EnBau : MONITOR. Einsatz von Wärmepumpen in Nichtwohngebäuden - Arbeitspapier - Bearbeiter Dipl.-Ing. C. Hoffmann Prof.-Dr.-Ing. K.

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1 EnBau : MONITOR Einsatz von Wärmepumpen in Nichtwohngebäuden - Arbeitspapier - Bearbeiter Dipl.-Ing. C. Hoffmann Prof.-Dr.-Ing. K. Voss Bergische Universität Wuppertal, b+tga Pauluskirchstrasse 7 D Wuppertal Wuppertal, Dezember 2005

2 1 Einleitung In einigen Nichtwohngebäuden des Förderkonzeptes Energieoptimiertes Bauen sind Wärmepumpen Bestandteil des Energiekonzeptes. Bei vier Gebäuden sind dies Abluftwärmepumpen, bei fünf Gebäuden werden Wärmepumpen in Verbindung mit der Nutzung von Umweltwärme und -kälte eingesetzt. Ziel dieses Textes ist es zunächst zu klären, warum in den einzelnen Projekten Wärmepumpen eingesetzt wurden und wie diese jeweils in das Energiesystem eingebunden sind. Anhand von Messergebnissen können im weiteren Aussagen zu erreichten Jahrsarbeitzahlen und über den Anteil, den die Wärmepumpen von der Wärmeerzeugung übernehmen, gemacht werden. Den Abschluss bildet die Zusammenfassung der Erfahrungen, die sich aus dem Betrieb der Wärmepumpen in den Projekten ergaben. 2 Grund für Einsatz der Wärmepumpe Die Motivation für den Einsatz einer Wärmepumpe kann aus zwei Richtungen kommen: Der Einsatz einer Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung ist nicht möglich oder gewünscht, die Abluftwärme soll jedoch zeitgleich oder zeitversetzt genutzt werden. In diesem Fall kann eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer Abluftanlage eingesetzt werden. Allgemein bleibt die gesamtenergetische Wirkung jedoch immer hinter der einer in eine Zu- und Abluftanlage integrierten Wärmerückgewinnung zurück. Eine Wärmesenke für die sommerliche Raumtemperierung ist bereits erschlossen, mit der Wärmepumpe kann unter solchen Voraussetzungen kostengünstig Wärme erzeugt werden. 2.1 Abluftwärmepumpen Da bei Gebäuden nach heutigem Stand in der Regel auch die Luftdichtigkeit der Gebäudehülle hoch ist, sollte zur Gewährleistung der Lufthygiene eine mechanische Lüftung eingesetzt werden. Wo Platzmangel (z. B. bei Sanierungen) den Einbau einer Zu- und Abluftanlage erschwert, kann eine Abluftanlage in Kombination mit einer Wärmepumpe sinnvoll sein. Dies war bei der Altbausanierung des EnergieForums Berlin der Fall, wo mangelnder Platz der Grund für eine Abluftanlage war. Soll die Lüftungsanlage zur nächtlichen sommerlichen Entwärmung genutzt werden, so ist unter Umständen hier eine reine Abluftanlage sinnvoller, da bei einer Zu- und Abluftanlage hohe Druckverluste entstehen. Bei den Projekten Solvis und Pollmeier war diese Überlegung ausschlaggebend. 2.2 Nutzung von Umweltwärme Bei einigen Projekten ist die Erschließung von Wärmesenken zur Gebäudetemperierung bereits Bestandteil des Energiekonzeptes, sodass deren Nutzung als Wärmequelle in Verbindung mit der Wärmepumpe eine sinnvolle Ergänzung darstellt. Im Sommer wird bei den meisten der Projekte (Energieforum, BOB, GMS, Lebenshilfe) die Wärmepumpe mit einem Bypass umgangen und das Gebäude direkt über die Erdreich-, bzw. Grundwassertemperatur temperiert. Das Erdreich als Wärmesenke wird von mehreren Projekten entweder über Gründungspfähle (Energieforum), oder über Erdsonden (BOB, TZE) erschlossen. Zwei Projekte (GMS, Lebenshilfe) nutzen Grundwasser als Wärmesenke. Beim Gebäude TMZ besteht auch im Sommer die Möglichkeit zu einer aktiven Kühlung über die Wärmepumpe als Kältemaschine. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

3 3 Wärmeverteilung Fast alle Abluftwärmepumpen arbeiten auf einen Speicher mit Wärmeabgabe über Heizkörper (bei Pollmeier z. T. Fußbodenheizung). Einzig beim Projekt Ecotec wird die Wärme direkt an die Zuluft weitergegeben. Bei den Projekten, die Erdwärme oder Grundwasserwärme nutzen, wird die Wärme über Betonkerntemperierung (BKT) in den Raumdecken verteilt (GMS, Energieforum (Neubau), BOB, TZE) und zum Teil parallel dazu die Zuluft vorgeheizt (GMS, BOB und TZE). Beim Projekt Lebenshilfe werden zur Wärmeverteilung eine Fußbodenheizung und bei Bereichen mit hohen Nutzlasten Deckenstrahlplatten genutzt. Günstig an der Wärmeverteilung über die BKT ist, dass das System im Sommer auch zur Kälteverteilung genutzt werden kann. 4 Einbindung der Wärmepumpe in das Energiekonzept 4.1 Abluftwärmepumpen Ecotec Die Energieversorgung der Gebäude basiert auf Fernwärme und Strombezug aus dem öffentlichen Netz. Die Abluftwärmepumpe dient zur Erzeugung von Kälte und Heizwärme. Das Gebäude ist geschossweise in Zonen mit einem eigenen Lüftungssystem unterteilt. Dieses System besteht aus einer Lüftung mit Wärmerückgewinnung im Kreislaufverbund nach dem Heat-Pipe-Verfahren, sowie der reversibel betriebenen Wärmepumpe. Im Winter entziehen die Wärmerückgewinnung und die Wärmepumpe der Abluft Wärme und geben diese an die Zuluft weiter. Der Raum kann zusätzlich über Radiatoren beheizt werden. Im Sommerbetrieb entzieht die Wärmepumpe der Außenluft Wärme und kühlt damit die Zuluft. GIT Die Grundlast des Wärmebedarfs (etwa 20 %) sollen zwei Abluftwärmepumpen mit je 12 kw Heizleistung decken. Entsprechend dem lufthygienisch erforderlichen Luftvolumenstrom in den Büros werden eines oder beide Aggregate betrieben. Zur Vermeidung kurzer Laufzeiten wird die Wärme zwei Pufferspeichern (je 2 m³) zugeführt und anschließend im Wärmeverteilsystem zur Verfügung gestellt. Eine Nachheizung des Heizkreises erfolgt über den Gas-Brennwertkessel. Die Wärmepumpen sind aufgrund einer falschen Einbindung in den Heizkreislauf nicht im Betrieb. Soll im Sommer 2006 erfolgen. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

