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 Marktanreizprogramm Wärmepumpenförderung im Gebäudebestand Wasser/Wasser-, Sole Wasser-, Gas-Wärmepumpe Leistung Förderung bis 10 kw * 10 kw 20 kw * je kw (ab 10 kw) 20 kw 22 kw * 22 kw 100 kw * je kw (ab 10 kw) Luft/Wasser-Wärmepumpe Leistung Förderung 20 kw * kw * Mindest JAZ Gasbetrieben: 1,3 Wasser/Wasser, Sole/Wasser elektrisch betrieben: 3,8, (4,0 für Nichtwohngebäude) Luft/Wasser elektrisch betrieben: 3,5 *gilt für den Einbau mit einem Pufferspeicher von min. 30 l pro kw 4 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

6 Beispielrechnung : Leistungszahl Wärmezufuhr von Wärmequelle, z.b. Erde 75% = 3 kw Antriebsleistung 25 % = 1 kw Nutzbare Wärmeleistung 100% = 4 kw Wärmeleistung = COP = = = 4 Antriebsleistung 4 kw 1 kw 7

7 Beispielrechnung : JAZ Wärmezufuhr von Wärmequelle, z.b. Erde 66% = kwh Antriebsenergie 33 % = 5000 kwh Nutzbare Wärme 100% = kwh Heizenergie JAZ = = = 3 Antriebsenergie kwh 5000 kwh 8

8 Aufbau einer Wärmepumpenanlage Die Hauptbestandteile einer Wärmepumpe sind: Eine geeignete Wärmequelle Die Wärmepumpe Pufferspeicher Ein Heizsystem mit möglichst niedrigen Systemtemperaturen 10

9 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 11

10 Auslegung einer Wärmepumpe 1. Schritt: Leistung ermitteln 2. Schritt: Vorlauftemperatur bestimmen 3. Schritt: Wärmequelle festlegen 4. Schritt: Wärmepumpe auswählen 5. Schritt: Hydraulischer Aufbau 12

11 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 13

12 Heizlast Genaue Berechnung nach z.b. DIN EN Überschlägige Ermittlung der Gebäudeheizlast über den Brennstoffverbrauch (bestehenden Anlagen) : 2250[ Bei Öl: Q N = (Verbrauch [l/a]) / (250 [l/a*kw]) kw l al ] 9 Bei Gas: Q N = (Verbrauch [m³/a]) / (250 [m³/a*kw]) 250[ ] a* kw Ungefähre Ermittlung über die zu beheizende Wohnfläche Q [kw] = A [m²] x [kw/m²] 14

13 Zusätzlicher Leistungsbedarf Heizleistung Warmwasser in Ein- und Zweifamilienhäusern Zuschlag ca. 0,2 kw / Person Aufschlag für EVU - Sperrzeiten Erfahrungswerte: 15

15 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 18

17 Welche Wärmequelle nehme ich? Erdwärme Wasser Luft Diese Energiequellen können für die Beheizung und Warmwasserbereitung nutzbar gemacht werden 20

18 Energiequellen aus Umwelt/Natur 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? 21

19 Energiequellen aus Umwelt/Natur Wichtige Kriterien zur Wahl der Wärmequelle: Grundstücksgröße Bodenbeschaffenheit Lage des Grundstücks (eben, Hang-Lage) Zugänglichkeit (z.b. für Bohrgeräte) Genehmigungsfähigkeit (z.b. Grundwassernutzung) Investitionsbereitschaft 23 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

20 Detailbetrachtung Wärmequellen Wärmequelle Erde Wärmequelle Erdreich Erschlossen durch Erdwärmesonde oder Erdreichkollektor Wärmeverteilung: Warmwasser-Fußbodenheizung Betriebsweise: monovalent Vorteil: Hohe Jahresnutzungsgrade Nachteil: Hohe Investitionskosten Hoher Aufwand zur Gewinnung von Umweltwärme 24 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

21 Solebohrung 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 26

22 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 28 TT/STDI Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

23 Weitere Erdwärmesysteme Erdwärmekörbe Grabenkollektoren Spiralkollektoren Flächenkollektor Spiralkollektoren von der WQM 29 TT/STDI Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

24 Wärmequelle Wasser Wärmequelle Grundwasser Erschlossen durch zwei Brunnen Wärmeverteilung: Warmwasser-Fußbodenheizung Betriebsweise: meist monovalent Vorteil: Höchste Jahresnutzungsgrade Nachteil: Hohe Investitionskosten Hoher Aufwand zur Gewinnung von Umweltwärme Brunnen technisch problematisch (Versinterung; Korrosion; etc.) 30 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

25 Wärmequelle Wasser Abstand der Brunnen - 10 kw Heizleistung ca. 25m - 20 kw Heizleistung ca. 40m - 30 kw Heizleistung ca. 50m Auf Frostschutz im Solekreis achten Grundwasserflussrichtung beachten 24 h Pumpversuch durchführen 31 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

26 Wärmequelle Wasser Wasseranalyse einholen Zulässige Konzentrationen müssen eingehalten werden Regelmäßige Untersuchung des Wassers notwendig Beispiel Logatherm WPS mit Wasser-Wasser- Set WWS 32 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

27 Wärmequelle Luft Wärmequelle Außenluft Erschlossen durch Luftkanäle oder freie Ansaugung bei Außenaufstellung Wärmeverteilung: Warmwasser-Fußbodenheizung Betriebsweise: monoenergetisch Vorteil: Preiswerte Wärmepumpe Geringster Aufwand zur Gewinnung von Umweltwärme Nachteil: Geringere Jahresnutzungsgrade 35 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

28 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) 36 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

29 Jahrestemperaturverlauf Hof / Flughafen 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 37 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

30 Stunden/Jahr Jahrestemperaturverteilung FFM Betriebsart monoenergetisch oder bivalent 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) 38 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

31 Wärmepumpe Heizstab Heizleistung (kw) Logatherm WPL berechnete Heizleistung 15kW Normaussentemperatur Normaussentemperatur - 16 C Bivalenzpunkte D -16 C -4 C bis -7 C -12 C -3 C bis -6 C -10 C -2 C bis -5 C Luftemperatur ( C) Bivalenzpunkt ~ - 4,5 C LW WPL (2 (2 Verdichter) LW 150 WPL 14 (2 (2 Verdichter) LW 120 WPL 12 (1Verdichter) Verdichter) LW 100 WPL 10 (1 Verdichter) (1 Verdichter) 40

32 Deckungsanteil Deckungsanteil einer Wärmepumpenanlage in Abhängigkeit vom Bivalenzpunkt und der Betriebsweise 41 TTDB/MKT Bosch Thermotechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion,

33 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

34 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%

35 Entwicklung des Luft/Wasser-Wärmepumpenabsatzes ,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Monoblock Split Monoblock Split 45

36 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 46

37 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 59