Wärmepumpen: Trends und Entwicklungen

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1 IES Wärmepumpen: Trends und Entwicklungen Institut für Energiesysteme NTB Campus Buchs NTB Campus St. Gallen Prof. Stefan Bertsch NTB Hochschule für Technik Buchs NTB Standort Chur mit Kooperationspartner HTW 1 1

2 IES Institut für Energiesysteme Inhalt Status heute Steigende Effizienz Sinkende Kosten Neuinstallationen stagnieren auf hohem Niveau Wohin geht die Reise? Integrierte Systeme Kombination von Wärmequellen Smart Buildings (Energiespeicher) 2 2

3 IES Institut für Energiesysteme Arten von Wärmepumpen Aussen aufgestellt Innen aufgestellt 3 3

4 IES Institut für Energiesysteme Arten von Wärmepumpen Wärmepumpen Boiler Split-Systeme 4 4

5 IES Institut für Energiesysteme Arten von Wärmepumpen Erdsonden Wärmepumpe Grundwasser Wärmepumpe 5 5

6 IES Institut für Energiesysteme Allgemein gilt Tiefe Vorlauftemperaturen verbessern die Effizienz Erdsonden und Grundwasser Anlagen haben eine bessere Effizienz als Luft-Wasser Wärmepumpen Einfache Analgen sind zu bevorzugen 6 6

7 IES Institut für Energiesysteme Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpen 7 7

8 IES Institut für Energiesysteme Das Wärmepumpen Testzentrum WPZ Normtests aller gängier Haushalts-Wärmepumpen ca. 70 WP pro Jahr getestet Veröffentlichung der Testresultate (ca 300) Bis 100 kw für Luft-Wasser WP Bis 200 kw für Sole-Wasser WP Homepage:

9 IES Institut für Energiesysteme Wärmepumpen Feldmessung Eine grosse Chance für den Eigner Im Auftrag des BFE werden Feldmessungen an Wärmepumpen durchgeführt. Der Kunde profitiert von: Online ersichtliche Anlagedaten (Stromverbrauch, Wärmeabgabe, Effizienz, ) Anlagenoptimierung nach 2 Jahren Ev. Zusatzfinanzierung durch kantonale Förderprogramme Bei Interesse oder Fragen:

10 IES Institut für Energiesysteme Trends der Zukunft Wärmepumpen Boiler Klein-Wärmepumpen und integrierte Geräte Minergie und Minergie-P Abwärmenutzung Luft-Luft WP Leistungsgeregelte Anlagen WP mit natürlichen Kältemitteln Propan Anlagen CO 2 Warmwassererwärmung Billig Wärmepumpen Wärmepumpen mit Photovoltaik oder Solarthermie Standardisierte Gross-Wärmepumpen

11 IES Institut für Energiesysteme Wärmepumpen Boiler Der Einbau rentiert sich in wenigen Jahren Der Aufstellraum (Keller) wird entfeuchtet Wärmepumpen Boiler brauchen nur 1/3 der Energie von Elektroboilern!

12 IES Institut für Energiesysteme Leistungsvariable Anlagen Bessere Effizienz Einfachere Einbindung Speicher können wegfallen Geringere Anforderungen ans Stromnetz Kleine Anlaufströme

13 IES Institut für Energiesysteme Integrierte Anlagen Lüftun Abwärme gs gerät Umgebungswärme Aussen Luft Opti-Ref

14 IES Institut für Energiesysteme Kombination Wärmepumpe mit Lüftungsanlage Kleinstwärmepumpe Lokaler Speicher Nutzung der Fortluft aus dem Bad

15 IES Institut für Energiesysteme Billig Wärmepumpen Wärmepumpen sind auch im Internet und im Supermarkt erhältlich Vorsicht vor Billigware Meist billige Komponenten Probleme beim Abtauen Oft als Klimaanlagen und nicht als Wärmepumpen ausgelegt Vorsicht beim Einbau Falsche Auslegung führt zu schlechter Effizienz / mangelndem Komfort Fachgerechte Installation bietet 10-20% Effizienzvorteil Neue Vorschriften (EnV)

