Informationsveranstaltung: Gas-Absorptionwärmepumpe Erdgasgemeinschaft Mönchengladbach Herr Medrow GAWP 35 LW

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1 Informationsveranstaltung: Gas-Absorptionwärmepumpe Erdgasgemeinschaft Mönchengladbach Herr Medrow GAWP 35 LW Einsatzmöglichkeiten Funktion Wirkungsgradbetrachtung Heizleistung in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur Dimensionierung Hydraulik/Elektrik GAWP 40 SW Häufig gestellte Fragen

2 Einsatzmöglichkeiten

3 Gas-Absorptionswärmepumpe Breites Anwendungsspektrum - Lange Betriebsstunden - Deckung der Grundlast - Gas-Brennwertkessel übernimmt Spitzenlast - Bei größerem Wärmebedarf können mehrere Wärmepumpen kaskadiert werden. Einsatzfälle wären im Neubau oder in der Sanierung: - Betriebsgebäude - Schwimmbäder - Krankenhäuser - Hotels und Gaststätten - Mehrfamilienhaushalte

4 Funktion

5 Gas-Absorptionswärmepumpe Funktion Heizungsanlage Kondensator / Verflüssiger dampfförmig flüssig Kompressor Expansionsventil Verdampfer Wärmequelle

6 Gas-Absorptionswärmepumpe Funktion Heizungsanlage Generator Wärmetauscher Verflüssiger/ Kondensator reiche Lösung Pumpe Q Absorber Drosselung Q gas Expansionsventil arme Lösung Absorber Verdampfer Wärmequelle

7 Wirkungsgradbetrachtung

8 Gas-Absorptionswärmepumpe Energetische Betrachtung Moderne OERTLI Gas-Brennwertkessel erreichen Wirkungsgrade von ca. 107% (theoretisch höchstmöglicher Wirkungsgrad = 111%) Die Gas-Absorptionswärmepume erreicht Wirkungsgrade von bis zu 165% Je geringer die Rücklauftemperaturen von der Heizanlage zur Wärmepumpe sind, desto höher fällt der Wirkungsgrad der Gas-Absoptionswärmepumpe aus.

9 Primärenergieeinsatz Vorteile der Gas-Absorptionstechnik: - weniger Primärenergieeinsatz - weniger Umweltenergie ist notwendig - weniger CO2 - keine zusätzliche Kraftwerkskapazität ist notwendig

10 Gas-Absorptionswärmepumpe Wirkungsgrad Eine elektrische Wärmepumpe wird durch den COP klassifiziert. Der COP bezeichnet die Wärmeenergie, die durch die Wärmepumpe bereitgestellt wird dividiert durch die elektrische Hilfsenergie, welche notwendig ist, um die Wärmepumpe anzutreiben. COP = Energienutzen Energieaufwand Wir gehen der Einfachheit halber von einem COP einer elektrischen Wärmepumpe von 4 aus. Hierbei wird der Kraftwerkswirkungsgrad des Stromlieferanten jedoch nicht berücksichtigt. Setzt man einen Kraftwerkswirkungsgrad von 35% voraus, so sind 2,86 Einheiten Primärenergie (Gas, Kohle) für eine Einheit elektrischer Energie notwendig (2,86x0,35=1). Damit sind 2,86 Einheiten Primärenergie notwendig, um 4 Einheiten brauchbare thermische Energie zu liefern. Wenn man die Menge an nützlicher Energie durch die Primärenergie teilt, so kommt man zum PER (Primär Energy Ratio) oder auch GUE (Gas Utility Efficiency). PER = Energienutzen Primärenergieaufwand In unserem Beispiel erhalten wir einen PER von 1,4 für die elektrische Wärmepumpe (4/2,86=1,4). Der PER ist ein besseres Maß, um Wärmepumpen zu vergleichen. Zur Erinnerung, der PER bei der Absorptionswärmepumpe beträgt bis zu 1,65.

