Optimering af køle- og varmepumpeanlæg gennem samspil mellem PackCalc og Bsim

Delprojektet "Udveksling af data" er resulteret i, at der i BSim kan laves årssimulering af en bygning, hvorefter resultatet eksporteres til en tekstfil med data på timebasis fra et helt år.

PackCalc er modificeret, så det kan modtage tekstfilen med belastningsprofilen. Brugeren kan udvælge de kolonner fra tekstfilen, der indeholder relevante kuldeydelser eller varmebehov.

Integrationen af BSim og PackCalc betyder, at den faktiske køleydelse og effektoptaget til køleprocessen kan beregnes langt mere præcist.

Brugere af værktøjerne skal først definere bygningens termiske zoner og de tilhørende anlægssystemer i BSim. Herefter angives på systemniveau, at et  varme-/køleforbrug skal trækkes fra en central varmepumpe eller centralt køleanlæg.

På det grundlag vælges fra PackCalc, hvilken varmepumpe der skal anvendes, og værktøjet beregner tidskridt for tidskridt, om varmepumpen kan dække behovet. Tilsvarende for køleydelse. Efter denne simulering kan værktøjet generere en komplet opvarmnings- eller køleprofil, som kan bruges til at opgøre varme- eller køleforbrug samt tilhørende effektforbrug.

Optimeringen af det integrerede værktøj har også gjort det muligt på en overskuelig måde at sammenligne grundvandskøling med eksisterende kølekoncepter. Grundvandskøleanlægget kan enten være standalone eller en kombination med konventionel  kompressorkøling.

Programmet medtager også anlæggets energiforbrug til termisk balancering om vinteren, inkl. energiforbrug til
pumper og tørkølere. På den måde fås i PackCalc et mere retvisende billede af fordelene ved grundvandskøling i den konkrete bygning.

Der er udviklet en model af en varmepumpe i PackCalc, så værktøjet også kan udregne bygningens energiforbrug til opvarmning Varmepumpen er implementeret som en simpel et-trins kredsproces. Brugeren kan vælge mellem jord og luft som varmekilde for fordamperen.

Projektet er også resulteret i tre standard  belastningsprofiler.

1. En BSim-model af et enfamiliehus på 122 m² rummer realistiske modeller for alle normale BSim-systemer, inkl. udluftning og solafskærmning. Der er defineret reguleringsstrategier for hhv. hverdage og weekends.

2. Den anden profil omfatter et to etagers kontorhus på 875 m² med syd- og nordvendte kontorer. Bygningen er inddelt i to termiske zoner mod syd og én mod nord.

3. Endelig er der opbygget en meget simpel BSim-model af et kølehus på 1040 m².

Endelig er projektet resulteret i en ny funktionalitet i BSim, hvor sætpunktstemperaturerne er gjort variable for både opvarmning og køling.

Der kan desuden specificeres en maksimal kapacitet af varmepumpen, der betyder, at det resterende varmebehov skal dækkes af en elpatron. Disse data kan indlæses i BSim på samme måde som vejrdata med en værdi for hver time i et referenceår. Værdierne skal genereres eksternt i forhold til BSim på grundlag af historiske eller beregnede elpriser.

De optimerede værktøjer er allerede under projektperioden blevet formidlet bredt til de primære målgrupper blandt projekterende ingeniører og arkitekter samt til leverandører af køleanlæg og varmepumper.

Der har også været stor international interesse for projektets resultater.

Sammenkoblingen af BSim og PackCalc åbner mulighed for, at man i detaljer og med hidtil uset nøjagtighed kan simulere scenarier, hvor bygninger benyttes som energilager, dvs. at man i perioder med lave elpriser enten opvarmer mere eller afkøler mere, end det aktuelle behov tilsiger for til gengæld at kunne skrue ned for varme- eller kølebehov, når elprisen bliver højere.

I kraft af sammenkoblingen kan rådgiverne også simulere konsekvenserne for indeklimaet, hvis man undlader at køle eller varme i en periode, og man kan samtidig få overblik over konsekvenserne for bygningens årlige energiforbrug og energiudgifter ved tidsmæssigt at forskyde energiforsyningen.

Det er projektgruppens forventning, at sammenkoblingen af BSim og PackCalc vil fremme valg af de mest energioptimale løsninger inden for køleanlæg og varmepumper.

PackCalc, der oprindelig er udviklet gennem ELFORSK-projekt 337-004, har i forvejen gjort det lettere at identificere de totaløkonomisk mest attraktive køleløsninger, og værktøjet har været med til at fremme udviklingen af CO_²-chillers og udbredelsen af CO₂ som miljøvenligt kølemiddel. Med den sammenkobling, der er udført i dette projekt, bliver det muligt for brugere af BSim ikke alene at beregne et køle-eller varmebehov, men også at angive, hvordan dette skal dækkes og konsekvenserne for energiøkonomi og miljø.

Det betyder, at opfyldelse af indeklimamål kan afvejes med anlægspris, driftsøkonomi og miljøbelastning og dermed øge fokus på energiøkonomiske løsninger. Samtidig forventes PackCalc, der i forvejen har over 700 registrerede professionelle brugere, at få større udbredelse, fordi værktøjet nu i højere grad kan bruges til at analysere anlæg til bygningskomfort.

Det optimerede værktøj kan også få stor betydning for markedsføringen af varmepumpeløsninger, der kan få en central rolle i håndteringen af fluktuerende vindmøllestrøm og Smart Grid løsninger mere generelt.

Varmepumper betragtes som en vigtig forudsætning for at gøre energiforbrug til opvarmning mindre afhængig af olie og gas, fordi de direkte kan erstatte olie- og gasfyr. Med brug af PackCalc bliver det lettere at identificere den mest rentable varmepumpeløsning i konkrete bygninger og dermed gøre det endnu mere attraktivt at vælge varmepumper.