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Three-fluid evaporators can be used for multi-source heat pumps to keep refrigeration circuits simple in design since it avoids the usage of a second or more evaporators. In this work a defrosting control design is presented with a lowered electrical energy demand compared to the standard procedure of reverse cycle defrosting with 4-wayvalves. Objective of this new defrosting concept is to develop a fully autonomous defrosting strategy. The two heat sources allow direct thermal communication of an air source and a second heat source based on a hydronic circuit with the evaporating refrigerant. The proposed defrosting strategy is based on the combination of natural circulation defrosting and a hybrid defrosting strategy which allows defrosting during operation but at the expense of significantly higher heat source inlet temperatures above 0 °C of the hydronic-based heat source. The nominal operation and heat transfer from ambient air will be stopped thus the evaporation temperature can be increased up to defrosting temperature levels. Finally the two concepts of the de-facto standard reverse cycle defrosting and this new hybrid defrosting strategy are compared in their economic efficiency when designed for a single heat pumps.

Die Präsentation diskutiert, welche grundlegenden Strategein in verschiedenen Zielszenarien für die Transformation des deutschen Energiesystems diskutiert werden, wo Gemeinsamkeiten und Unterschiede bzgl. der verfolgten Strategien vorherrschen. Darüber hinaus zeigt die Präsentation, wie immer mehr gesellschaftliche Aspekte bei der Erstellung von Szenarien, bei der Ermittlung von EE-Ausbaupotentialen, bei der Erstellung von Maßnahmenkatalogen zur Steuerung der Transformation etc. berücksichtigt werden.

Recently, the concept of net zero energy buildings has become a major topic in the R&D work on future buildings. In order to achieve a zero energy balance on annual level energy saving and energy efficiency measures have to be fully exploited. However, a demand for active heating and/or cooling will remain in most buildings and climatic conditions. Solar energy is the main on-site renewable energy source which can be used to achieve a high fraction of renewable energies to cover the remaining energy demand in buildings. Main energy needs in European buildings are due to heating and in particular in the south of Europe also for cooling. In this paper principle ways of covering part of the demand for heating, cooling and domestic hot water by using solar technologies are discussed and a design study of a solar thermally driven heating and cooling system for a virtual hotel located in Malta is presented., Bajada New Energy Ltd., CD Power Saving Co. Ltd., Energy Investment Co. Ltd., Solar Engineering Ltd. & Solar Solutions Ltd., peer-reviewed

Speicherung von Wärme spielt eine wichtige Rolle, um die Diskrepanz zwischen Verfügbarkeit und Bedarf von Energie zu verringern, die insbesondere durch den zunehmenden Einsatz von fluktuierenden Energieformen auftritt. Zusätzlich wird bei vielen industriellen Prozessen Abwärme erzeugt, die mit Hilfe geeigneter Speicher nutzbar gemacht werden kann. Auch eine Anwendung bei Kraft-Wärme-Kopplung-Systemen mit BHKW, bei der die Speicher die in Blockheizkraftwerken überschüssig produzierte Wärme speichern können, ist vielversprechend. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Konzepte von Wärmespeichern vorgestellt und numerisch untersucht, ein kaskadierender Adsorptionsspeicher und ein sorptionsunterstützter Wasserspeicher. Bei beiden betrachteten Speichersystemen wird eine Adsorptionswärmepumpe eingesetzt mit dem Ziel, die Energiespeicherdichte und die Effizienz der Systeme zu erhöhen. Beim kaskadierenden Speicher wird die Adsorptionswärme aus einem Zeolithspeicher genutzt, um die Adsorptionswärmepumpe zu desorbieren.Wenn die Temperatur der Adsorptionswärme dazu nicht mehr ausreicht, wird diese direkt genutzt. Beim sorptionsunterstützten Wasserspeicher wird die Wärme aus dem oberen Teil eines temperaturgeschichteten Wasserspeichers zur Desorption der Adsorptionswärmepumpe eingesetzt. Auch hier wird nach dem Ende des Wärmepumpenbetriebes die restliche Wärme direkt genutzt. Als technische Zielgrößen für die Untersuchungen werden die volumetrische Speicherdichte und die Speichereffizienz herangezogen. Zusätzlich wird die Entnahmeleistung aus den Speichersystemen simuliert. Für die Untersuchungen wird ein Temperaturhub von 30 K zwischen Verdampfertemperatur und Nutzniveau angenommen, der passend für einen Einsatz im Gebäudebereich ist, allerdings eine große Herausforderung für die Systeme darstellt. Eine Variation des Temperaturhubes zeigt, dass der Temperaturhub einen großen Einfluss auf die Zielgrößen hat. Auch das Systemvolumen trägt wesentlich zur Berechnung der Speicherdichte bei. Durch den Einsatz des kaskadierenden Speichers kann eine Erhöhung von Speicherdichte und Speichereffizienz gegenüber einem unkaskadierten Speicher erzielt werden. Mit einem Adsorbervolumen von 1 m³ wird eine Speicherdichte von 60 kWh/m³ auf Systemebene erreicht. Durch eine Skalierung des Adsorbers auf 4 m³ kann die Speicherdichte auf 88 kWh/m³ erhöht werden, da die übrigen Systemkomponenten weniger stark skaliert werden müssen. Mit dem sorptionsunterstützten Wasserspeicher wird eine Speicherdichte von 53 kWh/m³ bei einer Effizienz von 1,09 erreicht. Die erreichbare Speicherdichte ist gegenüber einem direkt entladenen sensiblen Wasserspeicher mit den gleichen Randbedingungen nur leicht erhöht, da für das SAWS-System die zusätzlichen Komponenten mit einbezogen werden müssen. Zusätzlich zu den numerischen Untersuchungen wird in einem experimentellen Teil die Einströmung von warmem Wasser in einen Plexiglastank betrachtet. Dabei wird ein Vergleich zwischen einer Einströmung durch einen Freistrahl und zwei Einströmgeometrien gezogen. Bei den Einströmgeometrien handelt es sich um einen waagerecht eingesetzten Ring mit Bohrungen an der Innenseite, durch die das Wasser in den Tank eintreten kann, und ein Beladerohr, bei dem auf der gesamten Mantelfläche Löcher für die Ausströmung angebracht sind. Sowohl beim Ring als auch beim Rohr ist eine poröse Struktur auf die Oberfläche aufgebracht, um die Einströmung zu homogenisieren. Die Auswertung der MIX-Zahl und der Temperaturverteilungen innerhalb des Speichers zeigen, dass mit beiden Geometrien die Einströmverluste reduziert werden können. Abschließend wird die Einbindung der beiden Speicher in ein BHKW-System als mögliches Einsatzszenario untersucht und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sowie eine Auswertung der Kohlenstoffdioxid-Emissionen durchgeführt. Aus dem Anwendungsfall lässt sich erkennen, dass durch die Integration der Speicher die Verbrauchskosten und die CO2-Emissionen gegenüber einem Referenzsystem mit Gasbrennwertkessel gesenkt werden können. Den größten Einfluss hat dabei allerdings das BHKW, die zusätzlichen Speicher bringen aufgrund der größeren Kapitalkosten nur noch geringe Mehreinsparungen.