11 Der PER (Primärenergetische Wirkungsgrad) ist mit dem G.U.E. (Gas Utility Effiency) vergleichbar. Der G.U.E. Der Gas-Absorptionswärmepumpe ist abhängig von Umgebungstemperatur und Heizkreisrücklauf. Eine genaue Definition des G.U.E. ist in EN gegeben. Eine tabellarische Auflistung zu unterschiedlichen Betriebszuständen des G.U.E. ist in der Planungsanleitung enthalten.

12 Heizleistung in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur

13 Luft-Wasser Gas-Absorptionswärmepumpe Technische Daten

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16 Die Sole-Wasser Gas-Absorptionswärmepumpe Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe

17 Sole-Wasser Gas-Absorptionswärmepumpe Technische Daten

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19 Dimensionierung

20 Gas-Absorptionswärmepumpe Dimensionierung

21 Gas-Absorptionswärmepumpe Dimensionierung Grundlage für die Dimensionierung der GAWP 35 LW ihre Effizienz qh, welche mit fallender Außentemperatur abnimmt. Zum Zweiten durchläuft die GAWP 35 LW beim Ein- bzw. beim Ausschalten ein zeitliches Intervall von 7 Minuten. Ebenfalls müssen die von der staatlichen Seite bestehenden Vorgaben zur Bezuschussung der Anlage berücksichtigt werden. Das EWärmeG des Landes Baden Württemberg verlangt eine Deckungsrate für die Wärmepumpe, die bei 50% liegt. Daraus resultiert die Vorgabe eines bivalenten Anlagenbetriebes für Grundund Spitzenlast. OERTLI empfiehlt die GAWP 35 LW für die Versorgung der Grundlast, welches 35% der Heizleistung deckt. Für die Versorgung der Spitzenlast empfiehlt OERTLI ein modulierendes Gas-Brennwertgerät einzusetzen, welches 100% der geforderten Heizleistung deckt. Je nach Größe des Bauvorhabens wird sich damit eine Kaskadierung der Gas-Absorptionswärmepumpe à jeweils 35 kw ergeben. Die von OERTLI empfohlene Pufferspeichergröße mit 500/800/1000 Liter dient zur Leistungsaufnahme von bis zu drei Stück GAWP 35 LW.

22 Hydraulik/Elektrik

23 Einzelheit GAWP-PS500-OBL-GMR5000-1HK

24 VL Brauchwasser VL GAWP VL Gas BW-Kessel VL Heizkreise RL Brauchwasser RL Gas BW-Kessel RL GAWP RL Heizkreise Puffer PS 500/800 WP

25 GAWP-PS500-Oecopower-GSR230-2HK Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe

26 2GAWP-PS800-OBL-2GMR5000-4HK Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe

27 GAWP(SW)-PS500-OBL-GMR5000-2HK Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe

28 GAWP(SW)-PS500-OBL-GMR5000-2HK- mit Freikühlung Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe

29 Häufig gestellte Fragen

30 - Was befindet sich WO am Gerät? - Was wird bei der jährlichen Wartung an Arbeiten durchgeführt? - Wie wird die Jahresarbeitszahl nach VDI 4650 berechnet? - Wie wird der Bivalenzpunkt der Anlage festgelegt? - Wirtschaftlichkeitsberechnung - Was ist bei der Einhaltung der Kriterien nach EWärmeG des Landes Baden Württemberg zu beachten?

31 Was befindet sich wo? Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe STB Ventilator Sichtfenster zur Anzeige der Betriebsparameter Brenner Gebläse Elektromotor Lösungsmittelpumpe Brenner Betriebsleuchte Abgasaustritt Verdampfer Kondensatauslass Wärmetauscher Gasbrennwertgerät Vor- und Rücklauf sowie Gasanschluss

32 Was wird bei der jährlichen Wartung an Arbeiten durchgeführt? Abgasweg kontrollieren + Abgasmessung Außerdem: - Anlagen- Wasserdruck prüfen - Schmutzfänger reinigen - Wasserdurchsatz kontrollieren - Betriebsdaten am Regler auslesen (Fehlerliste, Betriebsstunden, Brennerstarts, Abtauzyklen) Kondensatsyphon reinigen Luftregister reinigen Zahnriemen prüfen, ggf. wechseln Öl- Hydraulikpumpe Ölstand kontrollieren

