeit von der Drehzahl. Die in Abbildung 39
gezeigte klare Abhängigkeit der Kondensatorleistung von der Drehzahl und dass die
Kompressordrehzahl nur bei kalten Aussentemperaturen bei 100% (n=1) läuft, ist ein Indiz,
dass die PI-Regelung des Kompressors gut funktioniert.
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Anhang C Weitere Untersuchungen und Resultate
C.1 Untersuchung Bodenaufbau
Wie die Auswertung der Resultate im Kapitel 6.2.3 zeigt, haben die Zonen im EG grössere
Abweichungen zwischen den Simulationen mit Thermostatventil und ohne
Einzelraumregelung, als die Zonen im OG. Eine erste Vermutung war, dass der Bodenaufbau
eine Rolle spielen könnte, da der Estrich im EG 2 cm höher ist als im OG und somit eine
grössere thermische Masse aufweist. Um dies abzuklären wurde die Estrichhöhe im EG um
2 cm reduziert und die Simulationen aus Kapitel 6.4 (erhöhte Raumsolltemperatur) mit der
genannten Anpassung wiederholt. Die Resultate sind in Tabelle 16 zusammengefasst. Der
Vergleich der Differenz des elektrischen Gesamtenergieverbrauchs (Wel,tot) aus Tabelle 16
(11.5%) und der Tabelle 9 aus dem Kapitel 6.4 (11%) zeigt, dass der unterschiedliche
Bodenaufbau kaum eine Rolle spielt. Die Abbildung 40 bestätigt diese Aussage spezifisch für
die Zone „Küche/Wohnen“.
Tabelle 16: Zusammenfassung der Kerngrössen der Simulation mit angepasstem Estrich im EG und angepasster Raumsolltemperatur.
Mit
Thermostat Ohne
Einzelraumregelung Einheit Differenz
JAZWP 2.69 2.71 - 0.5 %
Qth,Heizung 5031 5562 kWh 10.6 %
Wel,WP 1868 2055 kWh 10.0 %
Wel,Heiz.Pumpe 31 61.4 kWh 98 %
Wel,Tot 1899 2117 kWh 11.5 %
Anzahl Starts der WP 593 553 - -6.7 %
Abbildung 40: Kumulierte Heizwärme für die Zone: Küche/Wohnen. Simulation mit angepasstem Estrich.