Praxiserfahrungen von Wärmepumpenanlagen und Solaranlagen

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1 Praxiserfahrungen von Wärmepumpenanlagen und Solaranlagen Dipl.-Ing.(FH) Erich Schulz Erich Schulz GmbH&Co.KG, Augsburg, Mitgliedsbetrieb der Innung SSHT Augsburg und FV SHK Bayern 1

2 Wärmepumpe! Die Heizung der Zukunft» Heizungswärmepumpen Technik, Voraussetzungen und Auslegung, Praxiserfahrungen» Das Prinzip der umgekehrte Kühlschrank» Investition und Betriebskosten die Kosten im Überblick auf Basis VDI

3 Das Problem für die Umwelt: Ausstoß von Kohlendioxid CO 2 - Emissionen in kg / Jahr Beispiel: Einfamilienhaus mit ca. 150 m 2 Wohnfläche Öl-Zentral Gas- Brennwert Luft- Wärmepumpe Sole- Wärmepumpe Wasser- Wärmepumpe 3

4 Das Problem für den Nutzer: Heizenergie für private Haushalte Preisentwicklung

5 Das Problem für den Nutzer: Heizenergie für private Haushalte Preisentwicklung

6 Die Lösung: Wärmepumpe und/oder Solar Die Heizung der Zukunft» Nutzung von bis zu 80% kostenloser Umweltenergie» derzeit effizienteste Form zur ganzjährigen Nutzung von Solarenergie» Nutzung regenerativer Energie aus Luft, Erdreich und Grundwasser und direkter Sonneneinstrahlung» hohe Leistungszahlen äußerst energieeffizienter Betrieb» Unabhängigkeit von fossilen Ressourcen (Öl oder Gas)» Die Energie-Einsparverordnung EnEV forciert quasi den Einsatz von Wärmepumpen und Solaranlagen» Die EnEV ist Gesetz und seit dem 01.Februar 2002 in Kraft Novellierung 2004, Neufassung 2007 und 2009 Fordert Überprüfung des Einsatzes regenerativer Energien bei neu zu errichtenden Gebäuden» Bei Neubauten Verpflichtung zum Einsatz regenerativer Energien laut EEWärmeG. 6

7 Das Prinzip: Der Prozess der Wärmepumpe elektrische Energie Verdichter Saugleitung (Arbeitsmedium gasförmig) Druckleitung Vorlauf Heizwärme Umweltwärme Verdampfer Expansionsventil Verflüssiger Rücklauf Einspritzleitung Flüssigkeitsleitung (Arbeitsmedium flüssig) 7

8 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Außenluft Die Technik: Wärmequelle Außenluft Heizwassertemperaturen bis 60 C Leistungszahlen bis 3,8 ( 2 C / 35 C ) Energiegewinn aus der Außenluft auch noch bei -20 C Ideale Einbindung thermischer Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung Vorteile für den Nutzer: Innen- oder Außenaufstellung Geeignet auch für Radiatoren (evtl. kritische Heizkörper austauschen) Einbau auch im Altbau sinnvoll Systemvoraussetzungen beachten! Betriebsweise richtig wählen! Monoenergetisch Bivalent parallel Praxiserfahrung: Geräuschentwicklung Dimensionierung, Auslegung auf ~ 50% des Wärmebedarfs 90% Jahresheizwärmebedarf (oft zu groß) Optimale hydraulische Einregulierung der Heizungsanlage, Ziel: Vorlauftemp. so niedrig wie möglich steigende Leistungsziffer Bivalent alternativ 8

9 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Erdreich Die Technik: Erdsonde oder Erdkollektor Leistungszahl bis 4,7 Vorteile für den Nutzer: Kompakte Bauweise Extrem robuste Wärmequelle Leiser Betrieb Heizen und Warmwasserbereitung Kühlung Praxiserfahrung: Ideale Einbindung Entlastung der Wärmequelle Leistungsziffer steigt, Vor Bohrung anzeigepflichtig! (Problem Wasserschutzgesetz) Ideale Einbindung der Solaranlage geologische Risiken Aufklären des Kunden / Nutzers Kosten für Wärmequelle - Tiefenbohrung - umfangreiche Erdarbeiten Kosten- / Nutzenanalyse erforderl. 9

10 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Erdreich vertikal 10

11 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Erdreich vertikal 4 Rohre Injektionsrohr Biegeradius 400 mm Sandbett 200 mm Zement-Opalitsuspension Bohrdurchmesser mm Auslegung ca. 50 W / m 11

