Wärmepumpe- Umweltwärme für:

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1 Wärmepumpe- Umweltwärme für: Heizen, Lüften, Warmwasser, und Kühlung EOR-Tagung Dr. Jan Witt Stv. Geschäftsführer Dipl.- Ing. Wilhelm Reiners Vorsitzender HEA AK Lüftung und Klimatisierung Trend: Immer bessere Gebäudedämmung im Neubau 200 Jahresheizwärmebedarf in kwh/m 2 a WSchVO 1978 WSchVO 1984 WSchVO 1995 Die Anforderungen EnEV EnEV Passivhaus 2 1

2 Trend: Heizenergieverbrauch im Gebäudebestand sinkt Liter Heizöl pro Quadratmeter Wohnfläche Durchschnitt MFH-Wohngebäude 10 5 Niveau heutiger Neubauten Quelle: Techem, BMVBW 3 Trend: Neubau - Modernisierung Umsatz in Mrd. Euro Deutschland Modernisierungsmarkt Neubaumarkt R1 R Quelle: Stat. Bundesamtt 4 2

3 Trend EE im Strommix Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen an der Brutto-Stromerzeugung in Prozent EnEV-Bewertung 13,3 11,5 9,5 10,2 8,0 7,7 6,7 6,8 3,2 3,8 4,0 4,4 4,7 4,2 4,4 4,7 5, * 2007** Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen an der Brutto-Stromerzeugung * vorläufig ** 1. Halbjahr Quellen: VDEW, Statistisches Bundesamt 5 Wie funktionieren Wärmepumpen? Wärmepumpen nehmen die in der Umwelt gespeicherte Sonnenenergie auf und geben diese auf einem geeigneten Temperaturniveau an das Heizsystem ab. Heizwärme für Heizung und Warmwasser Kühlwärme für aktive Kühlung (Kühlwärme für passive Kühlung) 6 3

4 Betriebsarten einer Sole/Wasser-Wärmepumpe Quelle: Dr. Schiefelbein, Stiebel Eltron 7 Nutzung erneuerbarer Energie durch Wärmepumpen Wahl der Wärmequelle Kostenlose Wärme findet sich überall Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe schöpft die Heizwärme aus dem konstant temperierten Grundwasser, das auch im Winter Temperaturen von +8 C bis +12 C liefert. Die Erdreich/Wasser-Wärmepumpe (Sole oder direkt Verdampfung) bezieht ihre Wärme aus der im Erdreich gespeicherten Sonnenenergie, von 0 C bis +5 C Der Außenluft/Wasser-Wärmepumpe dient Außenluft als Energiequelle und das ganzjährig bei Temperaturen von +35 C bis 20 C. Der Abluftwärmepumpe (als Luft/Wasser, Luft/Luft oder Luft/Luft/Wasser) dient Abluft als Energiequelle und das ganzjährig mit ca. 20 C 8 4

5 Wärmequelle Erdreich Pufferspeicher Erdsonde Wärmepumpe Warmwasserspeicher 9 Wärmequelle Erdreich Erdsonden (Tiefenbohrung) In Erdbohrungen von bis zu 100 m werden druckbeständige Rohre eingebracht, in denen die Sole zirkuliert. Als Faustformel gilt: Heizleistung WP (kw) x 14 = Sondenlänge in Metern. Ausführung durch ein zugelassenes Bohrunternehmen. 10 5

6 Wärmequelle Erdreich Erdkollektoren (Flächenkollektoren) Erdkollektoren: druckbeständige Rohre, in denen Sole, ein Mix aus Wasser und Frostschutz, zirkuliert. (Alternativ wäre ein horizontal verlegter Direktverdampfer) Die Verlegetiefe der Rohre liegt (frostgeschützt) bei etwa 1,2 m unterhalb der Erdoberfläche. Ein Verlegeabstand zwischen den einzelnen Rohren von 0,6 m bis 0,8 m gewährleistet eine unbeeinflusste Vegetation. 11 Wärmequelle Außenluft Warmwasserspeicher Pufferspeicher Wärmepumpe 12 6

