Berechnung der Jahresarbeitszahl von Elektro-Wärmepumpen / Richtlinie VDI 4650 Blatt 1. Dipl.-Ing. Rudolf Rill

Transkript

1 Berechnung der Jahresarbeitszahl von Elektro-Wärmepumpen / Richtlinie VDI 4650 Blatt 1 Dipl.-Ing. Rudolf Rill Mitglied im VDI und Deutschen Energieberater Netzwerk e.v. Beratung Planung Bauleitung Technische Gebäudeausrüstung Energieausweise Energieberatung Energiekonzepte Folie Nr. 1 Richtlinie VDI 4650 Blatt 1 Vorschau Geltungsbereich der Richtlinie Berechnung der Jahresarbeitszahl Beispiele Gebäude erfüllt ENEV 2002 Erdwärmepumpe Passivhaus/Energieeffizienzhaus Luftwärmepumpe Gebäude vor 2002 Luftwärmepumpe Fazit Folie Nr. 2 1

2 Richtlinie VDI 4650 Blatt 1 Geltungsbereich Gültig seit März 2009 Berechnung der Jahresarbeitszahl βwp für Elektro- Wärmepumpenanlagen (JAZ) Raumheizung und Warmwasserbereitung 100 kw Wärmeleistung Grundwasser, Erdreich und Luft Folie Nr. 3 Richtlinie VDI 4650 Blatt 1 Anwendung Ausgangswert für das Ermitteln vom Jahresenergieverbrauch Förderung effizienter Wärmepumpen im Marktanreizprogramm Förderung effizienter Wärmepumpen durch die KfW Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) fordert Mindest-Jahresarbeitszahl. Folie Nr. 4 2

3 Berechnung der JAZ 1 Basis für Berechnung Projektspezifische Angaben Herstellerangaben nach DIN EN / DIN EN Vorgaben nach VDI 4650 Empfohlenen Werte nach VDI 4650 Folie Nr. 5 Berechnung der JAZ 2 Projektspezifische Angaben Temperaturdifferenz am Verflüssiger im Betrieb Maximale Vorlauftemperatur im Betrieb Betriebsweise monovalent/monoenergetisch/bivalent Bivalenzpunkt bei bivalentem bzw. monoenergetischem Betrieb Anteil der Warmwasserbereitung am Gesamtwärmebedarf Folie Nr. 6 3

4 Berechnung der JAZ 3 Herstellerangaben Betriebsweise Grundwasser/Erdreich/Außenluft Nennleistung Leistungszahlen εn von Prüfstandsmessungen (Coefficient of Performance kurz COP). Temperaturdifferenz am Verflüssiger auf dem Prüfstand Warmwassertemperatur bei Prüfstandsmessung Folie Nr. 7 Berechnung der JAZ 4 Vorgaben gemäß VDI 4650 Heizgrenztemperatur HG bestehenden Gebäuden 15 C Gebäuden nach EnEV C Passivhaus oder KfW-Energiesparhaus C Folie Nr. 8 4

5 Berechnung der JAZ 5 Empfehlungen gemäß VDI /2 Quellentemperatur Erdsonde 2 C Erdwärmekollektor 0 C Direktverdampfung -1 C Wasser 10 C Folie Nr. 9 Berechnung der JAZ 6 Empfehlungen gemäß VDI /2 Korrekturfaktor Wärmequellenpumpe FP Erdreich 1,075 Wasser >20kW/10-20kW/<10kW 1,14/1,20/1,25 Wasser >20kW/10-20kW/<10kW mit Zwischenwärmetauscher 1,215/1,275/1,325 Alternative: Quotient aus Antriebsleistung Quellenpumpe und Wärmepumpe Folie Nr. 10 5

6 Berechnung der JAZ 7 Folie Nr. 11 Beispielrechnung 1/1 Angaben zum Projekt Name FBH, Erdwärmepumpe Adresse Mainz Heizgrenztemperatur HG 12 C, EnEV 2002 Vorlauftemperatur 35 C Rücklauftemperatur 28 C Warmwasserbereitung mit Heizungswärmepumpe Anteil Wärmebedarf 18% Folie Nr. 12 6

7 Beispielrechnung 1/2 Wärmequelle und Betriebsweise Wärmequelle Erdsonden-WP Zwischenwärmetauscher entfällt Quellentemperatur 2 C, VDI 4650 Normaußentemperatur -12 C Betriebsweise monovalent Bivalenzpunkt entfällt Vorlauftemperatur im Bivalenzpunkt entfällt Folie Nr. 13 Beispielrechnung 1/3 Auswahl der Wärmepumpe Wärmepumpenbezeichnung Sole/Wasser 1 Leistung (Auslegungspunkt) 10 kw Leistungszahl bei B0/W35 εn 4,2 Temperaturdifferenz am Verflüssiger (Prüfstand) 5 K Leistung der Quellenpumpe 0 W Bei Eingabe 0 wird mit FP = 1,075 gerechnet Folie Nr. 14 7