4 Pollmeier Die Wärmeversorgung erfolgt über die bereits vorhandene werkseigene Holzfeuerungsanlage. Eine weitere Wärmequelle ist eine in das Lüftungssystem integrierte 14,5 kw Abluftwärmepumpe. Eine Abluftanlage sorgt für den hygienisch notwendigen Luftwechsel. Die Zuluft strömt ohne Nacherwärmung oder Kühlung über Lüftungsgitter in die Büros ein. Die Abluft der Büros wird im Deckenbereich der zentralen Serviceblöcke abgesaugt. Die Wärmepumpe speist in den unteren Teil des Heizungspufferspeichers ein und wird über die Temperaturdifferenz gesteuert. Die Heizwärmeverteilung wird über Rippenrohrheizkörper realisiert. Solvis Wärmequellen sind das mit Rapsöl betriebene BHWK (180 MWh/a), eine Flachkollektoranlage, die Abwärme aus der Entwicklungsabteilung (jeweils 20 MWh/a) und eine Abluftwärmepumpe. Dabei wird der Abluft aus den Büros über die Wärmepumpe Wärme entzogen und diese zur Beheizung eines Wasserspeichers verwendet. Die Wärmepumpe speist in den unteren Teil des Heizungspufferspeichers ein und wird über die Temperaturdifferenz gesteuert. Die Büros werden über Flachheizkörper entlang der Fassade beheizt. 4.2 Wärmepumpen mit Wärme-/ Kältequelle Erdreich Energieforum Berlin Altbau und Neubau Wärmequelle: Abluft Neubau Wärmequelle: Erdreich Die Abluftwärmepumpe verwendet als Wärmequelle die Abluft des Altbaus. Sie arbeitet auf einen Speicher und beliefert beide Gebäude mit Wärme. Die Wärmepumpe läuft, wenn die Abluftanlage in Betrieb ist und Heizungsanforderung besteht. Der Heizwärmebedarf beider Gebäude wird zu rund 80 % über Fernwärme gedeckt, 1 % übernimmt die Abluftwärmepumpe und 19 % die Kompressions- Wärmepumpe in Verbindung mit 190 Energiepfählen. Mit diesen wird das Erdreich als saisonaler Niedertemperatur-Wärme-/Kältespeicher genutzt. Die Wärme wird über Betonkerntemperierung (BKT) verteilt. Bei Außentemperaturen 10 C deckt die Wärmepumpe die Grundlast. Dem Boden um die Gründungspfähle wird mittels der WP Wärme entzogen. Liegt die Verdampferaus-trittstemperatur der WP unter 4 C (mittlere Erdreichtemperatur im Bereich der Pfähle 5-6 C), dann wird der Betrieb der Anlage unter-brochen um eine Vereisung des WT zu ver-meiden. Auch die Sole- Wasser-Wärmepumpe arbeitet auf einen Speicher, die Nachspeisung erfolgt über Fernwärme. Im Sommer wird die Wärmepumpe per Bypass umgangen. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

5 TMZ Eine Wärmepumpe, die auch als Kältemaschine betrieben werden kann, kühlt und beheizt das Gebäude, als Wärme- bzw. Kältequelle dient das über 30 Erdsonden erschlossene Erdreich. Die Wärmepumpe versorgt den Niedertemperaturheizkreis für die Betonkernaktivierung (BKT) und die RLT- Vorerhitzer. Zusätzliche Wärme wird über den Fernwärmeanschluss bezogen, dieser beliefert die Hochtemperaturheizkreise von (RLT- Vorerhitzer, Warmwasserbereitung, statische Heizung). Im Sommer wird die niedrige Temperatur des Erdreichs als Wärmesenke genutzt, zusätzlich kann die Wärmepumpe Kälte liefern. Geregelt wird dies über Raumsollwerte. Verteilsystem ist die BKT. BOB Zur Wärme- und Kälteerzeugung werden 28 Erdsonden eingesetzt, die bis in eine Tiefe von 45 m reichen. Dort wird dem Erdreich die benötigte Wärme entzogen und im winterlichen Betrieb durch eine Kompressionswärmepumpe auf Nutztemperaturniveau gebracht. Die Wärmepumpe beschickt einen 900 Liter Pufferspeicher und bringt das Heizwasser auf die erforderliche Vorlauftemperatur von 26 C. Als Wärmeabgabesystem dient eine Betonkerntemperierung (BKT). Die Regelung findet über die Raumlufttemperatur in Referenzräumen für jede Zone statt. Für die Kühlung wird die Wärmepumpe im Bypassbetrieb umgangen. 4.3 Wärmepumpen mit Wärme- /Kältequelle Grundwasser GMS Die Grundlast der Wärmeversorgung des Gebäudes wird über zwei in Stufen schaltbare Wärmepumpen, die über einen 16 m tiefen Förder- und zwei Schluckbrunnen an das Grundwasser gekoppelt sind, realisiert. Die Spitzenlast übernimmt ein Pelletskessel. Über die Wärmepumpen wird das Temperaturniveau des Grundwassers im Winter auf bis zu 28 C angehoben, im Sommer wird alleine über Wärmetauscher mit der durch die Tiefbrunnen erreichbaren Temperatur von 10 C (Grundwasser) gekühlt. Die Wärmepumpe versorgt die BKT und ein Heizregister für die Zuluft. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

6 Lebenshilfe Zur Heizwärmeerzeugung dienen primär drei Grundwasserwärmepumpen. Das Grundwasser wird dabei über einen Saugbrunnen entnommen, dann über die Wärmepumpe abgekühlt und anschließend in den Bach neben dem Gebäude geleitet. Die Spitzenlasten deckt ein Holzpelletkessel, die Heizwärme wird über die Fußbodenheizung und Deckenstahlplatten verteilt. Im Sommer wird die Wärmepumpe mit einem Bypass umgangen. Eberswalde Netzstrom Strom Zwei Wärmepumpen erzeugen die Heizwärme und Kälte. Dazu wird das Erdreich über Gründungspfähle (135 Stück, ca. 34 m Länge) mit vertikalen Absorberregistern und einem geschlossenen Wasserkreislauf als Wärmequelle und senke genutzt. Dachseitige Rückkühler ermöglichen bei zu hohen Erdreichtemperaturen eine Regeneration des Erdreichs und eine reduzierte Auslegung der Absorberregister. Die Wärme wird in den Büros über Heizkörper, in den Kombizonen und Verkehrsflächen über eine Fußbodenheizung verteilt. Im Sommer wird entweder direkt über die Erdpfähle gekühlt oder zusätzlich über die bivalent betriebene Wärmepumpe Kälte erzeugt. In den Büros wird die Kälte über die Lüftung verteilt, in den Bereichen mit Fußbodenheizung über die Heizungsrohre. Erdwärmesonden Wärmepumpe Wärmerückgewinnung Kälte Wärme 5 Betriebsergebnisse und Erfahrungen 5.1 Betriebsergebnisse Installierte Leistung [W el /m² NGF ] GMS 6.9 Lebenshilfe 1.8 Energieforum N Energieforum NA BOB 6.2 TZE 5.0 Solvis 0.4 Abb. 1: Elektrisch installierte Leistung Energieforum N: Neubau (Wärmepumpe Erdwärme) Energieforum NA: Neu- und Altbau (Abluftwärmepumpe) Ecotec SG: Staffelgeschoß Ecotec VG: Vollgeschoß Pollmeier 0.8 GIT 0.7 Ecotec Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