7 Wärmequelle Außenluft Luft/Wasser-Wärmepumpen für die Aufstellung in Innenräumen Nahezu jeder Kellerraum ist für den Einbau einer Wärmepumpe geeignet. Die Luftführung erfolgt über Luftkanäle bzw. Luftkanal-Schlauchsets (Zubehör). 13 Wärmequelle Grundwasser Voraussetzungen für die Grundwassernutzung Förder- und Schluckbrunnen. Abstand der Brunnen in Fließrichtung etwa 15 m. Wassermenge muss für eine Dauerentnahme bei maximalem Wärmebedarf ausreichen. Brunnen Angaben über Brunnenleistung und Wasseranalyse sowie eine Genehmigung der Wasserbehörde müssen vor Anlagenerrichtung eingeholt werden. 14 7

8 Wohnungslüftung als Zu- und Abluftsystem mit Wärmequellennutzung über die Abluft AB FO AB AU ZU FO ZU AU Heizg. zg. u/o u/o TWW AB AU FO AB FO ZU Brunnen ZU AU AB FO AU Abluftwärmepumpen mit der Wärmequelle Abluft als : -Luft/Luft-Wärmepumpe Zu- und Abluftsystem ZU -Luft/Wasser-Wärmepumpe -Luft/Luft/Wasser-Wärme- Heizg. u/o TWW Pumpe 15 Wohnungslüftung als Abluftsystem mit Wärmequellennutzung über die Abluft AB FO Hzg. u/ o TWW Abluftwärmepumpe mit Wärmequelle Abluft: Abluftsystem Luft/Wasser-Wärmepumpe 16 8

9 Integrierte Systeme inkl. Wärmepumpe 17 Quelle: Fraunhofer ISI Wärmepumpen vielfältige Einsatzoption Kombinierte Systeme mit Wohnungslüftung. Raumwärme und/oder Warmwasserversorgung. Nachträgliche wohnungsweise Modernisierung. 18 9

10 Marktentwicklung Heizungswärmepumpen Deutschland Anstieg Ölpreis im Vergleich zum Strompreis - Hauptsegment EFH (insges. ca. 10 Mio. EFH) - Zwei Drittel Erdreich; ein Drittel Luft/Abluft - Wachstum 2005: 47 %, 2006: 238 % - Marktanteil Heizung rund 2 %, im Neubau 15 % ab 2,7 kw Quelle: ZVEI, BWP-Absatzstatistik 19 Marktentwicklung Heizungswärmepumpen Schweiz untersch. Förderung der Kantone - Neubau 80 %; Sanierung 20 % - 40 % Erdreich; 52 % Luft/Abluft Wachstum 30 %; 2006: 16 %; - Marktanteil Heizung rund 30 %; im Neubau 60 %

11 Energetische Sanierung mit Wärmepumpen Reduktion Primärenergie zum Vergleichsystem Öl-Brennwertkessel mit Solaranlage Reduktion im PE-Bedarf 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 53% Typ. Sanierung 48% 41% 33% 22% 6% 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe 21 Energetische Sanierung mit Wärmepumpen Reduktion CO2-Emission zum Vergleichsystem Öl-Brennwertkessel mit Solaranlage Reduktion der CO2- Emission 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 25% 37% 46% 53% 58% 62% 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe 22 11

12 Kostenvergleich Heizungserneuerung Öl-NT-Kessel Einfamilienhaus Bestand 150 m² Wohnfläche Normwärmebedarf 13,5 kw; Qh=90 kwh/m²a Radiatoren 55 /45 Heizkreistemperaturen Öl-Brennwertkessel + Solar Sole-/Wasser- Wärmepumpe Luft-/Wasser- Wärmepumpe Investitionen EUR EUR EUR Energiekosten/ Betriebskosten 1502 EUR/a 950 EUR/a 1210 EUR/a Gesamtkosten (Kapitalzins 6 %) 2673 EUR/a 3148 EUR/a 2776 EUR/a Einsparung CO 2 gegenüber NT-Kessel 28 % 53% 34% 23 Kostenvergleich von Wohnungslüftungsanlagen ca. Anlagekosten für eine ventilatorgestützten Lüftungsanlage im Wohnungsbau System Kosten Anlagekosten Abluftsystem ohne WRG und ohne Bedarfsführung ca Abluftsystem mit Abwärmenutzung durch eine Abluft-WP ca * * incl. Warmwasserspeier Zu- und Abluftsystem mit WRG durch Wärmeübertrager ca * * (η`wrg = 80 %) Zu- und Abluftsystem mit Wärmeübertrager und Abluft-WP (L/L) ca spez. Investitionskosten pro eingesparte kwh/a 6,20 /( eingesparte kwh/a) 2,50 / (eingesparte kwh/a) Beispiel: EFH 150 m 2, q h 50 kwh/m 2 a Vergleichsbeispiel: solare WWB: ca. 4,50 / (eingesparte kwh/a) 2,30 / (eingesparte kwh/a) 2,10 / (eingesparte kwh/a) 24 12

