Buderus Wärmepumpen Wärmepumpen: Standard-, Hybrid- und Splitanlagen

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1 Wärmepumpen: Standard-, Hybrid- und Splitanlagen

2 Wärmepumpen sind: in hohem Maß ökologisch extrem wirtschaftlich zukunftssicher unabhängig von Gas und Öl beruhigend sicher 2

3 Förderung regenerativer Energien - Marktanreizprogramm BundesAmt Für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Internet: 3

4 Beispielrechnung : Leistungszahl Antriebsleistung 25 % = 1 kw Wärmezufuhr von Wärmequelle, z.b. Erde 75% = 3 kw Nutzbare Wärmeleistung 100% = 4 kw Wärmeleistung ε = COP = = = 4 Antriebsenergie 4 kw 1 kw 5

5 Aufbau einer Wärmepumpenanlage Die Hauptbestandteile einer Wärmepumpe sind: Eine geeignete Wärmequelle Die Wärmepumpe Pufferspeicher Ein Heizsystem mit möglichst niedrigen Systemtemperaturen 7

6 Bauaustrocknung Durch die hohe Feuchtigkeit im gesamten Baukörper ist der Wärmebedarf des Hauses in den ersten beiden Heizperioden erhöht Die Wärmepumpe ist nicht ausgelegt für den erhöhten Wärmebedarf während der Bauaustrocknung Deshalb muss der zusätzliche Wärmebedarf mit speziellen, bauseitigen Geräten erfolgen Bei Sole/Wasser Wärmepumpen sollte deshalb immer ein Elektro-Heizstab installiert Fa. Grasegger und betrieben werden, um die Fa. Grasegger Bohrung nicht zu überlasten 8

7 Auslegung einer Wärmepumpe 1. Schritt: Leistung ermitteln 2. Schritt: Vorlauftemperatur bestimmen 3. Schritt: Wärmequelle festlegen 4. Schritt: Wärmepumpe auswählen 5. Schritt: Hydraulischer Aufbau 9

8 Auswahl der Wärmpumpe Die Geräteleistung ist abhängig von: Der Betriebsweise der Wärmepumpe Der Wärmequelle Der Heizlast des Gebäudes Den Systemtemperaturen für die Heizung Der Warmwassermenge 10

9 Zusätzlicher Leistungsbedarf Heizleistung Warmwasser in Ein- und Zweifamilienhäusern Zuschlag ca. 0,2 kw / Person Aufschlag für EVU - Sperrzeiten Erfahrungswerte: 12

10 Festlegung Wärmepumpenleistung Berechnungsbeispiel Heizlast des Hauses Wärmebedarf Warmwasser 5 Personen Summe = 8 kw 1 kw 9 kw Sperrzeit des EVU - 4 Stunden 9 kw x 1,10 = 9,9 kw 13

12 Vorlauftemperaturbestimmung Experimentelle Ermittlung in der Heizperiode Während der Heizperiode werden die Vor- und Rücklauftemperatur bei vollständig geöffneten Thermostatventilen solange abgesenkt, bis sich eine Raumtemperatur von ca C einstellt 15

14 Welche Wärmequelle nehme ich? Erdwärme Wasser Luft Diese Energiequellen können für die Beheizung und Warmwasserbereitung nutzbar gemacht werden 17

15 Welche Wärmepumpe nehme ich? Sole / Wasser Wärmepumpe Erdkollektorfläche ausreichend? Bohrung für Erdsonde erlaubt? Wasser / Wasser Wärmepumpe Grundwasseranalyse? Genehmigung? Luft / Wasser Wärmepumpe Abluftwärme? Wechselnde Temperaturen der Wärmequelle? Schallschutz? 18

16 Wichtige Kriterien zur Wahl der Wärmequelle: Grundstücksgröße Bodenbeschaffenheit Lage des Grundstücks (eben, Hang-Lage) Zugänglichkeit (z.b. für Bohrgeräte) Genehmigungsfähigkeit (z.b. Grundwassernutzung) Investitionsbereitschaft 19

17 Die Entzugsleistung der Wärmequellen Die nutzbare Umweltwärme wird Entzugsleistung genannt. Bei der Planung muss die Wärmequelle berücksichtigt werden. Erdsonden ca. 50 W pro Meter Erdkollektoren ca. 25 W/m 2 Wasser ca. 5 W pro Liter und Stunde Luft kann aufgrund der Temperaturschwankungen nicht festgelegt werden 20