7 Deckung Wärmepumpe GMS 98% Energieforum N 17% Energieforum NA 1% BOB 100% Abb. 2: Gemessene Deckungsrate der Wärmepumpe bei der Gesamtwärmebereitstellung Unter Deckungsrate wird hier der Anteil der Wärmepumpe an der Deckung der Gesamtwärmeerzeugung verstanden. Energieforum N: Neubau (Wärmepumpe Erdwärme) Energieforum NA: Neu- und Altbau (Abluftwärmepumpe) Ecotec SG: Staffelgeschoß Ecotec VG: Vollgeschoß Abb. 3: Erwartete und gemessene Arbeitszahlen. Teilweise sind diese für den Sommer und den Winter getrennt ausgewiesen. Die Arbeitszahl für einen bestimmten Zeitraum wird als Mittelwert des Quotienten aus Wärmeabgabe und aufgenommener elektrischer Energie verstanden. Das Projekt Ecotec ist nicht dargestellt, da die passive Wärmerückgewinnung bei der Auswertung mit einbezogen wurde. Zur Interpretation der Ergebnisse sei auf Tab. 1 verwiesen. Energieforum N: Neubau (Wärmepumpe Erdwärme) Energieforum NA: Neu- und Altbau (Abluftwärmepumpe) Ecotec SG: Staffelgeschoß Ecotec VG: Vollgeschoß TZE Solvis WP1 Pollmeier Ecotec SG Ecotec VG GMS Energieforum N Energieforum NA 3% 8% 26% 39% 52% 0% 25% 50% 75% 100% BOB TZE Solvis WP2 Solvis WP1 Pollmeier (Jahres)Arbeitszahl [-] MW Sommer MW Winter MW Jahr Erwartungswert 7.1 Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

8 Tab. 1: Messperiode und Besonderheiten Projekt Messperiode Besonderheiten Flächenangaben Ecotec 1999 Vollgeschosse + Staffelgeschosse GIT - WP nicht in Betrieb Pollmeier 2003 Stromverbrauch WP und Regelung über Stromzähler, exkl. Pumpen, Wärme über Wärmemengenzähler Solvis WP1: , WP2: 2004 WP1: Rest des Jahres hochgerechnet, WP2: gesamtes Jahr. Stromverbrauch WP über Stromzähler, inkl. Heizungspumpe. TZE 2004 Stromverbrauch WP über Stromzähler (ohne Pumpen), exkl. MSR. BOB 2004 Stromverbrauch WP über Stromzähler, Solepumpe mittels Laufzeiten rausgerechnet, inkl. MSR. Wärme exkl. Verteilverluste Energieforum NA 2004 Stromverbrauch WP über Stromzähler (ohne Umwälzpumpe), Wärme über Wärmemengenzähler Energieforum N 2004 Stromverbrauch WP über Stromzähler (ohne Umwälzpumpe), Wärme über Wärmemengenzähler Lebenshilfe - GMS Stromverbrauch WP über Stromzähler (ohne Umwälzpumpen), exkl. MSR, Wärme über Wärmemengenzähler gesamtes Gebäude Flächenbezug Altbau Flächenbezug Neubau Zur Bewertung der Wärmepumpen innerhalb des Gesamtsystems kann zunächst die installierte Leistung (Abb. 1) in Verbindung mit dem Anteil der erzeugten Wärme und Kälte (Abb. 2) herangezogen werden. Die höchste installierte Leistung weist Ecotec auf, in Verbindung mit einer Deckungsrate an der Gesamtwärmeerzeugung zwischen 39 und 52 %. Weitere Projekte mit einer hohen installierten Leistung sind das GMS und BOB, bei denen die Wärmepumpen aber auch die gesamte Wärme erzeugen. Auch die Wärmepumpe im TZE hat eine hohe installierte Leistung, erzeugt aber nur ein Fünftel der Wärme. Die übrigen Projekte weisen niedrige installierte Leistungen auf, allerdings ist der Anteil der Wärmeerzeugung auch gering. Insgesamt bleiben die gemessenen Deckungsraten oft hinter den Erwartungen zurück. Dies zeigt sich auch bei den Jahresarbeitszahlen (Abb. 3). Die Gründe dafür sind unterschiedlich. 5.2 Zusammenwirken Wärmepumpe und Speicher Arbeitet die Wärmepumpe auf einen Speicher, so kann sich eine zu niedrig eingestellte Speichersolltemperatur negativ auf die Laufzeiten der Wärmepumpe auswirken. Bei der Abluftwärmepumpe im Energieforum stand dem geplanten Betrieb der Wärmepumpe von 1500 h/a ein tatsächlicher Betrieb von 251 h/a entgegen. Der Grund dafür war eine zu niedrig eingestellte Speichersolltemperatur der Abluftwärmepumpe von 40 C. Der Vorlauf der Heizung lag meist über 40 C und die Wärmepumpe schaltete sich selten sein. Im weiteren Verlauf wurde der Sollwert der Speichertemperatur auf 50 bis 60 C erhöht. Ähnlich war auch die Problematik bei der Abluftwärmepumpe Solvis. Die Wärmepumpen arbeiten hier auf Pufferspeicher in die auch weitere Erzeuger mit z. T. höheren Systemtemperaturen (BHKW und Solaranlage) Wärme liefern, es wird also von den Wärmepumpen wenig Wärme abgefragt. Zusätzlich dazu gab es Probleme mit der Abluftanlage (die Ventilatoren fördern nicht den geforderten Luftvolumenstrom behoben -, die Außenluftventile funktionieren nicht ordnungsgemäß - nicht behoben -), sodass der volle Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

9 Betriebszustand der Wärmepumpe bisher nicht erreicht wurde. Im Sommer steht die Wärmepumpe weitestgehend, da nur wenig Wärme abgefragt wird. Der Grund ist hier die zeitliche Trennung zwischen Wärmeangebot und Wärmeabnahme. 5.3 Konzeptionelle Voraussetzungen Bei zwei Projekten führten konzeptionelle Voraussetzungen zu von der Planung abweichenden Ergebnissen. Beim Projekt Pollmeier sollte die Wärmepumpe nur im Sommer eingesetzt werden, um auch bei abgeschalteter Nahwärmeversorgung den Warmwasserbedarf zu decken. Da die Arbeitszahlen im Sommer aufgrund des geringen Wärmebedarfs unter 3 liegen und das Gebäude über die werkseigene Holzfeuerung versorgt wird, ist ein Betrieb der Wärmepumpe ökonomisch und ökologisch nicht sinnvoll. Beim Projekt Ecotec sind die Wärmepumpen primär zum Kühlen da. Das zusätzliche Heizen mit der Wärmepumpe ist als Kompromiss zu werten. Primärenergetisch entspricht die Nutzung der Wärmepumpe einer Beheizung ohne Wärmerückgewinnung, einen geringeren Primärenergieverbrauch würde daher ein System mit Wärmerückgewinnung und Zusatzheizung erfordern. Die Arbeitszahl der Wärmepumpe im Winter ist mit 4,5 deshalb so vorteilhaft, da hier auch die Wärmerückgewinnung durch die Heat-Pipe mitgewertet wurde. Konzeptionell bedingte Anlageneigenheiten, Fehleinstellungen und Differenzen zwischen Planung und Ausführung verringern beim Projekt TZE den Energieeintrag in das Gebäude erheblich. Die Wärmeverteilung wird über die BKT (Niedertemperatur, Wärmepumpe) und statische Heizkörper (Hochtemperatur, Fernwärme) realisiert. Bei der Wärmeabgabe ist die BKT dem Selbstregelungseffekt über Raumtemperaturen ausgesetzt, was einen geringeren Wärmeabruf vom Niedertemperaturheizkreis zur Folge hat. Im Zusammenhang damit steht auch die geringere Heizkreisspreizung der BKT, die bei 27/25,5 C (geplant: 29/27 C) liegt. Der Hauptteil der Heizwärme wird somit über die statischen Heizkörper abgegeben. Die Wärmepumpe versorgt auch den Niedertemperatur RLT-Vorerhitzer, der im Zuluftstrom nach den Hochtemperatur RLT-Vorerhitzern angeordnet ist. Diese Anordnung ist ungünstig, da so selten Wärme von den Niedertemperatur RLT-Vorerhitzern abgefragt wird (Niedertemperatur: 40 h, Hochtemperatur: 800 h). Insgesamt sind die Betriebszeiten der Wärmepumpe durch interne Regeleinstellungen verringert: abgeschaltet wird bei Entzugstemperaturen aus dem Erdsondenfeld von < 4 C und bei Außentemperaturen > 5 C. Im Sommer erreichen die Entzugstemperaturen aus dem Erdsondenfeld 21 C, Grund dafür ist, dass das Erdsondenfeld aus finanziellen Gründen verringert wurde. Die nicht erfolgte hydraulische Abgleichung des Erdsondenfelds macht sich sowohl im Sommer als auch im Winter bemerkbar. 5.4 Einregulierungsphase Fehleinstellungen in der Einregulierungsphase führten bei einigen Projekten zur Verminderung der Jahresarbeitszahl. So war beim GMS die Wärmepumpe immer auf höchster Stufe in Betrieb, was einen hohen Stromverbrauch zur Folge hatte. Weiter mussten verschiedene Temperatureinstellungen (Vorlauftemperatur, Temperaturspreizung Grundwasser) angepasst werden. Beim Energieforum (Erdwärmenutzung) wurde der gesamte Energiebedarf der BKT über die Wärmepumpe gedeckt. Würde was zu vermuten ist die Nachspeisung über die Fernwärme nicht funktionieren, so würde dies die Arbeitszahl der Wärmepumpe verschlechtern, da sie ja so auch unter ungünstigen Bedingungen Wärme produziert. 5.5 Regelung über Referenzräume Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