33 Mikroprozessor GAWP - Funktions- und Kontrollparameter können abgefragt und verändert werden - z.b.: - Warmwassertemperaturen - Fehlercodes - zu geringer Wasserdurchsatz - Überschreitung der WW-temp. - Zündüberwachung - Verschmutzung der Lamellen Digitale Steuerung CCI - Steuerung der Wärmepumpe. Die wichtigsten Funktionen sind: - Steuerung von bis zu drei GAWP s - Programmierung der Betriebszeiten - Überwachung von Vor- und Rücklauftemperatur - modulierendes Zu- und Wegschalten bei Kaskadierung - Aufschaltung der Gebäudeleittechnik - Akustische und opt. Anzeige von Funktionsstörungen - Speicherung von Funktionsstörungen

34 Berechnung der Jahresarbeitszahl (JAZ) nach VDI Vorgaben: Heizsystem mit maximal 55 C Vorlauftemperatur und Trinkwasserbereitung Heizgrenztemperatur: 15 C; Normaußentemperatur -14 C Jahresarbeitszahl βh (Heizung) βh = (εn1 x Fϑ1 + εn2 x Fϑ2 + εn3 x Fϑ3) x F ϑ εn1 = 1,45.Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A-7/W35 Fϑ1 = 0,109.Korrekturfaktor nach Tabelle 4a VDI εn2 = 1,64.Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A2/W35 Fϑ2 = 0,626 Korrekturfaktor nach Tabelle 4a VDI εn3 = 1,65...Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A10/W35 Fϑ3 = 0,160.Korrekturfaktor nach Tabelle 4a VDI F ϑ = 1 Korrekturfaktor für abweichende Temperaturdifferenz Messung/Betrieb Damit ergibt sich für die JAZ (Heizung) βh der Wert von 1,45

35 Berechnung der Jahresarbeitszahl (JAZ) nach VDI Vorgaben: Heizsystem mit maximal 55 C Vorlauftemperatur und Trinkwasserbereitung Heizgrenztemperatur: 15 C; Normaußentemperatur -14 C Jahresarbeitszahl βw (Warmwasser) βw = (εn1 x 0,103 + εn2 x 0,903 + εn3 x 0,061) x F ϑ εn1 = 1,45.Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A-7/W35 εn2 = 1,64.Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A2/W35 εn3 = 1,65...Leistungszahl GAWP 35 LW aus OERTLI Unterlage (DIN EN 14511/DIN EN 255-3) bei A10/W35 F ϑ = 1 Korrekturfaktor für abweichende Temperaturdifferenz Messung/Betrieb Damit ergibt sich für die JAZ (Warmwasser) βw der Wert von 1,77 Es wird im Standardfall davon ausgegangen, dass die Wärmepumpe über das Jahr 82% der erzeugten Wärme für Heizzwecke und 18% für die Warmwasserbereitung zur Verfügung stellt. βh und βw werden anteilig verrechnet: βwp = 0,82 x βh + 0,18 x βw = 1,5

36 Wie wird der Bivalenzpunkt der Anlage festgelegt? Die Bestimmung der für das EWärmeG notwendigen Deckungsanteils der Wärmepumpe geschieht ebenfalls nach VDI Hierbei wird der Bivalenzpunkt ϑbiv (Außentemperatur), bis zu der die Heizlast ausschließlich durch die Wärmepumpe gedeckt wird, festgelegt. Unterhalb ϑbiv arbeitet der zweite Wärmeerzeuger teilparallel zur Deckung der Spitzenlast. Bei der von OERTLI vorgeschlagenen Dimensionierung (35% der Heizleistung durch die Wärmepumpe 65% der Heizleistung durch die Gas-Brennwerttechnik) wird der Bivalenzpunkt bei ca. 0 C liegen, was einer Deckungsrate von ca. 60% entspricht.

