Prof. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Laue IZW e.v.

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1 Erfahrungen mit Wärmepumpen im Altbau ein Beitrag zur Energieeinsparung und zum Klimaschutz DLR Workshop , Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Laue IZW e.v.

2 Raumheizung und Warmwassererzeugung in Deutschland mehr als 20 % des Primärenergieverbrauchs mehr als 30 % des Endenergieverbrauchs 85 % fossile Brennstoffe, vor allem Erdgas und Heizöl. ca. 25 % der gegenwärtigen CO 2 -Emissionen.

3 Wärmebedarf von Wohngebäuden

4 Hauptproblem für die wirtschaftliche und energie-effiziente Nutzung von Wärmepumpen in Altbauten mit konventioneller Wärmeerzeugung mittels Heizkessel und Radiatoren- Zentralheizung: hohe Vorlauftemperatur = hohe Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und senke = niedrigere Jahresarbeitszahl (= geringere Energie-Effizienz)

5 Beispiel denkmalgeschütztes Einfamilienhaus (Bauhaus) technische und wirtschaftliche Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Wärmepumpen

6 Denkmalgeschütztes Wohnhaus Keine Wärmedämmung der Außenhülle möglich

7 Austausch der ursprünglichen Guss-Radiatoren durch Konvektoren moderne Röhrenradiatoren Einbau einer monovalenten, konventionellen Wärmepumpe für Vorlauftemperaturen bis maximal 65 C möglich

8 Entsprechend dem langjährigen Gasverbrauch für Heizung und Warmwasser Nenn-Wärmeleistung der Wärmepumpe von ca. 20 kw erforderlich. ein bivalenter Betrieb Luft/Wasser Wärmepumpe + alte Gasheizung Auf Grund des Alters der Gasheizung nicht möglich. Mit vorgegebener Wärmeleistung monoenergetische Luft/Wasser Wärmepumpe nicht empfehlenswert

9 Im Grundstück nur Erdwärmesonden bis zur Tiefe von m möglich (Basis eines jungquartären Grundwasserleiters, die vorhandene Tonschicht darf nicht duchbohrt werden) 20 kw = 10 Sonden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Gartenerhaltung nicht möglich

10 keinerlei Bedenken gegen eine Brunnenanlage Probenentnahmen ergaben Kein Fe- bzw. Mn-Gehalt damit Grundwasser als Wärmequelle ohne Zwischenkreiswärmetauscher

11 Sondervertrag über die Lieferung elektrischer Energie für eine abschaltbare Zentralspeicherheizungsanlage mit Wärmepumpe Der verbilligte Strombezug innerhalb und außerhalb der Schwachlastzeit mit einer Sperrung von dreimal täglich für jeweils 2 Stunden erwies sich als energetischer und wirtschaftlicher Nachteil. Wurde rückgängig gemacht

12 EVI-Zyklus Heute kommen in Mitteleuropa für die Altbausanierung unter anderem Wärmepumpen mit Dampfzwischeneinspritzung EVI Enhanced Vapour Injektion Zyklus zum Einsatz

13 Ausgewählte Wärmepumpenanlage Wasser / Wasser Wärmepumpe mit Förder- und Schluckbrunnen ohne Zwischenkreiswärmetauscher 19,7 kw Nenn-Wärmeleistung Einstufiger Kältekreislauf Kältemittel R 407C Scrollverdichter Dampfzwischeneinspritzung (EVI Zyklus) Kombinations-Edelstahl-Ladespeicher für 300 l Trinkwasser und 650 l Heizungspuffer Maximale Heizungsvorlauftemperatur 65 C Maximale Trinkwasser-Temperatur 55 C.

14 . In einer ersten Optimierungsphase wurde die Trinkwassertemperatur auf 50 C (5 C Spreizung) die Heizungstemperatur auf 60 C (-10 C Außentemperatur) eingestellt. Die Anlage ist seit 20.Juli 2006 in Betrieb.

15 Jahresarbeitszahl: (Heizungsvorlauftemperatur <60 C) Wärmepumpeneinstellung Probelauf, nur Warmwasser Warmwasser + Heizung Warmwasser + Heizung, ohne Umwälzpumpe Zeit Arbeitszahl 3,20 3,45 3,56

16 Energieverbrauch Energieverbrauch Zeit System Endenergie Primärenergie kwh/a kwh/m 2 a kwh/a kwh/m 2 a Erdgas WP- Strom

17 CO 2 -Emissionen Zeit System CO 2 -Emissionen kg CO Erdgas D (0,514) Ka (0,481) E (0,48) WP-Strom 6,136,3 kg CO 2 /kwh 5.742,3 5,730,5

18 Wirtschaftlichkeit Investitonskosten hoch Betriebskosten niedrig: /a (Erdgas): 3.533, ( WP-Strom): 1.521,10

19 Bei der vorliegenden Anlage ergab sich folgende Aufteilung der Gesamtkosten Wärmepumpenanlage 40 % Brunnenanlagen, komplett 30 % Einbau und Montage, einschließlich Elektro-Installation (Zähler usw.) 30 % nur ca. 40 % der Kosten entfallen auf auf die Anlage 60 % auf die Wärmequelle und Installation.

20 Fazit Wärmepumpen bei der Altbausanierung aus energetischen, ökologischen und wirtschaftlichen Gründen förderungswürdig: zinslose Investitionskredite