SCOTTFRIO Technologies Co., Ltd

EUROPA: Ein neuer Bericht bestätigt, dass Wärmepumpen in vielen kalten Klimazonen auf der ganzen Welt für die effizienteste Heizung sorgen können.

Die Analyse legt nahe, dass Wärmepumpen unter diesen Bedingungen erfolgreich installiert werden können, da in den meisten europäischen Ländern mildere Winter mit Tiefsttemperaturen über -10 °C herrschen, ohne dass Bedenken hinsichtlich der Leistung oder der Notwendigkeit einer Ersatzheizkapazität bestehen.

Die Arbeit von Wissenschaftlern im Vereinigten Königreich, Belgien und Irland analysiert Feldstudien mit realen Leistungsdaten von Luftwärmepumpen. Die Studien zeigen, dass Standard-Luftwärmepumpen in milden, kalten Klimazonen durchschnittliche COPs zwischen 2 und 3 halten können, während Luftwärmepumpen in kalten Klimazonen bei extrem niedrigen Temperaturen, selbst bei -30 °C, COPs über 1,5 erreichen können. 

Als mildes kaltes Klima gelten Klimazonen, in denen die Durchschnittstemperaturen im Januar über -10 °C liegen, während als extrem kaltes Klima Klimazonen gelten, in denen die Durchschnittstemperaturen im kältesten Monat unter -10 °C liegen.

Die Forschung stützte sich auf Rohleistungsdaten aus verschiedenen Klimazonen, Wärmepumpenmodellen und Wärmepumpenkonfigurationen aus der Schweiz, Deutschland, Großbritannien, den USA, Kanada und China. 

Tests

Tests ergaben, dass bei Außentemperaturen zwischen 5 °C und -10 °C der mittlere COP aller Systeme 2,74 und der Median 2,62 betrug.

In extrem kalten Klimazonen, definiert als Durchschnittstemperaturen unter -10 °C und annähernd -30 °C, wurden speziell entwickelte Kaltklima-Wärmepumpen von marktführenden Unternehmen eingesetzt. 

Tests in Finnland an Modellen von Mitsubishi und Toshiba ergaben COPs über 2, selbst bei Temperaturen von bis zu -20 °C. Bei -30 °C lagen die COPs immer noch zwischen 1,5 und 2 beim Mitsubishi-Modell und 1 und 1,5 beim Toshiba-Modell.

Bei in Minnesota durchgeführten Feldtests wurde die Leistung zentral geführter Luftwärmepumpen für kaltes Klima an vier verschiedenen Standorten gemessen. Drei der Standorte erzielten COPs zwischen 1 und 2 bei reinem Wärmepumpenbetrieb unter -12 °C.

Feldtests wurden auch in Alaska vom Oak Ridge National Laboratory mit einer Luftwärmepumpe für kaltes Klima durchgeführt. Diese Tests ergaben, dass der COP relativ hoch blieb und bei -25 °C einen COP von 2 und bei -35 °C einen COP von 1,8 erreichte.

Verbesserung der Effizienz

Die Forscher vermuten, dass es Strategien zur Verbesserung der Wärmepumpenleistung in Gebäuden gibt, insbesondere durch Reduzierung der Wärmeabgabetemperatur. Sie argumentieren, dass viele veraltete und ineffiziente Heizsysteme relativ hohe Wasserversorgungstemperaturen im Bereich von 60 °C bis 70 °C haben. Eine Senkung dieser Werte kann die Leistung der Wärmepumpe verbessern. In Hydroniksystemen kann der Austausch nur einer kleinen Anzahl von Heizkörpern zur Senkung der erforderlichen Wasserversorgungstemperatur die Effizienz der Wärmepumpe erheblich verbessern.

Mehrere der Studien nutzten eine unterstützende Widerstands- oder Verbrennungsheizung – oder hatten sie zumindest zur Verfügung, falls sie benötigt wurde. Allerdings wurde die Zusatzheizung normalerweise nur dann aktiviert, wenn die Außentemperatur unter -10 °C oder darunter fiel. Oberhalb von -10 °C konnten Wärmepumpen die benötigte Wärme mit relativ hohem Wirkungsgrad bereitstellen.

Der Bericht kommt zu dem Schluss, dass Bedenken hinsichtlich der Notwendigkeit einer Ersatzheizung in milden, kalten Klimazonen möglicherweise unbegründet sind und die Rolle von Hybridsystemen möglicherweise begrenzt ist. Es stellt sich die Frage nach der Rolle von Hybridsystemen in den kältesten Klimazonen, nicht unbedingt wegen der Effizienzleistung, sondern wegen der hohen Ausgangsleistung von Wärmepumpen, die bei sehr niedrigen Temperaturen benötigt werden. 

Die Forscher schlagen vor, dass ein wertvoller Weg für weitere Forschung darin bestünde, den spezifischen Wert hybrider Heizsysteme zu untersuchen.

Obwohl die Installation spezieller Luftwärmepumpen für kaltes Klima die Leistung bei kältestem Wetter verringern kann, sind sich die Forscher bewusst, dass die Leistung dieser Geräte bei milderen Temperaturen beeinträchtigt werden kann. 

Da sie speziell für eisige Temperaturen und einen höheren Heizbedarf ausgelegt sind, können Komponenten wie das Expansionsventil und der Kompressor möglicherweise Schwierigkeiten haben, bei niedrigeren Leistungen zu arbeiten. 

Der Bericht wurde von Duncan Gibb, einem leitenden Berater beim Regulatory Assistance Project (RAP) in Brüssel, Dr. Jan Rosenow, Direktor und Direktor europäischer Programme bei RAP und ehrenamtlicher wissenschaftlicher Mitarbeiter am Environmental Change Institute der Universität Oxford, erstellt. Dr. Richard Lowes, leitender Mitarbeiter bei RAP; Professor Neil Hewitt, Schulleiter an der Belfast School of Architecture and Built Environment an der Universität Ulster.