18 Wärmequelle Wasser Wasser hat eine konstante Temperatur von ca C, ganzjährig Die Brunnenanlage - Förder- und Schluckbrunnen haben nur einen geringer Platzbedarf Genehmigungspflichtig Nicht in Wasserschutzgebieten einsetzbar Wasseranalyse erforderlich Wasser muss in ausreichender Menge dauerhaft verfügbar sein (24 h Pumpversuch) 21

19 Wärmequelle Wasser Wasseranalyse einholen Beispiel Plattenwärmetauscher aus Wärmetauscher-Set Edelstahl Zulässige Konzentrationen müssen eingehalten werden Regelmäßige Untersuchung des Wassers notwendig 22

20 Wärmequelle Luft Wärmequelle ist die Außenluft Wärmequelle kostenlos und überall verfügbar Einfach zu realisieren Bivalente Betriebsweise - Kombination mit weiterem Wärmeerzeuger, meist E-Heizstab (monoenergetische Betriebsweise) 23

21 Wärmequelle Luft Jahresmitteltemperaturen Hof 6,4 C Essen 9,6 C Hamburg 8,6 C Frankfurt 9,7 C Berlin 9,4 C München 9,2 C Stuttgart 9,5 C 24

22 Betriebsart monoenergetisch oder bivalent Stun nden/jahr Heizstunden: 7561 h/a 1800 Bh für HZ +200 Bh für WW Dimensionierung Bivalenzpunkt Total: 8760 h getaktete Außentemperatur [ C] Zusatzheizung: Ta < ca.- 5 C Stunden pro Jahr Gauß'sche NV 475 h (Quelle: DWD, gemessen In Frankfurt/Main 2001) 25

23 2. WE Heizleistung (kw) Wärmepumpe Normaussentemperatur -16 C -12 C -10 C x Bivalenzpunkte D / A -4 C bis -7 C -3 C bis -6 C -2 C bis -5 C Luftemperatur ( C) x WPL 18 (2 Verdichter) WPL 14 (2 Verdichter) WPL 12 (1Verdichter) WPL 10 (1 Verdichter) 26

24 Deckungsanteil einer Wärmepumpenanlage in Abhängigkeit vom Bivalenzpunkt und der Betriebsweise 27

25 Entwicklung des Wärmepumpenabsatzes Typ Luft/Wasser (Monoblock) (Anteil Heizungs-WP) 24,1% 25,4% 30,0% 40,1% 44,0% 45,0% 33,7% 35,5% 37,7% Luft/Wasser (Splitt) (Anteil Heizungs-WP) 18,9% 21,7% 25,2% Wasser/Wasser (Anteil Heizungs-WP) 11,1% 11,0% 8,0% 7,0% 7,3% 6,9% 5,5% 4,8% 4,6% Sole/Wasser (Anteil Heizungs-WP) 64,8% 53,1% 57,4% 48,8% 45,2% 44,5% 38,3% 33,6% 27,8% Sonstige (Anteil Heizungs-WP) 10,5% 4,6% 4,1% 3,6% 3,7% 3,6% 4,4% 4,6% Heizungs-WP Warmwasser-WP Reversible WP Gesamt

26 Entwicklung des Wärmepumpenabsatzes in Stück Luft/Wasser (Monoblock) Wasser/Wasser Sole/Wasser sonst. Heizungs-WP Warmwasser-WP Reversible WP 29

27 Entwicklung des Wärmepumpenabsatzes in % 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% Luft/Wasser Wasser/Wasser Sole/Wasser sonst. Heizungs-WP 10,0% 0,0%

28 Entwicklung des Luft/Wasser-Wärmepumpenabsatzes Monoblock Split 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Monoblock Split 31

29 Auswahl der Wärmpumpe Bei der Auswahl der Wärmepumpe WPL ist folgendes zu berücksichtigen: Vorlauftemperaturen < 60 C Örtliche Gegebenheiten Luft/Wasser Wärmepumpe Außenaufstellung Standort, Geräuschausbreitung, Luftzufuhr, Zugänglichkeit, Windverhältnisse Luft/Wasser Wärmepumpe Innenaufstellung Wandöffnungen, Platzbedarf, Einbringung, Luftführung, Zugänglichkeit Energie für die Abtauung aus dem Pufferspeicher 32

30 Innenaufstellung Wärmepumpe mit Luftkanälen Pufferspeicher Warmwasserspeicher 33

31 Außenaufstellung Wärmepumpe WPL A HMC 20 Pufferspeicher Wärmepumpe VL- RL- der Wärmepumpe Steuer- und Fühlerleitung 2 Lastleitungen (Verdichter, Heizstab) Pufferspeicher und Warmwasserspeicher Warmwasserspeicher 34