13 Wirtschaftlichkeit von Wohnungslüftungsanlagen als Additive Maßnahme nur über die Energieeinsparung: Wirtschaftlichkeit nur bedingt bzw. kaum nach zuweisen als ganzheitliche Maßnahme aus Gebäude und Anlage: Wirtschaftlichkeit kann bereits bei statischer Bertachtung der Kosten erreicht werden als ganzheitliche/integrale Maßnahme, Gebäude, Anlage und Mensch unter Berücksichtigung der: - Gesundheit -Hygiene - Gebäudeschutz -Sicherheit -Lärm usw.: wirtschaftlich 25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und weiterhin viel Erfolg mit der Botschaft Die beste Energie ist gesparte Energie 13

14 Nutzung erneuerbarer Energie durch Wärmepumpen Einsatz Primärenergie Einheiten Einheiten Umweltwärme 100 Einheiten Heizwärme Einheiten Strom 27 Gebäudesanierung: CO 2 Emissionen Standort Deutschland Wärmepumpe Grundwasser Wärmepumpe Erdreich Wärmepumpe Luft Heizkreise 55 / 45 C 90 / 70 C Ölkessel neu Ölkessel alt 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 kg CO 2 je kwh Heizwärme Quelle: KfW-CO 2 -Gebäudesanierungsprogramm 28 14

15 Die Jahresarbeitszahl Praxisentwicklung Wärmequelle Jahresarbeitszahl Heizungs-Wärmepumpe Sole / Wasser 3 3,2 3,8 3,8 3,8 4,0 Luft / Wasser 2,5 2,7 3,0 3,0 3,0 3,2 Jahr Universität Klagenfurt Ermittlung der Jahresarbeitszahlen im Rahmen des Messnetzes zur praktischen Erprobung neuer Energietechniken Anfragen: Heizungserneuerung durch Wärmepumpen Liter Heizöl pro m² beheizte Wohnfläche 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Freistehende EFH 0, Baujahr Quelle: Modernisierungsanfragen Initiative Wärme+,

16 Anfragen: Heizungserneuerung durch Wärmepumpen Freistehende Einfamilienhäuser, alle Baualtersklassen (Zeitraum ) Altheizung Heizöl /Flüss.gas 56 % Erdgas 27 % Strom 8 %... Mit Heizungssanierung geplante oder bereits erfolgte Dämm-Maßnahmen (Mehrfachnennung möglich): oberste Geschossdecke / Dach 43 % Isolierglasfenster vorh. 70 % Außenwanddämmung 26 % Vorhandene Fußboden-/Flächenheizung (Wasser) 31 % 31 Energetische Sanierung mit Wärmepumpen Prinzip für den Vergleich Wärmepumpenanlage mit System Solarthermie + Brennwertkessel (Heizöl) Durchschnittlicher Verbrauch Heizenergie Durchschnittlicher Verbrauch Warmwasser 13 l/m² 2 l/m² Annahmen: Deckungsanteil Solaranlage für Warmwasser 50 % Jahresnutzungsgrad Brennwertkessel 90 % (Heizung und Warmwasser) Hilfsenergie für Kessel und Solarspeicher wird nicht hier berücksichtigt 32 16

17 Betriebsart passive Kühlung Wärmepumpe Passive Kühlung mittels zusätzlichen Wärmeübertrager Heizen passive Kühlung Quelle: Stiebel Eltron Dr. Schiefelbein 33 17