12 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Erdreich Energiekorb 12

13 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Erdreich - horizontal Auslegung ca. 25 W / m² ACHTUNG! -großzügig auslegen wegen Einfluss des Nutzerverhaltens z.b. höherer Warmwasserverbrauch -erhebliche Kosten Erdarbeiten 13

14 Die Voraussetzungen: Wärmequelle Grundwasser Vorteile für den Nutzer: Höchste Effizienz = niedrigste Verbrauchskosten Kompakte Bauweise und leiser Betrieb Heizen u. Warmwasserbereitung Kühlung mit GW äußerst kostengünstig realisierbar (Gewerbe/Bürogebäude) Die Technik: Wärmequelle Grundwasser Leistungsziffer theor. bis 6 Praxiserfahrungen: Genehmigung Bohrung Geologisches Risiko ausreichende Grundwassermenge und Temperatur (Oberflächenwassereinfluss) Wasserqualität ( Verockerung, Korrosion ) Veränderung des Grundwasserspiegels Risikoaufklärung des Kunden / Nutzers Ideale Einbindungsvoraussetzungen für thermische Solaranlage 14

15 Solaranlage zur Unterstützung der Raumheizung 15

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18 Zusammenfassende Hinweise Neubau Bei der Auslegung des Heizsystems ist auf niedrige Vorlauftemperaturen zu achten. Es sollten bevorzugt Niedertemperaturheizsysteme wie Fußboden- oder Wandheizung zum Einsatz kommen (Neubau). Jedes Grad weniger bei der Vorlauftemperatur ergibt eine Einsparung von bis zu 2,5 % im Energieverbrauch der Wärmepumpenanlage. ALTBAU, bei bestehender Wärmeversorgung werden niedrige Vorlauftemp. begünstigt durch begleitende Maßnahmen wie: - Austausch von Fenstern - Reduzierung der Lüftungsverluste - Dämmung von Kellerdecke, oberste Geschossdecken, Dachstuhl und Fassaden Die vorgegebenen Einsatzgrenzen der Wärmepumpe müssen unbedingt eingehalten werden. Die Wärmepumpenauswahl erfolgt anhand der Gerätedaten und Leistungskurven Optimale Verhältnisse zur Einbindung einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsverteilung (Puffer- und Hochleistungswarmwasserspeicher ) Kosten- / Nutzensituation prüfen! Ökologisch sinnvoll (Umweltschutz) ökonomisch sinnvoll (Kundennutzen = Kundenzufriedenheit ) 18

19 Förderungen der BAFA: 19

20 Förderungen der BAFA: 20

21 Förderungen der BAFA: 21

22 Betriebskostenvergleich verschiedener Heizsysteme Nebenkosten ( ) Energiekosten inkl. Hilfsenergie ( ) Ölpreis Gaspreis Pellets Strompreis WP-Strom 7 ct / kwh 7 ct / kwh 4 ct / kwh 23 ct / kwh 15 ct / kwh 22

23 Gesamtkostenvergleich VDI 2067 Neubau Betriebsbedingte Kosten Verbrausgebundene Kosten Kapitalgebundene Kosten Pellets 3400 FW 2498 WPW 2358 Öl 3068 Gas 2706 WPL

24 Kostengruppen und Kostenarten Wärmepumpe für EFH 10 kw Neubau Zusammenstellung der Kosten Anschaffungskosten Nutzungsdauer in Jahren Kapitalzins 5% Jahreskosten /a Instandsetzung A. Kapitalgebundene Kosten A.1 Wärmeerzeuger mit Zubehör 8.200, ,02% 658 1% A.2 Feuerung mit Zubehör 0, % A.3 Verteiler- und Hausübergabestation 0, % A.4 Rohleitungen und Heizkörper 0, % A.5 Warmwasserversorgungsanlagen 1.800, ,36% 168 2% A.6 Raumlufttechnische Anlagen 0 A.7 Elektrische Anlagen, NT-Zähler, zus. Ve 1.800, ,02% 144 1% A.8 Zentrale Leittechnik für betriebstechnische Anlagen (ZLT-G) 0 A.9 Brennstofflag. ohne Bauko.Lagerraum 20 8,02% 0 A.10 Bauliche Anlagen, Brunnen, Erdleit , ,83% 350 1% A.11 Anschlusskosten (Gas, Fernwärme, Strom) 40 0,00% 0 1% A.12 Instandsetzung und Erneuerung 196 A.1 3 Sonstige (z.b. Schall- und Wärmeschutzmaßnahmen) A.14 B. Verbrauchsgebundene Kosten Zwischensumme A.1-A Brennstoff- bzw. Energiekosten einschl. Zinsko, Heizwärme B.1 kwh/a NT-Tarif 15 cent/kwh, Leistungsz B.2 Kosten für elektrische Hilfsenergie 50 B.3 Kosten für sonstige Betriebsstoffe B.4 Anfuhr- und Lagerkosten B.5 C. Betriebsgebundene Kosten Zwischensumme B.1-B C.1 Betätigung (Bedienung), Reinigung, Wartung 80 C.2 Kundendienst 0 Tankreinigung, Prüfung und zugehörige C.3 Versicherung C.4 Schornsteinfegegebühr, Emissionsüberwachung, Abgasverlustkontrolle 0 C.5 Heizkostenabrechnung 0 C.6 Ölschadenversicherung C.7 D. Sonstíge Kosten Zwischensumme C.1-C.7 80 D.1 Versicherung D.2 Abgaben und desgleichen D.3 Steuern D.4 Verwaltungskosten D.5 Gewinn*) D.6 E. Jahreskosten (Summe A,B,C,D)