10 Beim Projekt BOB erwies sich die Regelung der Wärmepumpe über Referenzräume als ungünstig. Aufgrund von unterschiedlich besetzten Referenzräumen (unerwartete Abwesenheiten oder höhere Belegungen) stellte sich eine ungleichmässige Temperaturverteilung in den Räumen ein. Die neue Regelstrategie der Pumpenschaltung ist nun abhängig vom T zwischen VL- und RL-Temperatur. Dabei sorgt zwar die Abweichung der Temperatursensoren zwischen ± 0,5 K für ein etwas unscharfes Ergebnis. Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe verbessert sich mit der neuen Regelungsstrategie. 6 Wärmepumpen in der Sanierung (EnSan) Im Demonstrationsprogramm zur energetischen Sanierung von Gebäuden EnSan (als Bestandteil von ENOB) werden in 3 von insgesamt 21 Gebäuden Wärmepumpen eingesetzt. Sanierung Kindertagesstätte Plappersnut, Wismar Sanierung von Wohngebäuden aus der Gründerzeit am Beispiel der "Bautzner Straße 11" in Zittau Sanierung Typ P2 auf NEH-Niveau in Berlin - Friedrichshagen Die Wärmepumpen werden in allen drei Projekten als Abluftwärmepumpen zur Trinkwassererwärmung eingesetzt. Die Leistungsbereiche liegen zwischen 2,2 kw (Zittau), 2,3 kw (Wismar) und 3,8 kw (Berlin) und sind damit nur mit den kleinen Anlagen der Projekte GIT, Pollmeier und Solvis vergleichbar.. 7 Weitere mittelgroße Wärmepumpenanlagen 8.1 Vorstellung der Wärmepumpenanlagen Um die Wärmepumpenanlagen der EnBau-Projekte in einen größeren Kontext einzuordnen stellt der folgende Abschnitt einige Projekte mit mittelgroßen Wärmepumpenanlagen vor. Bei der Projektrecherche wurde deutlich, dass es nur sehr vereinzelt Anlagen mit mittelgroßen Wärmepumpen gibt und dass diese selten messtechnisch untersucht wurden. Die Tatsache, dass in der Schweiz in der Vergangenzeit Wärmepumpenanlagen gefördert wurden (zur Zeit gibt es kein eigenes Bundesprogramm, es bestehen lokale Förderprogramme) begünstigte eine Verbreitung der Technologie im Bereich der Kleinanlagen. Die aufgeführten Beispiele aus der Schweiz sind alle Gegenstand einer Evaluationsförderung durch das Bundesamt für Energie, Bern, CH. Auf eine Kurzcharakterisierung der Projekte folgt der Vergleich der Beispielprojekte mit den EnBau-Gebäuden. Studienzentrum der Schweizerischen Nationalbank (SNB) in Gerzensee, CH [1] Die Wärmepumpenanlage versorgt vier Gebäude, die als Tagungsstätten und Gästehäuser dienen. Das bestehende Wärmeerzeugungssystem aus Luft-Wasser-Wärmepumpen und Ölkessel wurde durch eine Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdreich über Erdsonde erschlossen) mit dem Ölkessel als Back-up-System ersetzt. Als Wärmeabgabesystem speist die Anlage jeweils einen Heizkreis für die Fußbodenheizung, Niedertemperaturheizkörper, ein Nachheizregister für die Lüftungsanlage und die Warmwasserbereitung. Besteht bei hohen Außentemperaturen Kühlbedarf, so wird die Wärmepumpe durch einen Bypass umgangen und im Free-cooling-Betrieb die Zuluft über ein Kühlregister gekühlt. Energiepfahlanlage Anlage Dividella AG, Grabs, CH [2] Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