37 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 1. Technische Betrachtungen Ist- Zustand Gas Gas WP Gas+WP Technische Daten Hersteller Fremdkess. Oertli Oertli Oertli Oertli Produkt G XXX Optimat GSR 235 GAHP-A HT Gas Optimat GSR WP Gas+WP GAHP-A HT Wirkungsgrad % Gesamtleistung kw

38 2. Wirtschaftliche Betrachtungen Ist- Zustand Gas Gas WP Gas+WP Gas 2 WP Gas+WP Förderungen Investitionskosten Baustelleneinrichtung Demontage Kessel / Wärmepumpe Abgasanlage Warmwasserbereiter Heizung Zentrale Regelung Sonst Gesamtinvestition Netto Brutto

39 Errechnet sich durch: Jahresarbeit = kwh/a dividiert durch Heizwert = 10,4 kwh/m³ Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe Errechnet sich durch: Jahresarbeit = kwh/a dividiert durch Betriebskosten Heizwert = 10,4 kwh/m³ Vollbenutzungss dividiert durch h dividiert durch tunden Wirkungsgrad = 1,08 Gasverbrauch kwh/ Wirkungsgrad = 1, a Heizwert kwh/ 10,40 10,40 10,40 10,40 10,40 10,40 m³ Gasverbrauch m³/a Jahresarbeit (Konstant) kwh/ a Preis (aktuell) ct/k 5,66 5,66 5,66 5,66 5,66 5,66 Errechnet Wh sich durch: Heizkosten Kesselleistung /a KW mal Vollbenutzungsstunden 2750 h Errechnet sich durch: Kesselleistung = 30 KW mal Vollbenutzungsstunden = 3500 h Wartungskosten /a Betriebskosten Netto /a /a /a /a /a Errechnet /a sich durch: /a /a /a Brutto /a /a /a /a /a /a /a /a /a Gasverbrauch = 6310 m³/a mal Einsparung Netto /a /a Heizwert /a= 10,4 kwh/m³ /a Brutto /a /a mal /a /a Preis = 5,66 ct/kwh

40 136 kwh/m²*a

41 EWärmeG des Landes Baden Württemberg Regelt die Verpflichtung zur Nutzung erneuerbarer Energien auch für Altbauten (jedoch nur Wohngebäude), sofern der alte Heizkessel ausgetauscht wird. Diese Vorschrift ist 2010 in Kraft getreten. Im Neubaubereich besitzt das höherrangige EWärmeG des Bundes Gültigkeit. Bei bestehenden Wohngebäuden muss, wenn die Heizungsanlage erneuert wird, zehn Prozent des jährlichen Wärmebedarfes durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Für diese Maßnahme wird dem Betreiber 24 Monate Zeit gegeben. Ein Austausch der Heizanlage liegt vor, sofern der Kessel oder ein anderer zentraler Wärmeerzeuger als Kernkomponente ausgetauscht wird. Das Gesetz greift nicht beim Wechsel von einzelnen Etagenheizungen. Möglichkeiten zur Erfüllung der Anforderungen nach EWärmeG (BW) Zulässige erneuerbare Energieformen sind: Sonnenenergie (Solarthermie) Erdwärme (Geothermie /Wasser-Wasser-Wärmepumpen) Biomasse (Holzpellets, Scheitholz) Bioöl, Biogas Nutzung von Umweltwärme (Luft-Wasser-Wärmepumpen) Mit Brennstoffen angetriebene Wärmepumpen

42 EWärmeG des Landes Baden Württemberg Welche Möglichkeiten gibt es, die Anforderungen zu erfüllen? Sonnenenergie: Installation einer solarthermische Anlage mit einer Größe von 0,04 m² Kollektorfläche pro m² Wohnfläche. Erdwärme Elektro-WP (Erdsonden bzw. Erdkollektoren): JAZ > 3,5, Deckungsgrad der WP: 50% Biomasse: Einsatz einer wasserführenden Holzpelletsanlage bzw. eines wasserführenden Scheitholzkessels, Deckungsgrad 50%. Bioöl, Biogas: 10 Prozent Beimischung von Bioöl oder Biogas. Luft Elektro-WP (Nutzung von Umweltwärme) JAZ > 3,5, Deckungsgrad der WP: 50% Mit Brennstoffen angetriebene Wärmepumpen: Diese müssen eine JAZ > 1,3 und einen Deckungsgrad von 50% aufweisen. Alternativen, wenn keine Nutzung erneuerbarer Energie in Betracht kommt: Anschluss an ein Wärmenetz, das mit Kraft-Wärme-Kopplung oder erneuerbaren Energien betrieben wird. Einsatz einer Heizanlage mit Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW mit Gesamtwirkungsgrad > 70% und Stromkennzahl von mindestens 0,1) Bestehende Photovoltaikanlage jedoch nur, sofern der Platz für eine Solarthermische Anlage mehr vorhanden ist. Wärmeschutzmaßnahmen, mit erhöhten Standards gegenüber EnEV 2007 gestaffelt nach dem Baujahr des Gebäudes.