25 Kostengruppen und Kostenarten Pelletskesselanlage für EFH 10 kw Neubau Zusammenstellung der Kosten Anschaffungskosten Nutzungsdauer in Jahren Kapitalzins 5% Jahreskosten /a Instandsetzung A. Kapitalgebundene Kosten A.1 Wärmeerzeuger mit Zubehör abzl. Förd 8.300, ,02% 666 1% A.2 Feuerung mit Zubehör 0, % A.3 Verteiler- und Hausübergabestation 0, % A.4 Rohleitungen und Heizkörper 0, % A.5 Warmwasserversorgungsanlagen 1.800, ,36% 168 2% A.6 Raumlufttechnische Anlagen 0 A.7 Elektrische Anlagen, NT-Zähler, zus. Ve 400, ,02% 32 1% A.8 Zentrale Leittechnik für betriebstechnische Anlagen (ZLT-G) 0 A.9 Brennstoffzuf., ohne Bauko.Lagerraum 2.400, ,02% 192 A.10 Bauliche Anlagen, Kamin, Lagerraum 4.200, ,83% 245 1% A.11 Anschlusskosten (Gas, Fernwärme, Strom) 40 0,00% 0 1% A.12 Instandsetzung und Erneuerung 165 A.1 3 Sonstige (z.b. Schall- und Wärmeschutzmaßnahmen) A.14 B. Verbrauchsgebundene Kosten Zwischensumme A.1-A B.1 Brennstoff- bzw. Energiekosten einschl. Zinsko, Heizwärme kwh/a Pelletspreis 4 cent/kwh, Wirkgr. 90% B.2 Kosten für elektrische Hilfsenergie inkl. Autom. Zündung 400 B.3 Kosten für sonstige Betriebsstoffe B.4 Anfuhr- und Lagerkosten 5% des halben Pelletsverbrauchs/a 26 B.5 C. Betriebsgebundene Kosten Zwischensumme B.1-B C.1 Betätigung (Bedienung), Reinigung, Wartung 150 C.2 Kundendienst 180 Tankreinigung, Prüfung und zugehörige C.3 Versicherung C.4 Schornsteinfegegebühr, Emissionsüberwachung, Abgasverlustkontrolle 120 C.5 Heizkostenabrechnung 0 C.6 Ölschadenversicherung C.7 D. Sonstíge Kosten Zwischensumme C.1-C D.1 Versicherung D.2 Abgaben und desgleichen D.3 Steuern D.4 Verwaltungskosten D.5 Gewinn*) D.6 E. Jahreskosten (Summe A,B,C,D) E.1 Bezogene Jahreskosten bezogen auf: E.2 25

26 Gesamtkostenvergleich VDI 2067 Altbau Betriebsbedingte Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Kapitalgebundene Kosten Pellets 5022 WPW 3370 Öl 5079 Gas