11 Der Produktionsbetrieb von Pharma-Verpackungsmaschinen mit Produktions-, Lager- und Verwaltungsflächen wurde im Jahr 2003 um 2100 m² Produktions- und Lagerflächen erweitert. Die Gründung besteht aus Pfählen, die nun das Erdreich als Wärme- und Kältequelle für die Wärmepumpenanlage erschließen. Die Wärmepumpe erzeugt die Heizungswärme für den Alt- und Neubau (Heizkörper und Heizregister Lüftungsanlage). Der Kältebedarf der Produktionsfläche wird über den Free-Cooling-Betrieb oder die reversibel geschaltete Wärmepumpe gedeckt. Sportzentrum Bettmeralp, CH [3] Die Wärmepumpenanlage des Sportzentrums Bettmeralp ersetzt die alte Wärmepumpenanlage. Das Sportzentrum umfasst ein Schwimmbad, eine Tennishalle, ein Restaurant mit zugeordneten Räumlichkeiten (Kegelbahn etc.) und Verwaltungsräume. Die neue Anlage nutzt einen Gebirgsbach als Wärmequelle und ist an mehrere Heizkreise angeschlossen: Warmwasserbereitung für Schwimmbad und Duschen, Fußboden- und Niedertemperaturheizkörper und Nachheizregister für die Lüftungsanlage. Im Warmwasserkessel befindet sich ein Elektro-Nachheizregister. Großwärmepumpe für Nahwärmeverbund (Nord Etappe C), Arbon, CH [4] Die Wärmepumpenanlage nutzt die über Erdsonden (rund 4 km) erschlossene Erdwärme zur Versorgung eines Nahwärmenetzes für eine Siedlung. Die 10 neugebauten Einfamilienhäuser haben eine Fußbodenheizung. Eine Erweiterung des Netzes ist geplant. Wärmeverbund Marzili, Bern, CH [5] Der Wärmeverbund besteht aus einem Privatgebäude und städtischen Verwaltungs- und Kulturgebäuden und wird über einen Contractor betrieben. Wärmequelle ist das Wasser der Aare, das in Flussnähe entnommen wird. Die Anlage wird in Verbindung mit einem BHKW betrieben. Die Wärmeabgabeflächen sind (vermutlich) Heizkörper. Heizzentrale mit indirekter Gasmotor-Wärmepumpe Berufsschulen Bern-Lorraine, CH [5] Der Verbund versorgt diverse Schulanlagen, Wohngebäude und den Botanischen Garten Bern mit Wärme. Die Anlage besteht aus einer indirekten Gasmotor-Wärmepumpe mit Blockheizkraftwerk und einer Elektro-Wärmepumpe. Wärmequelle ist auch hier das Wasser der Aare. Nahwärmeverbund mit Wärmepumpe und Erdwärmesondenfeld Rorschacherberg, CH [6] Der Verbund aus einer Wärmepumpe, einer Solaranlage und einer Heizkesselanlage für Erdgas-oder Ölbetrieb versorgt den Neubau einer Mehrzweckhalle und drei Schulgebäude aus dem Bestand. Die Wärmepumpe mit Erdsonden als Wärmequelle stellt die Grundlast bereit, der Heizkessel produziert die Spitzenlast. Die Wärmeabgabeflächen sind Niedertemperaturheizflächen. Strabag Bürohochhaus, Wien, A [7] Das Gebäude umfasst 13 Geschosse mit Büroflächen und Flächen für Läden und Handel (15 %). Das Gebäude wird über fassadenintegrierte Bodenkonvektoren beheizt und über Metallkühlsegel gekühlt. Die Anlage erschließt den Boden als Wärmequelle über die Gründungspfähle und zusätzliche Pfähle. Die Wärmepumpe kann reversibel zum Heizen und Kühlen verwendet werden. In der Übergangszeit ermöglicht ein Bypass für die Wärmepumpe auch einen free-cooling Betrieb. Feldanalyse von Wärmepumpenanlagen FAWA [8] Die Studie umfasst 221 Anlagen mit einer Leistung bis 20 kw in der Schweiz. Davon sind 105 Luft-Wasser-Wärmepumpen mit einer mittleren Jahresarbeitszahl (JAZ) von 2,6. Die untersuchten 96 Sole-Wasser-Wärmepumpen haben eine mittlere JAZ von 3,4. Diese Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

12 Angaben sind klimanormiert. Rund ein Fünftel der Anlagen wird ausschließlich zur Warmwasserbereitung eingesetzt. Knapp 40 % der Luft-Wasser-Wärmepumpen werden monovalent betrieben, von den Sole-Wasser-Wärmepumpen sind dies fast 90 %. Die mittlere Vorlauftemperatur aller Wärmepumpenanlagen lag bei 43 C. Anmerkung: Die Angaben aus dieser Studie sind mit den Wärmepumpenanlagen der Beispiele und aus EnBau:MONITOR nur bedingt vergleichbar: Anlagengröße (bei den Luft-Wasserwärmepumpen sind die Beispiele der EnBau-Projekte von der Größe her vergleichbar, bei den Sole-Wasser-Wärmepumpen sind die Abweichungen größer) Wärmeabfrage auf unterschiedlichem Niveau (Die FAWA-Anlagen versorgen Wohngebäude, in denen wg. Trinkwarmwasserbereitung eher ein höheres Temperaturniveau gefragt ist. Die EnBau-Gebäude weisen eine Büronutzung mit Niedertemperaturheizsystem auf (Ausnahme: Solvis und Pollmeier mit Trinkwarmwasserbereitung). Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

13 Tab. x: Übersicht über verschiedene Wärmepumpenanlagen Abkürzungen: FC = Free cooling LAH = Heizregister Lüftungsanlage NV = Nahwärmeverbund KAH = Kühlregister Lüftungsanlage SWW = Solar-Wasser-Wärmepumpe WW = Trinkarmwasserbereitung GWW = Grundwasserwärmepumpe HK = Heizkörper FB = Fußbodenheizung BK = Bodenkonvektoren NTHK = Niedertemperatur-Heizkörper K = Kühldecke * Die Flächenart (brutto, netto) ist nicht näher definiert Gebäude Gerzensee (Schulungszentrum) [1] Dividella AG (Produktionsbetrieb) [2] Bettmeralp (Sportzentrum) [3] Arbon (NV) [4] WV Marzili, Bern (NV) [5] Berufsschule Bern (NV) [5] Rorschacherberg (NV) [6] Strabag Bürohochhaus [7] Beheizte Fläche* Wärmepumpentyp Elektr. Anschlussleistung Wärmequelle/- senke VL/RL JAZ [m²] [-] [kw] [-] [kw] [ C] [-] [kw] [-] [-] [-] [-] 4900 SWW 2x120 Erdreich über 33 VL 45 FB, 90 KAH 3, Erdsonden min NTHK, FC Erdreich über 177 Pfähle SWW 2x67 Oberflächenwasser LAH 48 / 35 HK, LAH 183 KAH 2, VL 35 min. FB, NTHK (?), LAH, WW 3, x 39,9 Erdreich über Erdsonden 340 VL max. FB R- 134a 3, GWW 129 Grundwasser / 55 HK Ammoniak 3, Grundwasser max. VL HK R- 2, biv a SWW Erdreich über max. RL NTHK 3,88 biv Erdsonde 45 VL 50 BK 3*693 K 2, mono Erdreich über 250 Pfähle à 17 m Heizleistung Wärmeabgabe Kühlleistung Kälteabgabe Kältemittel Messperiode Betrieb Bemerkungen biv Mittlerer COP für 10 Monate biv WP + Hilfsaggregate biv WP, Umwälzpumpe + Hilfsstrom mono biv Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

14 7.2 Vergleich mit EnBau-Projekten Abb. 4: Wärmepumpen mit Wärmequelle Erdreich / Grundwasser. Sortierung nach Vorlauftemperatur und auf der Basis von gemessenen Jahresmittelwerten der Arbeitszahl. Farbliche Unterscheidung der Betriebsweise (Monovalent, Bivalent). Zur Interpretation sei auf die in Tab. x aufgeführten Besonderheiten hingewiesen.alle untersuchten Projekte mit Namen Jahresarbeitszahl für Wärmepumpen mit Wärmequelle Erdreich / Grundwasser [-] Energieforum NB BOB Arbon TZE Rorschacherberg GMS Bivalent FAWA Gerzensee Marzili Bettmeralp Berufsschule Bern Dividella AG Strabag Monovalent Vorlauftemperatur [ C] Den Zusammenhang zwischen JAZ und der Vorlauftemperatur zeigt Abb. 4. Es wird deutlich, dass mit zunehmender Vorlauftemperatur die Leistungszahl der Wärmepumpenanlage tendenziell abnimmt. Positiv ist, dass die EnBau-Projekte mit Erdwärmenutzung allesamt im oberen Bereich der Leistungszahlen liegen. Dies liegt bei drei Projekten an der niedrigen Vorlauftemperatur (Energieforum NB, BOB und TZE) und unter anderem am Effekt aus Energiegleichgewicht Wärmeentnahme und abgabe bei Erdsonden. Trotz der hohen Vorlauftemperatur erreicht die Anlage beim GMS eine gute Jahrsarbeitszahl. Nach dem ersten Betriebsjahr soll die Vorlauftemperatur gesenkt werden, Ergebnisse stehen noch aus. Die Projekte mit den höchsten Vorlauftemperaturen (Marzili, Berufsschule) sind beides Wärmeverbundprojekte, die Bestandsgebäude beliefern und so aufgrund der bestehenden Wärmeabgabeflächen und des Heizwärmebedarfs der Bestandsgebäude an eine höhere Vorlauftemperatur gebunden sind. Beim Projekt Strabag (Messungen erstes Betriebsjahr) resultiert die niedrige Leistungszahl aus notwendigen Betriebsoptimierungen im laufenden Betrieb und der hohen Vorlauftemperatur [7]. Auch beim Projekt Dividella AG werden hohe Vorlauftemperaturen als der Grund für die geringe Leistungszahl angegeben. Die Mittelwerte für Sole-Wasser-Wärmepumpen der FAWA sind der Vollständigkeit aufgeführt, sie repräsentieren das Mittel aus 96 kleinen Wärmepumpenanlagen bis zu 20 kw. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

