Institut für ZukunftsEnergieSysteme

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1 Institut für ZukunftsEnergieSysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Luisenthal Altenkesselerstr Saarbrücken Tel.: it-park Saar 1

2 Praxisbeispiele und Betriebserfahrungen Erdreich gekoppelter Wärmepumpen Ein paar Wärmepumpen Infos für Neulinge Antriebsarten von Wärmepumpen # el. Strom Kompressionswärmepumpen mit Elektromotor # Erdgas Kompressionswärmepumpen mit Gasmotor Antrieb Absorptionswärmepumpen Wärmequellen: - (Umgebungsluft) - (Abwärme) - Erdreich (Absorber, Sonden oder Brunnen) 2

3 Leistungsziffer = Wirkungsgrad der Wärmepumpe Wirkungsgrad Heizkessel= Heizwärme / Heizwert des verbrauchten Brennstoffs Leistungsziffer Wärmepumpe = Heizleistung / (elektrische) Antriebsleistung Jahresarbeitszahl = Heizenergie pro Jahr/ Antriebsenergie pro Jahr (ähnliche Bewertung COP = Coefficient of Performance) Temperaturabhängigkeit der Leistungsziffer T max Leistungsziffer = ca. 0, (T max T min ) 3

4 Energieflüsse bei Heizkessel und Wärmepumpe Heizkessel Wärmepumpe 4

5 Funktionsschema Kompressionswärmepumpe T D T V Butter Heizgitter Wirkungsgrad = 5

6 Funktionsschema Wärmepumpe mit Flächenabsorber Fußbodenheizung Erdreich- Absorber Wärmepumpe Vorteile: Bei Neubauten relativ einfach installierbar Quelle: Vaillant 6

7 Wärmequelle Erdreich- Flächenabsorber Absorberrohre vor Verfüllung Quelle: Vaillant 7

8 Funktionsschema Wärmepumpe mit Grundwasserbrunnen Fußbodenheizung Wärmepumpe Förderbrunnen Schluckbrunnen Vorteile: Hohe Energieerträge möglich Quelle: Vaillant 8

9 Funktionsschema Wärmepumpe mit Erdsonden Fußbodenheizung Wärmepumpe Erdsonde Sondenkopf Vorteile: auch für Altbau geeignet auch Kühlen im Sommer Quelle: Vaillant 9

10 Anlagenbeispiel Wärmepumpen Heizung und Kühlung 10

11 Anlagenerhebung im Saarland Insgesamt bis vor ca. 2 Jahren etwa 120 genehmigungsbedürftige Anlagen - Grundwasser - Erdreichabsorber - Sondenbohrungen - Bei einer Befragung nahmen ca. 50% der Betreiber teil (also ca. 60) davon 12 Flächenabsorber Anlagen 20 Brunnenanlagen 28 Erdsonden Anlagen 11

12 Anlagenverteilung im Saarland (ca. 60 Betreiber) 12

13 Wärmequellen und Wärmenutzungs- Kennwerte Heizleistung von Gebäuden im Winter: Neubau: ca. 4-5 kw / 100 m² Wohnfläche Altbau: ca kw / 100 m² Wohnfläche Möglicher Wärmeentzug aus dem Erdreich: Flächenabsorber: ca. 0,8 bis 4 kw / 100 m² Erdreich (8 40 W/ m²) von trockenem bis wassergesättigtem Boden Sonden : ca. 2 bis 8,5 kw / 100 m Tiefe (20 85 W/m) je nach Gesteinsart 13

14 Erdreich- Absorber (Kollektor-)Flächen der untersuchten saarländischen Anlagen Absorberfläche in m² Fläche Kollektor in m² Fläche Kollektor [m²] Großanlage Anlage Nr. 14

15 Nennleistung der untersuchten saarländischen Erdreich- Absorber Anlagen: Watt/m² normales Spektrum: 8-40 Nennleistung in W/m² konservative Auslegung sichert geringe Betriebskosten Nennleistung [W/m²] Anlage Nr. 15

16 Sondenlänge insgesamt bei saarl. Anlagen Sondenlänge in m insgesamt Sondenlänge (insgesamt) [m] ca. 100 m Anlage Nr m Großanlage 16