16 IES Institut für Energiesysteme Kombination mit solarer Energie Empfohlene Lösung: Wärmepumpe mit Photovoltaik Physikalisch unabhängige Systeme Boiler als «Stromspeicher» Smart Building Günstige Lösung Netzeinspeisung möglich Alternative: Wärmepumpe mit Solarthermie Direkte Nutzung der Solarstrahlung Komplexere Einbindung

17 IES Institut für Energiesysteme Grossanlagen Grossanlagen und Anlagen in der Industrie Anergienetze Energierückgewinnung (z.b.: von Gewerbeanlagen)

18 IES Institut für Energiesysteme Empfehlung für WP Einbau Frühzeitig Planen Unabhängige Informationen einholen BFE Forschungsprogramme und EnergieSchweiz FWS Allgemeine Informationen zu WP's und u.a. das Qualitätslabel Wärmepumpen-System-Modul WPZ - Messdaten von Wärmepumpen Wärme- und Stromzähler einbauen

19 IES Institut für Energiesysteme Wärmepumpen Systemmodul Gemeinschaftsaktion von FWS, suissetec, Gebäude-Klima-Schweiz, SWKI und EnergieSchweiz Katalog von Systemen Zertifikat jeder Anlage Vergleichbare Offerten Kosten ca CHF im zweiten Jahr Ersparnis: ca 10-15% (2 Jahre gratis heizen)

20 IES Institut für Energiesysteme Quellen Wärmepumpen Testzentrum Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS Bundesamt für Energie EnergieSchweiz Herstellerunterlagen NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs Campus Buchs Campus St. Gallen HTW Chur (Kooperationspartner) 9471 Buchs 9013 St. Gallen 7004 Chur

21 Wärmepumpen Heizungen für den privaten Nutzer Wärmepumpen-Aufstellungen, Wärmequellen, Kombination mit Photovoltaik und Batterie Peter Schibli, Geschäftsführer Heizplan AG

22 Inhaltsverzeichnis Einleitung WP-Prinzip Wärmequellen Aufstellungs-Varianten Eigenstrom Projekte WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

23 Heizplan AG, Gams Gründung 1983 über 33 jährige Erfahrung Mitarbeiterstab anfangs 3 heute bis zu 35 Familienbetrieb - für die Zukunft gerüstet mit Stéphanie + Raphael Schibli Spezialisierung auf innovative Solar- und Wärmepumpentechnologie Photovoltaik / Solarthermie / Wärmepumpen / LED Alles aus einer Hand - vom Dach bis Keller WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

24 Wärme: Woher kommen wir? Wohin wollen wir? Komfort Systemtemperatur Wärme-? pumpen- systeme Effizienz CO 2 -Ausstoss WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

25 Heizen mit Wärmepumpe Wärmepumpen erzeugen aus 75% Umweltwärme mit Hilfe von 25% elektrischer Antriebsenergie = 100% Nutzwärme für Raumheizung und Warmwassererwärmung Vorteile: niedrige Energiekosten umweltschonend ausgereifte, bewährte und zuverlässige Technik in anspruchsvollem Design unabhängig von schwankenden Öl- und Gaspreisen WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

26 Prinzip der Wärmepumpe WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

27 Wärmequellen Luft Wasser Erdreich (Sole) einsetzbar bis zu 20 C geeignet für Sanierungen oder bivalenten Anlagen Aufstellung drinnen / draussen kostengünstigste Installation eine der effektivsten Wärmequellen hohe Temperaturen 7-12 C bewilligungspflichtig Bodentemperatur ganzjährig konstant Temperatur 8-10 C lange Lebensdauer ca. 100 Jahre bewilligungspflichtig WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

28 Luft/Wasser-Wärmepumpe aussen WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

29 Luft/Wasser-Wärmepumpe innen WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

30 Wasser/Wasser-Wärmepumpe zwei Brunnen müssen gebohrt werden: ein Förderbrunnen zur Entnahme ein Schluckbrunnen zur Wiedereinleitung des abgekühlten Wassers WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