15 Jahresarbeitszahl für Wärmepumpen mit Wärmequelle Luft [-] 6 5 FAWA (Biv/Mono) Bivalent Abb. 5: Wärmepumpen mit Wärmequelle Luft / Abluft. Sortierung nach Vorlauftemperatur und Jahrsarbeitszahl. Farbliche Unterscheidung der Betriebsweise (Monovalent, Bivalent). Zur Interpretation sei auf die in Tab. x aufgeführten Besonderheiten hingewiesen. 4 Pollmeier Energieforum AB 3 Solvis 2 FAWA (Biv/Mono) 2 Solvis Vorlauftemperatur [ C] Die bei EnBau eingesetzten Wärmepumpen mit Abluft als Wärmequelle sind im kleineren Leistungsbereich gelegen. Die Wärmepumpen der Projekte Pollmeier und Solvis werden zur Trinkwarmwassererbereitung eingesetzt. Die Abluftwärmepumpe des Energieforums hat eine hohe Vorlauftemperatur, da im Altbau keine Niedertemperaturheizflächen eingesetzt werden. Die Wärmepumpe 1 bei Solvis hatte einen Defekt. Insgesamt liegen die Jahresarbeitszahlen der Luft-Wasser-Wärmepumpen unter denen der Sole-Wasser-Wärmepumpen. Bei den EnBau-Projekten ist aber zu beachten, dass die Laufzeit der Wärmepumpen wegen Fehlern im Betrieb insgesamt eher kurz war (Solvis, Energieforum). 7.3 Fazit Viele der dargestellten Beispielanlagen werden als Nahwärmeverbund für Neu- und Altbauten geplant (Rorschacherberg, Gerzensee, Marzili, Berufsschule, Dividella). Erfolgt nicht unmittelbar eine Sanierung der Altbauten (Senkung Heizwärmebedarf mit gleichzeitiger Anpassung Wärmeabgabeflächen auf Niedertemperatur) so sind hohe Vorlauftemperaturen notwendig. Dies ist besonders dann problematisch, wenn bei einem monovalenten System die Anlage auch in ungünstigen Betriebszuständen betrieben werden muss. Die meisten Projekte werden als bivalentes System mit einem weiteren Wärmeerzeuger betrieben. Dies ist auf den hohen Wärmebedarf der Gebäude zurückzuführen, der mit einer monovalent betriebenen Wärmepumpe mit hoher JAZ nicht gedeckt werden kann. Grundsätzlich sind diese Systeme dann geeignet, wenn die Temperaturspreizung zwischen Wärmequelle und Vorlauf möglichst gering ist. Dies kann dann erreicht werden, wenn die zu beheizenden Gebäude einen niedrigen Wärmebedarf aufweisen und mit einem Niedertemperatursystem beheizt werden können. Vergleicht man die EnBau-Projekte mit Erdwärmenutzung mit den Beispielprojekten, so sind die Jahresarbeitszahlen der EnBau-Projekte höher. Dies liegt an der niedrigen Vorlauftemperatur und unter anderem am Effekt aus Energiegleichgewicht Wärmeentnahme und abgabe bei Erdsonden. Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

16 8 Literatur 8.1 Informationsquellen EnBau-Projekte Ecotec Herms, O., Ritzenhoff, P., Bräuer, L.: Abschlussbericht zum Teil 2 des Forschungsvorhabens Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1 und 2, Institut für Technik und Bildung, Universität Bremen, Bremen, Pollmeier Pollmeier, R., Ufheil, M.: Neubau Pollmeier Massivholz GmbH; Pollmeier Massivholz GmbH, Creuzberg, solaresbauen GmbH, Freiburg, Herrmann, K: Evaluation eines Niedrigenergie-Bürogebäudes am Beispiel des Neubaus der Pollmeier Massivholz GmbH, Diplomarbeit an der FH Biberach, Gebäudetechnik/- klimatik, betreut durch solares bauen, Juni 2003 Schlegel, K.; Heide, M.; Leineweber, R.; et.al: Messtechnische Begleitung und Evaluierung des Neubaus des Verwaltungsgebäudes der Fa. Pollmeier in Creuzberg, Schlussbericht, Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e.b. (ZUB), Kassel, April 2004 Solvis Informationen des Evaluationsteams: Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel in Zusammenarbeit mit dem Trainings- und Weiterbildungszentrum der Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel TZE Informationen des Evaluationsteams: FH Erfurt/Fachbereich Versorgungstechnik BOB Informationen des Evaluationsteams: Fachhochschule Köln/Fakultät für Architektur Energieforum Informationen des Evaluationsteams: TU Braunschweig Institut für Gebäude-und Solartechnik (IGS) Bericht Energiecontrolling, Institut für Gebäude- und Solartechnik, TU Braunschweig Plesser, S.; Himmler, R.; Bremer, C.; Fisch, N.: EVA Forschungsprojekt Evaluierung von Energiekonzepten: Auf dem Prüfstand III. Intelligente Architektur 01-03, S , 2005 Himmler, R.; Fisch, N.: Ganzheitliches Energiedesign von Bürogebäude am Beispiel des EnergieForums Berlin. Sonderdruck TAB 10,, 2004 GMS Informationen des Evaluationsteams: Fachhochschule für Bauwesen Biberach/Riß (Gebäudetechnik/Gebäudeklimatik) Eberswalde Gesellschaft für Architektur und Projektmanagement GAP mbh: Dienstleistungs- und Verwaltungszentrum Barnim in Eberswalde, Zusammenfassung Vorplanung I, 2004 Informationen des Evaluationsteams: BTU-Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl für Angewandte Physik Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