17 Erdsonden Nennleistungen in Watt / m zu große angenommene Nennleistung birgt in W/m Risiko hoher Betriebskosten Nennleistung [W/m] normales Spektrum: W/m Anlage Nr 17

18 Bilder von der Baustelle (Rohrverteiler Qualitäten) Rohrverteiler in Eigenbauweise Bastler professioneller Rohrverteiler ist vorzuziehen! 18

19 Bilder von der Baustelle (falsche und richtige Materialien) Messing- Bögen im Erdreich Bögen ersetzt durch HDPE Schweißmuffen 19

20 Betriebserfahrungen- I 12 intensiver befragte Betreiber: Gibt es weitere Heizsysteme im Haus? nein : 6 ja: 6, davon : # 1 Scheitholzofen # 1 elektr. Zusatzheizung in WP integriert # insgesamt 3 Wärmepumpen # Kachelofen mit Heizungsanschluss # 1 Solaranlage für Warmwasser/ Kachelofen # 1 Kleinwärmepumpe für Warmwasser aus Rücklauf der Fußbodenheizung 20

21 Betriebserfahrungen- II 12 intensiver befragte Betreiber: Genehmigungsprobleme: keine: 9 Wartezeit 3 Monate: 2 viele : 1 Zufriedenheit mit der Anlage: nicht zufrieden: 1 zufrieden erst nach Komplettaustausch nach 1 Jahr zzgl. Umwälzpumpe : 1 zufrieden / sehr zufrieden: 10 21

22 Betriebserfahrungen- III 12 intensiver befragte Betreiber: Würden Sie wieder eine Wärmepumpe installieren? nein: 1 ja, aber keine Brunnenanlage: 1 ja : 10 ( > 90 % ja ) Sind Messvorrichtungen vorhanden für: 1. aus dem Erdreich entnommene Wärmemenge oder Energieabgabe in Heiznetz? nein: 7 keine Angabe: 5 2. Sind ablesbare Temperaturfühler im Primärkreis oder Sekundärkreis installiert? ja: 6 nein: 4 keine Angabe: 2 3. Welche Daten lesen Sie ab bzw. führen Buch? elektr. Stromverbrauch: 8 keine: 3 Temperatur aus Erdreich: 1 4. Wird das Warmwasser auch über die Wärmepumpe erzeugt? ja: 9 nein: 3 22

23 Betriebserfahrungen-IV 12 intensiver befragte Betreiber Defekte / Probleme/ Kommentare: # Sehr viele Probleme überwiegend Garantie: 1 # 1500 für Ersatzpumpe Rest durch Versicherung gedeckt: 1 # Außenanschluss der Bohrungen (Soleverteiler) defekt: 2 (kostenlos) # Brunnenpumpe defekt (anfangs wurde aus Brunnen Sand mitgefördert) : 1 # Konstruktionsfehler: auf Garantie ersetzt: 1 # Relais defekt Ersatz ließ auf sich warten: 1 # Regelung falsch eingestellt (Auffrieren des Bodens): 1 # keinerlei Probleme: 3 # Wartung mit 30 /a billiger als Schornsteinfegergebühr 23

24 Betriebserfahrungen- V Stromverbrauch Wärmepumpe pro Jahr 19 bis 153 kwh / m² Wohnfläche /Jahr große Bandbreite! Stromkosten pro Jahr in / m² Wohnfläche/ Jahr 2,6 / 3,7 / 4,4 / 5,75 / 7,1 / 8,6 / 10 / (21) wobei die Werte 10 und 21 im gleichen Objekt (130 m² WF) in 2 verschiedenen Jahren anfielen. 24

25 Wo sollte der Stromverbrauch für die Wärmepumpe etwa liegen? 19,25,26, saarl. Anlagenbeispiele kwh el / m² WF /a Altbau 1970 / 20 Liter Haus / Radiatorheizung/ Jahresarbeitszahl JAZ = 3 3 Altbau 1990 / 10 Liter Haus / Fußbodenhzg. / JAZ 3,5 2 Neubau / 6,5 Liter Haus / Fußbodenhzg. / JAZ 4,5 1 Neubau / 4 Liter Haus / Fußbodenhzg. / JAZ 5,5 25

26 Fast 100 % der befragten saarländischen Geothermie Wärmepumpen Betreiber würden sich wieder dafür entscheiden! Vielen Dank für Ihr Interesse! 26

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