31 Sole/Wasser-Wärmepumpe energieeffizient niedrige Verbrauchskosten flüsterleise kaum hörbar im Betrieb Komplette Heizanlage nur ein Gerät für Heizung, Brauchwarmwasser und Kühlung integriert WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

32 Eigenstromversorgung Carport inkl. Ladestation für E-Mobilität WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

33 Photovoltaik Varianten Aufdach Indach Flachdach Fassade

34 Fronius Batterie Leistungsstarke Lithium-Eisenphosphat Technologie Hoher Systemwirkungsgrad Notstromfunktion und Batterie nachrüstbar Lange Lebensdauer Kurze Ladezeiten Keine Abgabe von Sauerstoff oder Wasserstoffgas Nutzbare Kapazität 4.5 bis 12.0 kwh TESLA 3-phasig ca. ab Herbst 2016 verfügbar

35 Smart Meter Zur Erfassung des Stromverbrauchs im Haushalt Hohe Messgenauigkeit Optimiertes Energiemanagement Zusammen mit Solar Web übersichtliche Darstellung des Stromverbrauchs

36 Solar Web Aktuelle Anlagendaten jederzeit abrufbar Zur Visualisierung, Überwachung und Analyse Verwaltung von mehreren Anlagen Eigenverbrauchsdarstellung Regelmässige Reports

37 Solar Web App WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

38 Beispielanlage, Oberriet Anlage Wetter Tag 30 kwp bewölkt , 10:05 Uhr Der Autarkiegrad zeigt auf, zu welchem Anteil sich ein Haushalt selbst mit Strom aus der eigenen Solarstromanlage versorgen kann

39 Verbrauch ganzer Tag (15.03.)

40 PV-Anlage Indach, WP und Batterie, Frümsen Photovoltaik 11.2 kwp Wärmepumpe 13.1 kw Batterie 5.0 kwh WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

41 Datenauswertung WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

42 Projekte Flumroc AG, Flums

43 PV-Anlage Aufdach, Batterie + WP, Bad Ragaz Stefan Roos Photovoltaik 16.5 kwp Batterie erweitert auf 12 kwh

44 Luft/Wasser-Wärmepumpe mit PV, Sevelen Wärmepumpe 12.2 kw Photovoltaik 10.2 kwp WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

45 Sanierung des Holzkessels Luft/Wasser-WP mit Boiler, Speicher & PV, Steinach Wärmepumpe Photovoltaik EFH Photovoltaik Schopf 11.8 kw 11.2 kwp 14.0 kwp WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

46 Sanierung der Öl-Heizung Luft/Wasser-Wärmepumpe mit PV, Trogen Wärmepumpe 7.0 kw Photovoltaik kwp WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

47 Sanierung alte Solarthermie / Dachisolation / Dachfenster Erdsonden-WP mit Boiler, Speicher, PV + Batterie, Wittenbach alte Solarthermie Wärmepumpe 8.6 kw PV Indach 9.92 kwp Batterie 5.5 kwh WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

48 Sanierung der Öl-Heizung Erdsonden-WP, Speicher und PV, Wangs Wärmepumpe 13.0 kw Photovoltaik 9.36 kwp WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

49 «Wir zeigen es, wir leben es und wir setzen es auch um.» Die Energiewende hat bereits begonnen, wir müssen sie nur umsetzen! WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER

50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Alles aus einer Hand Beratung Planung Realisierung WÄRMEPUMPEN - HEIZUNGEN FÜR DEN PRIVATEN NUTZER Wärmepumpen Solarthermie Photovoltaik LED

51 Das attraktive Energieförderungsprogramm für Hausbesitzer 15. September 2016, Info-Veranstaltung Wärmepumpen, Diepoldsau Philipp Egger, Geschäftsleiter

52 Ziele der Energiepolitik bis 2020 Kanton St.Gallen Gesamtenergieeffizienz 20 Prozent erhöhen CO 2 -Emissionen 20 Prozent vermindern Erneuerbare Energien 20 Prozent abdecken Vision 2000-Watt-Gesellschaft Seite 2

53 Ziele der Energiepolitik bis 2020 Kanton St.Gallen 20% Erneuerbare sind erreichbar CO 2 -Reduktion auf gutem Weg Seite 3