17 8.2 Informationsquellen mittelgroße Wärmepumpenanlagen [1] Kuhn, P. EWS WP des Studienzentrums Gerzensee/BE Zwischenbericht, DIS- Projekt Nr. : 44714, Umgebungswärme, WKK, Kälte Pilot- und Demonstrationsanlagen, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2004 [2] Morath, M. Erweiterung Dividella AG, Grabs; Energiepfahlanlage, Messperiode von März 2003 bis März 2005 Schlussbericht, DIS-Projekt Nr. : 46'914, Geothermie, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2005 [3] Borel, J.-P. Renovation und Betriebsoptimierung der Wärmepumpenanlage des Sportzentrums Bachtla in Bettmeralp Schlussbericht, DIS-Projekt Nr. : 34305, Pilot- und Demonstrationsanlagen, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2004 [4] Zürcher, D. Grosswärmepumpe für Nahwärmeverbund Rebenstrasse Nord Etappe C, Arbon Schlussbericht erstes Betriebsjahr, DIS-Projekt-Nr. : 47056, Umgebungswärme, WKK, Kälte, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2004 [5] Eggen, B. Stadt Bern nutzt Wärme aus der Aare in: Wärmepumpen: Wo sind die Grossen?, 9. Tagung des BFE-Forschungsprogramms Umgebungswärme, S , Bern Juni 2002 [6] Hubacher, P. Nahwärmeverbund mit Wärmepumpe und Erdwärmesondenfeld MZH Rorschacherberg: Erfolgskontrolle und Betriebserfahrungen, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2000 [7] Presetschnik, A.; Huber, H. Analysis of a ground coupled heat pump heating and cooling system for a multi-story office building, 8 th IEA Heat Pump Conference 2005, Las Vegas, USA [8] Erb, M., Hubacher, P., Ehrbar, M. Feldanalyse von Wärmepumpenanlagen FAWA Schlussbericht, DIS_Projekt Nr , Umgebungswärme, Abwärme, WKK, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2004 [9] Signorelli, S., Andenmatten Berthoud, N., Kohl, T., Rybach, L. Projekt Statistik Geothermische Nutzung der Schweiz für die Jahre 2002 und 2003, Projekt Nr: , Geothermie, Bundesamt für Energie, Bern, CH, 2004 Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

18 9 Anhang Eigenschaften der Wärmepumpen und Abbildungen Enbau:MONITOR Wärmepumpen Stand:

19 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: Standort NGF beheizt # Projektname Gebäudeart Inbetriebnahme Gründe für WPeinsatz Nutzen der Wärmepumpe heizen weitere Wärmequelle Wärmeverteilsystem Vor-/Rücklauftemperatur welche? C 1 Ecotec VG Büro Bremen Kühlung und Beheizung mit der gleichen Anlage x Fernwärme Zuluft variabel 1 Ecotec SG Büro Bremen Kühlung und Beheizung mit der gleichen Anlage x Fernwärme Zuluft variabel Ecotec ges. Büro Bremen 8 GIT Büro Siegen 3512 ausser Betrieb Rückgewinnung der Energie aus der Büroabluft. Reine Abluftanlage im Bürobereich x Gasbrennwertkessel Deckensegel 52/42 13 Pollmeier Büro Creuzburg kostengünstige Lüftungswärmerückgewinnung x Nahwärme Rippenheizkörper (Fußbodenheizung im Atrium und Besprechungsräumen) 45/30 14 Solvis WP1 Büro Braunschweig kostengünstige Lüftungswärmerückgewinnung x Solaranlage, BHKW, Abwärme Produktion Heizkörper bitte Planer fragen, da WP's Sonderanfertigungen Solvis WP2 Büro Braunschweig Solvis ges. Büro Braunschweig 18 TZE Büro Erfurt Nutzung möglich als Wärme- und Kältemaschiene x Fernwärme Bauteiltemperierung, Lufterhitzer, Fußbodenheizung 34/29 19 BOB Büro Aachen Erdwärmenutzung x keine Bauteiltemperierung und Zulufterwärmung BKT 26/20 Energieforum NA Büro Berlin Sommer 2003 Zu- und Abluftanlage aus Platzgründen nicht möglich (Sanierung) x Fernwärme Heizkörper 50/40 Energieforum N Büro Berlin Sommer 2004 Erdwärmenutzung x Fernwärme Betonkerntemperierung 27/23 Lebenshilfe Büro Werkstatt Lindenberg 4623 Herbst 2004 Umweltenergienutzung x Holzpelletkessel Fußbodenheizung VL max 45, RL max 35 GMS Schule Biberach Ende 04/05 Erdwärmenutzung x Holzpelletkessel Eberswalde / DVZ Barnim Büro Eberswalde (2006)? Heizen / Kühlen im Verbund mit Erdsonden x keine Bauteiltemperierung und Zulufterwärmung 47/43 Zuluft Radiatoren (Büros); Fußbodenheizung/kühlu ng (Flure) VL max 55 C

20 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Stromtarife Wärmepumpe Standort der Wärmepumpe Vor-/Rücklauftemperatur kühlen weitere Kältequelle Kälteverteilsystem Niedertarif Hochtarif Zeitfenster und Sperrzeiten welche? C cent/kwh cent/kwh Kurzbeschrieb 1 Ecotec VG x keine Zuluft variabel Betrieb an Werktagen tagsüber (6:00-20:30 Uhr) Technikräume der Zonen 1 Ecotec SG x keine Zuluft variabel Betrieb an Werktagen tagsüber (6:00-20:30 Uhr) Technikräume der Zonen Ecotec ges. 8 GIT nein Luft-Erdregister Zuluft -?? Während den Belegungszeiten der Büros (Mo-Fr. ( ) Lüftungszentrale im 2.OG 13 Pollmeier nein Sondertarif Pollmeier Sondertarif Pollmeier - Technikzentrale im EG 14 Solvis WP1 nein bitte Solvis direkt anfragen bitte Solvis direkt anfragen bitte Solvis direkt anfragen WP B: Heizzentrale: WP A: Solvisgang Solvis WP2 Solvis ges. 18 TZE x Erdsonden direkt Bauteiltemperierung und Prozesskälte FBH und Lufterhitzer 34/29 BTA Sommer 16/19 BTA Winter 27/25 Prozesskälte 4/6??? Technikzentrale, UG 19 BOB - Erdsonden direkt Bauteiltemperierung 6,66 7,57 Sperrzeit 11:00-13:00 Uhr Anbau, unbeheizt Energieforum NA nein?? Betrieb an Werktagen tagsüber (7:00-20:00 Uhr) Keller Altbau Energieforum N nein Im 4. und 5. OG Betonkern-temperierung in Verbindung mit Erdsonden im "free-cooling Betrieb. Betonkerntemperierung Betonkerntemperierung?? keine Keller Altbau Lebenshilfe GMS x nein Fußbodenkühlung VL 18, RL HT: 6:00-22:00 Uhr, keine Sperrzeit nur Grundwasser, in EDV-Raum/BMZ dezentrale zus. nein Kleinkühlgeräte Wasser und Luft 7,5-10?? hängt am Netz des BSZ Technikzentrale im EG Dachzentrale/Technikze ntrale Eberswalde / DVZ Barnim ja Erdsonden direkt Zuluft (Büros); Fussboden (Flure) variabel? ja. Wie? Technikzentrale