32 Sole / Wasser Wärmpumpen Ins Erdreich eingelassene Erdsonden liefern die Wärme Bereits nach 7 Metern Tiefe ist die Temperatur nahezu konstant bei 6 10 C - ganzjährig Durch die Bohrung ist nur ein geringer Platzbedarf notwendig Wartungsfrei Genehmigungspflichtig Im Sommer Kühlfunktion möglich 35 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

33 Projektzeitrahmen Bohrung / Geologie + Unterlagen Genehmigung Baustellenvorbereitung Erdsonde / Verfüllung 1-5.Tag Ø 45.Tage ( Tage) Tag Tag Gesamtlaufzeit in der Praxis ca Wochen 75.Tag Tag 72.Tag Abnahme & Einweisung Anbindung an Wärmepumpe Anbindung an Gebäude 36 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

37 Grundlagen Flächenkollektor Verlegeabstand beachten (Anhaltswert: 0,8 m bei DN32) Verlegetiefe: 1,0-1,5 m (mindestens 0,2 m unter der Frostgrenze) Grenzbebauungsabstand einhalten Wasser- und Abwasserleitungen sind mit ausreichendem Abstand zum Kollektor zu verlegen Einzelne Kreise sollten nicht länger als 100 m sein 40 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

38 Weitere Erdwärmesysteme Erdwärmekörbe Grabenkollektoren Spiralkollektoren Flächenkollektor 41 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

39 Warmwasserbereitung Die von verschiedenen Speicherherstellern angegebenen Normdauerleistungen sind für die Auswahl des Speichers für den Wärmepumpenbetrieb kein alleiniges Kriterium. Maßgebend für die Auswahl des Speichers sind: Die Größe der Tauscherflächen Die Konstruktion der Wärmetauscher Die Anordnung der Wärmetauscher Die Heizleistung der Wärmepumpe bei maximaler Wärmequellentemperatur (z.b. Luft +35 C) muss übertragen werden können Zubehör: Elektro-Heizstäbe 42

40 Wärmepumpenleistung in Abhängigkeit der Wärmequellentemperatur 21kW WPL 31 A WPL 25 A WPL 18 A WPL14 A WPL 12 A WPL 10 A -- WPL 7 A Bei der Auslegung des Brauchwarmwasserspeichers muss die Heizleistung bei maximaler Wärmequellentemperatur aus dem Heizleistungsdiagramm der Wärmepumpe entnommen werden!!! 35 C Wärmetauscher nach maximaler Heizleistung auslegen!!! 43

41 Aufgaben eines Pufferspeichers Optimierung des Betriebsverhaltens Einhaltung von Betriebsbedingungen Der Pufferspeicher ist zwischen Heizsystem und Wärmepumpe eingebaut Längere Betriebszeiten und somit ein geringeres Takten der Wärmepumpe Energiespeicher für die Abtauung bei Luft-Wasser-Wärmepumpen Förderung 44

42 Speicherbare Wärmeenergie Q ρ c ϑ = V cp Es lässt sich desto mehr Wärmeenergie speichern: je größer das Volumen ist je größer die Temperaturdifferenz ist, d.h.: je geringer die Rücklauftemperatur ist je höher die maximale Speichertemperatur ist 45

43 Gut gerüstet in die Zukunft Faktoren, die den Einsatz regenerativer Systeme begünstigen: Niedrige Systemtemperaturen Hydraulischer Abgleich des Wärmeverteilsystems, dadurch niedrige Rücklauftemperaturen Pufferspeicher, um: Taktbetrieb zu vermeiden überschüssige Wärme aufzunehmen optimale Betriebsbedingungen zu gewährleisten Förderung 46

44 Für jede Anwendung eine Antwort Logatherm WPS 6 bis 60 kw Logatherm WPL 6 31 kw Logatherm WPLSH Hybrid 2 25 kw Logatherm GWP 41 kw Logatherm WPT 270 Liter Logatherm WPLS 7,5 12 kw 49

45 Vorteile einer Wärmepumpenanlage Möglichkeit der Außenaufstellung Kompaktgeräte benötigen eine geringe Aufstellfläche Kein Brennstofflagerraum erforderlich Kein Wohnraumverlust durch einen Schornstein Kein ausgebauter Heizungsraum erforderlich Mit Sole/Wasser- und Wasser/Wasser- Wärmepumpen kann über die Wärmequelle das Gebäude im Sommer sehr günstig gekühlt werden Mit reversiblen Luft/Wasser-Wärmepumpen kann das Gebäude im Sommer gekühlt werden 62 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,