54 Tätigkeitsbereiche Energieförderung Kanton / Gemeinden / Bund Energie und Bauen Erstberatung Minergie-Prüfung Energieprojekte Erneuerbare Energien Energie in Gemeinden Verluste Qg QV Eh Qh QT Kompetenzzentrum «Energie» Seite 4

55 Erstberatung am Telefon Themen Energiekosten senken Optimales Heizsystem Effiziente Haushaltsgeräte Angebote Energieförderung weitere Seite 5

56 Gebäudemodernisierung mit Konzept Für Einfamilienhäuser Für Mehrfamilienhäuser Dienstleistungsgebäude Schulen Die Schwerpunkte des Konzepts sind nutzungsabhängig. Mit dem Konzept zum Bonus für Ihr Gebäude. Seite 6

57 Anerkannte Beratende Verschiedene Fachrichtungen der Beratenden Umfassende und neutrale Beratung Einführungsschulung Liste der Beratenden auf Seite 7

58 Ablauf 1. Berater wählen 2. Gesuch einreichen Seite 8

59 Gebäudemodernisierung mit Konzept in drei Schritten Objektbegehung Kenndaten zum Objekt Ziele, Möglichkeiten und Bedürfnisse der Eigentümer erkennen Erarbeitung t Konzept Minimalinhalt in Wegleitung beschrieben Zusätzliche Inhalte möglich Besprechung Konzept Erläuterung Bericht Empfehlungen Weiteres Vorgehen Kontakt mit Eigentümer, Fragen Erster Schritt Zweiter Schritt Dritter Schritt Seite 9

60 Inhalt des Konzepts Situationsanalyse Ist-Zustand Massnahmen - Wirkung und Priorisierung Eignung und Ertrag Solarenergie Kostenschätzung Finanzierung Nächste Schritte Zusammenfassung Seite 10

61 Terminplan Sofortmassnahmen 0.1 Rollladenkästen dichten 0.2 Kippfenster schliessen 2017 Umsetzung 2030 Kurzfristige Maßnahmen 1.1 Kellerdecke dämmen 1.2 Estrichboden dämmen Mittelfristige Maßnahmen 1.1 Haushaltsgeräte ersetzen 1.2 Solarthermie Langfristige Maßnahmen 2.1 Fassade dämmen 2.2 Heizung ersetzen Seite 11

62 Beiträge Einfamilienhaus CHF Mehrfamilienhaus CHF Dienstleistungsbauten CHF Schulbauten CHF Seite 12

63 Umsetzungs-Bonus Seite 13

64 Umsetzungs-Bonus Einfamilienhaus CHF Mehrfamilienhaus CHF z.b. Sonnenkollektoren oder Ersatz fossile oder Elektroheizung durch Wärmepumpen Ab 2017 auch für Maßnahmen an der Gebäudehülle. Seite 14

65 Ausgangslage Einfamilienhaus in Holzständer-Bauweise Das Gebäude wurde 1959 in Gossau erstellt. Das Gebäude verfügt über eine Energiebezugsfläche von 160 m 2. Effizienz der Gebäudehülle: GEAK- Stufe G Seite 15

66 Energieverbrauch Vergleich schaffen 20 Liter Öl pro m2 im Jahr gleiche Epoche IST SOLL Neubau Minergie Minergie-A Seite 16

67 Modernisierung 1. Dach Zwischensparrendämmung 12 cm 2. Estrichboden Zwischenkonstruktionsdämmung mit 18 cm Aussenwand Ausdämmung der Holzkonstruktion mit und zusätzlicher Aussendämmung von 10 cm Boden Dämmung der Kellerdecke 15 cm Seite 17

68 Ergebnis Der Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser wurde nach der Modernisierung um mehr als zwei Drittel reduziert. Pro m 2 und Jahr werden weniger als 5 Liter Heizöl benötigt. Gesamtenergie Effizienz: GEAK- Stufe B Seite 18

69 Nachfolge Gebäudeprogramm 2017 Zwei Fördermassnahmen Sanierung in umfangreichen Etappen Reduktion Heizwärmebedarf Wärmedämmung Fassade, Dach, Wand und Boden gegen Erdreich Seite 19