21 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Regelung Wärmequelle Abluft Wärmequelle Grundwasser Kurzbeschreibung der Strategie und der Harware Vmin Vmax Vnenn WRG Grundwassertie fe Anzahl Saugbrunnen Anzahl Schluckbrunnen Art der Wiedereinleitung Pumpenleistung m³/h m³/h m³/h ja/nein m kw 1 Ecotec VG mitgeliefertes Steuergerät 0? 4'500 ja 1 Ecotec SG mitgeliefertes Steuergerät 0? 4'500 ja Ecotec ges. 8 GIT 1. Wärmepumpe wenn die Büros halb belegt sind. Die 2. Wärmepume schaltet sich bei Vollbelegung zu. 3'500 7' /7000 nein 13 Pollmeier Wärmepumpe speist in den unteren Teil des Heizungspufferspeichers ein. Einfache Tempertaurdifferenz-steuerung 0 5'500 Lüftung hat eine Luftqualitätsr egelung nein 14 Solvis WP1 Wärmepumpe speist in den unteren Teil des Heizungspufferspeichers ein. Einfache Tempertaurdifferenz-steuerung nein Solvis WP2 Solvis ges. 18 TZE Kühlung im Bedarfsfall über Raumsollwerte Wärmeseite wie schon beschrieben 19 BOB Hz mit WP, Kü nur mischen Heiz-Kühl über AL geregelt Verlauf über Raumlufttemp - 7'200 - ja Energieforum NA Wärmepumpe läuft, wenn die Abluftanlage läuft und Heizungsanforderung besteht?? nein Energieforum N Lebenshilfe Bei Außentemperaturen < 10 C BKT + Wärmepumpe decken Grundlast Wärmepumpe für Grundlastdeckung Fußbodenheizung, Holzpelletkessel für Spitzenlasten, WWB und Deckenstrahlplatten Bach 1.5 GMS Grundlast über WP Reserver 2 Brunnen offen Eberswalde / DVZ Barnim

22 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Wärmequelle Erdreich Wärmepumpe Anzahl Sonden Sondentiefe Grundwassertie fe Fläche Sondenfeld Nutzung der Fläche Fluid Pumpenleistung Bemerkungen Anzahl - m m m² kw kw elektrische Nennleistung 1 Ecotec VG Ecotec SG Ecotec ges. 8 GIT Pollmeier Solvis WP Solvis WP2 Solvis ges. 18 TZE ,00-10,00? Grünfläche TYFOCOLOR L- Wasser Gemisch? BOB Parkplatz Sole 2,2 geplante Sondentiefe 70m, wegen Fels nicht möglich daher Sondenanzahl erhöht Energieforum NA Energieforum N 190 8,5 HGW 2,02 m unter OK Grundstücksgelände 1946 Anlage unter Gebäude Wasser ohne Frostschutz Gründungspfähle als Erdsonen, daher Leistung in Summe nur für ein teil des Gebäudes ausreichend 1 19 Lebenshilfe GMS 2 74 Eberswalde / DVZ Barnim ,7???? Energiepfähle (keine Sonden) 2 180

23 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Nennleistung heizen Nennleistung kühlen Kältemittel Hersteller Typ reversibler Betrieb Simulationswerte Jahresarbeitszahl Messwerte Jahresarbeitszahl kw kw ja/nein Heizen Kühlen Jahr heizen/w kühlen/s 1 Ecotec VG ,05? Nilan VPL25 ja Ecotec SG ,9? Nilan VPL30 VPL40 ja?? Ecotec ges. 8 GIT 12,1 kw - - KVS-Klimatechnik POOL-TECH Li nein Pollmeier 14.5 R 407C Viessmann Vitocal 300 AW 110 nein Solvis WP bitte Planer fragen Al-Ko WiWL 60 So WIWL 95 SO nein Solvis WP Solvis ges. 18 TZE R404a Sulzer-Escher- Wyss Liquifrigor LQH 0115 DK 2/RR ja BOB ,6 R407c Satag Thermotechnik, Arbon, CH Satag BW zweistufig nein Energieforum NA 45.8 R407C Satag Thermotechnik, Arbon, CH WW240.1 nein 3.20 Energieforum N R407C Satag Thermotechnik, Arbon, CH WW280.1 nein 5.40 Lebenshilfe 54.3 R407C Fa. Weider, A Hard bei Bregenz 2 Module: SW210, 1 Modul: SW90 nein ca. 4,15 pro Modul GMS 240 R407C York YCWM-B 150 nein 4.00 Eberswalde / DVZ Barnim ??? ja ca. 4,4

24 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Wärmespeicher Systemauslegung Messtechnik Erzeugung Wärme WP Inst. Lstg. Volumen Bauart Software sonstige Werkzeuge Betriebss tunden Wärme- /Kältequelle Stromzähler Wärmeaufnahme Wärmeabgabe MWh/a W/m²NGF Liter welche? welche? T-vor T-rück T-vor Wärme /Kältes 1 Ecotec VG ?? nein (prototypisch e Handablesun g) nein nein ja ja nein ja 1 Ecotec SG 47?? nein nein nein ja ja nein ja Ecotec ges GIT 13 Pollmeier 0.7 2*2000 Wassespeicher Standspeicher mit - - ja ja ja ja ja ja ja innenliegendem Warmwasser- Durchlaufwärmetau TRNSYS scher (z.t.) x? x x x x 14 Solvis WP Schichtenspeicher Sauter - x x Solvis WP2 Solvis ges TZE x4000 Schichtenspeicher TRNSYS X X X X X X X 19 BOB Standspeicher Responsetest - x x x x x x x Energieforum NA x 950 Standspeicher x x x x x x Energieforum N x 0,95 Standspeicher TRNSYS x x x x x Lebenshilfe 1.8 2x 750 Pufferspeicher für WP und HPK TRNSYS x x x x x x x GMS x1500l Standspeicher TRNSYS MATLAB / SIMULINK x x x x x Eberswalde / DVZ Barnim? Standspeicher mit Trennschichtlochbl ech?? x? - x x x x

25 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 wp-stammdaten Datum: # Projektname Bildmaterial Erfahrungen / Anmerkungen für Planung und Betrieb e- enke T-rück Sonstiges Stichworte: Regelungsverhalten, Geräuschentwicklung, wurden die leistungszahlen erreicht?, Störanfälligkeit,... 1 Ecotec VG ja ja 1 Ecotec SG ja ja Ecotec ges. 8 GIT ja - ja keine Erfahrungen, noch nicht in Betrieb. 13 Pollmeier x Volumenstrom Abluft ja 14 Solvis WP1 Volumenstrom Abluft ja (WP B) Solvis WP2 Solvis ges. 18 TZE X ja 19 BOB x ja geplante Sondentiefe nicht durchführbar -> Felsschicht, daher Sondenanzahl erhöht noch keine Erfahrungen im Betrieb Energieforum NA x ja Speichersolltemperatur zu niedrig eingestellt (40 C), VL der Heizung liegt über 40 C, daher wird die WP zu selten eingeschaltet. Sollwert Speicher soll auf 50 bis 60 C eingestellt werden. Energieforum N x Erdreichtemperaturen im Grundwasserzu- und abflussgebiet ja Zu Beginn gab es Probleme mit der Abstimmung GLT-Wärmepumpe. Inzwischen läuft die Anlage gut. Lebenshilfe x ja bisher keine Störungen GMS x Einbau WMZ in Kaltseite noch problem., da System-Hydraulik nicht i.o. ja Phase: Betriebsoptimierung (Umbau zus. Pumpe verzögert sich (Insolvenz Firma)) Eberswalde / DVZ Barnim x direkte Kühlung Erdsonden nein (im Bau) (im Bau)

26 SolarBau:MONITOR SolarBau TK3 bildmaterial ECOTEC, Quelle: Uni Bremen Pollmeier, Quelle: Fraunhofer ISE Solvis, Quelle: ENAKON Wolfenbüttel GIT, Quelle: Hersteller TMZ, Quelle: FH Erfurt BOB, Quelle:? Energieforum, Quelle:? GMS, FH Biberach Lebenshilfe, Quelle TU München