8 Beispielrechnung 1/4 Korrekturfaktoren Wärmequellenpumpe FP 1,075 Temperaturdifferenz am Verflüssiger F ϑ 1,020 Betriebsbedingungen Fϑ 1,113 Folie Nr. 15 Beispielrechnung 1/5 Ergebnisse Jahresarbeitszahl Heizbetrieb βh 4.44 Jahresarbeitszahl Warmwasserbetrieb βw 3.77 Gesamt-Jahresarbeitszahl βwp 4.30 Folie Nr. 16 8

9 Beispielrechnung 2/1 Angaben zum Projekt Name FBH, Außenluft-WP Adresse Mainz Heizgrenztemperatur HG Passivhaus o. Energiesparhaus C Vorlauftemperatur 35 C Rücklauftemperatur 28 C Warmwasserbereitung mit Heizungswärmepumpe Anteil Wärmebedarf 18% Folie Nr. 17 Beispielrechnung 2/2 Wärmequelle und Betriebsweise Wärmequelle Außenluft Zwischenwärmetauscher entfällt Quellentemperatur entfällt Normaußentemperatur -12 C Betriebsweise monoenergetisch parallel Bivalenzpunkt -5 C Vorlauftemperatur im Bivalenzpunkt entfällt Folie Nr. 18 9

10 Beispielrechnung 2/3 Auswahl der Wärmepumpe Wärmepumpenbezeichnung Luft/Wasser-WP Leistung (Auslegungspunkt) 5 kw Leistungszahl A-7/W35 εn 2,6 Leistungszahl A2/W35 εn 3,1 Leistungszahl A10/W35 εn 4,0 Temperaturdifferenz am Verflüssiger (Prüfstand) 5 K Folie Nr. 19 Beispielrechnung 2/4 Korrekturfaktoren Temperaturdifferenz am Verflüssiger F ϑ 1,020 Betriebsbedingungen, Tabelle 4c Fϑ1 (-12/-7/35) 0,151 Fϑ2 (-12/2/35) 0,853 Fϑ3 (-12/10/35) 0,049 Folie Nr

11 Beispielrechnung 2/5 Ergebnisse Jahresarbeitszahl Heizbetrieb βh 3,30 Jahresarbeitszahl Warmwasserbetrieb βw 3.38 Deckungsanteil α Wärmepumpe, Tab. 8 98% Gesamt-Jahresarbeitszahl βwp 3,17 Folie Nr. 21 Beispielrechnung 3/1 Angaben zum Projekt Name HK, Außenluft-WP Adresse Mainz Heizgrenztemperatur HG 15 C, Bestand vor 2002 Vorlauftemperatur 55 C Rücklauftemperatur 48 C Warmwasserbereitung mit Heizungswärmepumpe Anteil Wärmebedarf 18% Folie Nr

12 Beispielrechnung 3/2 Wärmequelle und Betriebsweise Wärmequelle Außenluft Zwischenwärmetauscher entfällt Quellentemperatur entfällt Normaußentemperatur -12 C Betriebsweise monoenergetisch parallel Bivalenzpunkt -0 C Vorlauftemperatur im Bivalenzpunkt entfällt Folie Nr. 23 Beispielrechnung 3/3 Auswahl der Wärmepumpe Wärmepumpenbezeichnung Luft/Wasser-WP Leistung (Auslegungspunkt) 10 kw Leistungszahl A-7/W35 εn 2,6 Leistungszahl A2/W35 εn 3,1 Leistungszahl A10/W35 εn 4,0 Temperaturdifferenz am Verflüssiger (Prüfstand) 5 K Folie Nr

13 Beispielrechnung 3/4 Korrekturfaktoren Temperaturdifferenz am Verflüssiger F ϑ 1,020 Betriebsbedingungen, Tabelle 4a Fϑ1 (-12/-7/55) 0,081 Fϑ2 (-12/2/55) 0,635 Fϑ3 (-12/10/55) 0,179 Folie Nr. 25 Beispielrechnung 3/5 Ergebnisse Jahresarbeitszahl Heizbetrieb βh 2,95 Jahresarbeitszahl Warmwasserbetrieb βw 3.38 Deckungsanteil α Wärmepumpe, Tab. 8 90% Gesamt-Jahresarbeitszahl βwp 2,5 Folie Nr

14 Beispielrechnung 4 Fazit Einfache Berechnung der Gesamt-Jahresarbeitszahl βwp Ergebnisse Gebäude EnEV 2002, FBH, Erdsonde 4,30 PH oder Energiesparhaus 40, FBH, Außenluft 3,17 Gebäude vor 2002, HK, Außenluft 2,50 Folie Nr. 27 Vielen Dank! Folie Nr