70 Erneuerbare Energien Sonnenkollektoren Ersatz fossile Heizungen Holzfeuerungen Wärmenetze / Anergienetze Seite 20

71 Sonnenkollektoren Die gewonnene Wärme lässt sich vielseitig nutzen: Wassererwärmung im EFH Vorwärmung des Warmwassers im MFH Heizungsunterstützung Duschen Sie mit der Sonne. Seite 21

72 Beiträge Einfamilienhaus Anlagen ab 3m² bis 10m² pauschal CHF Zusätzlich CHF pro m² ab 10m² Erweiterung der Kollektormodule CHF pro m² Seite 22

73 Beiträge Ersatz von Elektroboilern Pauschal CHF pro anrechenbarem Boiler Möglichkeiten der neuen Warmwasser Erzeugung: - Wärmepumpenboiler - Sonnenkollektoranlage oder Einbindung ins Heizsystem: - Holzfeuerung - Fernwärme - Wärmepumpe Technologietransfer Ersatz Elektroheizung Seite 23

74 Ersatz fossile Heizungen Finanziell unterstützt werden: Ersatz Kohle-, Öl- und Gasheizungen durch eine Wärmepumpe Erstellen Wärmeverteilsystem Installation Messgerät für die Wärmepumpe Seite 24

75 Ersatz durch effiziente und leise Wärmepumpen Bei Luft-Wasser Wärmepumpe gelten erhöhte Anforderungen an den Lärmschutz. WP-Systemmodul oder Gütesiegel mit Mindestanforderung an den COP (Arbeitszahl) 100 Prozent vom Wärmebedarf (Heizung und Warmwasser) oder zusätzliche erneuerbare Quelle Seite 25

76 Effizienter Einsatz von elektrischer Energie Heizsystem elektrische Energie elektrische Widerstandsheizung Raumwärme Umweltwärme elektrische Energie Wärmepumpe Raumwärme Seite 26

77 Ersatz Elektroheizung Energetisch ineffiziente Heizung Entspricht nicht mehr dem Stand der Technik Frühzeitiger Ersatz sinnvoll Im Neubau bereits verboten Wird eine Elektroheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt, lässt sich der Strombedarf fürs Heizen um bis zu 75 % reduzieren. Seite 27

78 Beiträge Luft-Wasser WP ab CHF Sole-Wasser WP ab CHF Erstellung Wärmeverteilsystem EFH CHF MFH CHF pro WE Installation Messgerät WP CHF Technologietransfer Ersatz Elektroheizung Seite 28

79 Stand der Gesuche ( ) Ersetzte Wärmeerzeugungen Effizienzmessung Elektro Kohle Nachrüstung Gas Öl 48 9 mit WP Seite 29

80 Stand der Gesuche ( ) Ersetzte Wärmeerzeugungen Wärmepumpen-Typ Elektro Kohle Gas Wasser-Wasser Sole-Wasser Öl Luft-Wasser Seite 30

81 Anergienetze Neu- und Ausbau von Rohrsystemen zur Verteilung von Abwärme aus Abwasser Grundwasser Dienstleistungsbauten Serverräumen Wärmenetze mit Temperaturen von rund 8 bis 20 C. Idealerweise für die Versorgung von Gebäuden mit Wärmepumpen. Seite 31

82 Strom produzieren Photovoltaik Anlage Eigenverbrauch steigern Überschüsse einspeisen Seite 32

83 Nationale Energieförderung Photovoltaikanlagen Für kleine und mittlere Anlagen empfiehlt das BFE die Einmalvergütung. Kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) 30 kwp Für 1 kwp sind 6 bis 8 m² Fläche erforderlich. Eine übliche PV-Anlage eines EFH leistet rund 5 kwp auf einer Fläche von etwa 35 m². 10 kwp Wahlrecht zwischen KEV und EIV Einmalvergütung (EIV) 2 kwp Keine Förderung unter 2 kwp Seite 33

84 sonnendach.ch Das Potenzial bei Ihnen zu Hause Seite 34

85 Besuchen Sie uns auf