27 Kostengruppen und Kostenarten Wärmepumpe für EFH 20 kw Altbau Zusammenstellung der Kosten Anschaffungskosten Nutzungsdauer in Jahren Kapitalzins 5% Jahreskosten /a Instandsetzung A. Kapitalgebundene Kosten A.1 Wärmeerzeuger mit Zubehör , ,02% 930 1% A.2 Feuerung mit Zubehör 0, % A.3 Verteiler- und Hausübergabestation 0, % A.4 Größere Heizkörper f. krit. Räume 1.800, % A.5 Warmwasserversorgungsanlagen 1.800, ,36% 168 2% A.6 Raumlufttechnische Anlagen 0 A.7 Elektrische Anlagen, NT-Zähler, zus. Ve 1.800, ,02% 144 1% A.8 Zentrale Leittechnik für betriebstechnische Anlagen (ZLT-G) 0 A.9 Brennstofflag. ohne Bauko.Lagerraum 20 8,02% 0 A.10 Bauliche Anlagen, Brunnen, Erdleit , ,83% 286 1% A.11 Anschlusskosten (Gas, Fernwärme, Strom) 40 0,00% 0 1% A.12 Instandsetzung und Erneuerung 237 A.1 3 Sonstige (z.b. Schall- und Wärmeschutzmaßnahmen) A.14 B. Verbrauchsgebundene Kosten Zwischensumme A.1-A B.1 Brennstoff- bzw. Energiekosten einschl. Zinsko, Heizwärme kwh/a NT-Tarif 15 cent/kwh, Leistungsz B.2 Kosten für elektrische Hilfsenergie 100 B.3 Kosten für sonstige Betriebsstoffe B.4 Anfuhr- und Lagerkosten B.5 C. Betriebsgebundene Kosten Zwischensumme B.1-B C.1 Betätigung (Bedienung), Reinigung, Wartung 80 C.2 Kundendienst 0 Tankreinigung, Prüfung und zugehörige C.3 Versicherung C.4 Schornsteinfegegebühr, Emissionsüberwachung, Abgasverlustkontrolle 0 C.5 Heizkostenabrechnung 0 C.6 Ölschadenversicherung C.7 D. Sonstíge Kosten Zwischensumme C.1-C.7 80 D.1 Versicherung D.2 Abgaben und desgleichen D.3 Steuern D.4 Verwaltungskosten D.5 Gewinn*) D.6 E. Jahreskosten (Summe A,B,C,D) E.1 Bezogene Jahreskosten bezogen auf: 27

28 Kostengruppen und Kostenarten Ölkesselanlage für EFH 20kW Altbau Zusammenstellung der Kosten Anschaffungskosten Nutzungsdauer in Jahren Kapitalzins 5% Jahreskosten /a Instandsetzung A. Kapitalgebundene Kosten A.1 Wärmeerzeuger mit Zubehör 5.100, ,02% 409 1% A.2 Feuerung mit Zubehör 0, % A.3 Verteiler- und Hausübergabestation 0, % A.4 Rohleitungen und Heizkörper 0, % A.5 Warmwasserversorgungsanlagen 1.800, ,36% 168 2% A.6 Raumlufttechnische Anlagen 0 A.7 Elektrische Anlagen, 0, ,02% 0 1% A.8 Zentrale Leittechnik für betriebstechnische Anlagen (ZLT-G) 0 A.9 Öltankanl., ohne Bauko.Lagerraum 3.000, ,02% 241 1% A.10 Bauliche Anlagen, Lagerr., Kaminsan , ,83% 117 1% A.11 Anschlusskosten (Gas, Fernwärme, Strom) 40 0,00% 0 1% A.12 Instandsetzung und Erneuerung 127 A.1 3 Sonstige (z.b. Schall- und Wärmeschutzmaßnahmen) A.14 B. Verbrauchsgebundene Kosten Zwischensumme A.1-A B.1 Brennstoff- bzw. Energiekosten einschl. Zinsko, Heizwärme kwh/a Ölpreis-7 cent/kwh, Wirkgr. 95% B.2 Kosten für elektrische Hilfsenergie 160 B.3 Kosten für sonstige Betriebsstoffe B.4 Anfuhr- und Lagerkosten B.5 C. Betriebsgebundene Kosten Zwischensumme B.1-B C.1 Betätigung (Bedienung), Reinigung, Wartung 80 C.2 Kundendienst 140 C.3 Tankreinigung, Prüfung und zugehörige Versicherung 50 C.4 Schornsteinfegegebühr, Emissionsüberwachung, Abgasverlustkontrolle 90 C.5 Heizkostenabrechnung 0 C.6 Ölschadenversicherung C.7 D. Sonstíge Kosten Zwischensumme C.1-C D.1 Versicherung D.2 Abgaben und desgleichen D.3 Steuern D.4 Verwaltungskosten D.5 Gewinn*) D.6 E. Jahreskosten (Summe A,B,C,D)

29 Vielen Dank! 29