43 EWärmeG des Landes Baden Württemberg Was passiert, wenn der Betreiber kein Geld hat? Hier gilt die juristisch definierte unbillige Härte. Diese kann durch die persönlichen Umstände des Betreibers vorliegen. Unbillige Härte liegt auch vor, sofern der Aufwand unverhältnismäßig hoch ist. Zum Beispiel, wenn die Gesamtkosten der Solaranlage 2000 pro m² überschreiten. Umsetzung des Gesetzes, Nachweise und Kontrollen Wer überwacht die Pflichterfüllung? Der Eigentümer des Wohngebäudes ist verpflichtet, sich die Erfüllung der Anforderungen bzw. die ersatzweise Erfüllung der Anforderungen durch einen Sachkundigen bestätigen zu lassen. Vordrucke zur Nachweisführung können über abgerufen werden. Die Nachweise sind den Baurechtsbehörden vorzulegen. Sachkundige sind diejenigen, die auch zur Ausstellung eines Energieausweises berechtigt sind (Bauhandwerker, Heizungsbauer, Schornsteinfeger). Verstöße: Verstöße können je nach verletzter Plicht mit einem Bußgeld bis zu ,- belegt werden.

44 Gas-Absorptionswärmepumpe BAFA Förderung Voraussetzungen (nur für den Gebäudebestand): Wärmepumpe muss für die kombinierte Warmwasserbereitung und für die Bereitstellung des Heizwärmebedarfes konzipiert sein. Einbau eines Gaszählers Einbau eines (bzw. mehrerer) Wärmemengenzählers. Nachweis der JAZ, welche größer als 1,3 sein muss. Dieses ist mit Hilfe des Planers bzw. mit Hilfe von VDI Arbeitsblatt 4650 zu realisieren. Hierzu gehört auch die Ermittlung des sogenannten Bivalenzpunktes der Anlage, ab dem der zusätzliche Kessel nachheizt. Hierdurch kann die Deckungsrate der Wärmepumpe bestimmt werden. Die Förderung wird dann entsprechend der Deckungsrate gewährt. Nachweis des hydraulischen Abgleichs der Anlage Nachweis über die Anpassung der Heizkurve der Heizanlage an das Gebäude. Beispiel: Ein Bauvorhaben mit 15 Wohneinheiten soll im Gebäudebestand mit einer Gas- Absorptionswärmepumpe ausgestattet werden. Die Wohnfläche beträgt m². Laut BAFA wird eine gasbetriebene Absorptionswärmepumpe mit 20 /m² bezuschusst (= ). Der maximale Förderbetrag für 15 Wohneinheiten beträgt jedoch (Basisförderung). Die Deckungsrate der Wärmepumpe ergibt sich nach VDI zu 70%. Dementsprechend wird die Förderung auf (anteilig) reduziert.

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46 Gas-Absorptionswärmepumpe Zusammenfassung der Vorteile - Reduzierter Luftbedarf bei gleicher Leistung (ca. 50% weniger als Elektro WP) - Weniger Luft = reduzierte Schallemissionen - Einsparungen an Hilfsenergie (Ventilator) - Halber Durchsatz = 1/4 Druckverlust = 1/8 Leistungsaufnahme - Kaum bewegliche Teile, kaum Verschleiß - Kältemittel umweltneutral - Geringe Folgekosten - Stromkapazitäten werden für Produktion frei (Industrie) - Verringerung des CO 2 Ausstoßes - Heizleistung 35 kw - Vorlauftemperaturen bis 65 C ( HT-Version)

47 Gas-Brennwert-Absorptionswärmepumpe