Hallo *.*,
zwischen den Jahren habe ich mir dazu Gedanken gemacht, wie eine einfaches Verbrauchsmodell einer Wärmepumpe im Tages- und Jahresverlauf aussehen könnte.
Dieses Modell möchte ich im Folgenden erläutern und zur Diskussion stellen.
Das Modell hat folgende Annahmen, die die Umsetzung im PV-Tool wahrscheinlich erleichtern.
Der Wärmebedarf ist linear abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Innentemperatur und der Außentemperatur.
Die Innentemperatur ist konstant über den ganzen Tag.
Die Energiespeicherfähigkeit des Gebäudes wird vernachlässigt.
Die „Nichtidealitäten“ der Wärmepumpe hängen nicht von äußeren Parametern ab.
Das Modell benötigt neben der Innensolltemperatur „SollTemp“, den Heizbedarf des Hauses und die Jahresarbeitszahl „JAZ“ der Wärmepumpe. Bei Grundwasser-WP wird auch die Temperatur des Grundwassers „ErdTemp“ benötigt (gelb unterlegte Fehler in der Excel-Datei)
Jetzt zum Algorithmus (siehe auch angefügt Excel-Datei, leider quick and dirty)
Ein Hinweis: Die Daten für den Test habe ich aus GVGIS für das Jahr 2005 genommen, die bekanntlich in stündlicher Auflösung vorhanden sind, unter anderem auch die Außentemperatur in 2 Meter Höhe (T2m).
Die sogenannten Gradstunde (Innensolltemperatur „SollTemp“ minus Außentemperatur „T2m“) wird für jede Stunde ermittelt (Spalte Z in der Datei). Liegt die Außentemperatur „T2m“ oberhalb der Innensolltemperatur, wird der Gradstunde auf 0 gesetzt, d.h. es besteht kein Wärmebedarf.
Die Summe der Gradstunden über ein Jahr ist unter den oben genannten Annahmen proportional zum Jahreswärmebedarf des Hauses. Der Wärmebedarf für jede Stunden (Spalte AA, „Heizwärmestrom“) ergibt sich dann aus dem Produkt aus Gradstunde (Spalte Z) und Heizbedarf (Feld AA7) dividiert durch die Summe der Gradstunden (Feld Z3).
Jetzt zum Strombedarf der Wärmepumpe. Für eine ideale WP wird angenommen, dass sie zwischen der Außentemperatur „T2m“ und der Innensolltemperatur „SollTemp“ arbeitet. Daraus ergibt sich die ideale Heizzahl (Kehrwert des Carnot-Faktors). Besteht keine Wärmebedarf (Gradstunde gleich 0) wird die Heizzahl nicht ermittelt (siehe Spalte AB). Bei einer Grundwasser-WP wird statt der Außentemperatur „T2m“ die Temperatur „ErdTemp“ verwendet.
Falls ein Wärmebedarf besteht, ist der ideale Strombedarf (Spalte AC) dann der Quotient aus „Heizwärmestrom“ (Spalte AA) und „Heizzahl,ideal“ (Spalte AB). Die Summe darüber ist dann der jährliche Strombedarf der idealen WP (Feld AC3). Der Quotient aus Heizbedarf (Feld AA7) und jährlichem Strombedarf der idealen Wärmepumpe (Feld AC3) ergibt dann die Jahresheizzahl „JAZ,ideal“ (Feld AC7).
Unter den gemachten Annahmen ist der tatsächliche Strombedarf um den Faktor größer, der sich aus dem Quotienten „JAZ,ideal“ (Feld AC7) durch reale Jahresarbeitszahl „JAZ,real“ (AD7) ermitteln lässt. Der sich daraus ergebende stündliche Strombedarf ist in Spalte AD berechnet und kann für die Modellierung der PV-Anlage verwendet werden.
Ich hoffe das Modell ist einfach und genau genug, um den Einfluss einer Wärmepumpe abbilden zu können.
ACHTUNG
In der Excel-Datei sind als Dezimalzeichen der Punkt („.“) und als Tausendertrenner das Komma („,“) eingestellt. Das passt besser zu den Daten aus GVGIS.
Bei Interesse sende ich die Excel-Datei per Email.
