Wärmepumpensysteme Optimale Voraussetzungen, Vermeidung von Fehlern, und weitere Informationen

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1 Wärmepumpensysteme Optimale Voraussetzungen, Vermeidung von Fehlern, und weitere Informationen Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz, FWS Peter Hubacher, dipl. Ing. HTL/ HLK Ressortleiter Qualität und Ombudsmann Mail: Hubacher Engineering, CH-9032 Engelburg Tel. 071/ Mail: 1

2 Inhalt Was braucht es für eine gute Wärmepumpenanlage Wärmepumpen mit Erdwärmesonden als Wärmequelle Luft/Wasser-Wärmepumpen Hydraulische Einbindung Schallprobleme und deren Verhinderung Fehler, die man nicht machen sollte weitere Informationen Zusammenfassung 2

3 COP [-] Temperaturhub Wärmepumpe Je kleiner der Temperaturhub desto besser die Effizienz Einfluss des Temperaturhubs M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M Temperaturhub [K] Planungsziel: Eine optimale Wärmequelle mit möglichst hohem Temperaturniveau und auf der Senkenseite tiefe Heiztemperaturen. 3

4 Temperatur [ C] Wahl der richtigen Wärmequelle Aussenluft und Oberflächengewässer sind 20 Quellentemperaturen im Winter, wenn deren 15 Nutzung intensiv ist, weniger interessant 10 5 Erdreich in 1m Tiefe mittlere Aussenluft Grundwasser 0 Oberflächenwasser Erdreich in 100m Tiefe Monate (Jan - Dez) Quellentemperaturen variieren je nach Art stark, es lohnt sich deshalb in der Planungsphase genau zu evaluieren. 4

5 Energiequelle Erdreich Erdwärmesonden Abstand von bei EFH > 7 Meter > 5 Meter mit Kühlung Die richtige Dimensionierung, die Plazierung und Abstände von Erdwärmesonden sind von zentraler Bedeutung für einen problemlosen und effizienten Betrieb von Sole- Wasser-Wärmepumpen. Zudem besteht nebst Heizen die Möglichkeit der passiven Kühlung (Achtung kürzere Sonden haben bessere Kühlwirkung). 5

6 Inhalt SIA-Norm 384/6 0. Geltungsbereich 1. Verständigung 2. Projektierung 3. Berechnung und Auslegung 4. Material und Konstruktionsanforderungen 5. Ausführung 6. Prüfungen 7. Betrieb und Wartung 8. Anhänge Die Berechnung von Erdwärmesonden nach dieser Norm gibt Gewähr für die richtige Auslegung und Ausführung. 6

7 EWS-Hinterfüllung Standardhinterfüllung 100 kg Bentonit 200 kg Zement 900 kg Wasser 1 m³ mit 1200 kg λ = 0.85 W/mK Nicht frostbeständig Fertigmischungen Sackware oder Silo Mit Standard-Wärmeleitfähigkeit <1.0 W/mK Mit höherer Wärmeleitfähigkeit 2.0 W/mK (bspw. ThermoCem) Die Hinterfüllung ist von zentraler Bedeutung, Sie muss vom Sondenfuss bis zur Oberfläche eingepresst werden (von unten nach oben). 7

8 Heizleistung [kw] Luft/Wasser-Wärmepumpen Heizleistung Luft/Wasser-Wärmepumpen A 35 A 50 Linear (A 50) Aussentemperatur [ C] Die Aussentemperatur hat einen grossen Einfluss auf die Leistung der Wärmepumpenanlage. Die Heizleistung ist im Sommer mehr als doppelt so gross. Dies muss beim Wärmetauscher für die Boilerladung berücksichtigt werden. 8

9 Heiztemperatur [ C] Einsatzgrenzen bei Wärmepumpen Einsatzgrenzen Aussentemperatur [ C] Die Betriebspunkte einer Wärmepumpenanlage werden vom Planer oder Installateur vorgegeben und müssen innerhalb der Einsatzgrenzen der Wärmepumpe liegen. Die Einsatzgrenzen werden jedoch vom Wärmepumpenhersteller vorgegeben. Bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe kann sich dies bei tiefen Aussentemperaturen negativ auswirken. Die Einsatzgrenzen einer Wärmepumpenanlage müssen eingehalten werden, alle Betriebspunkte liegen innerhalb. 9

10 Hydraulische Einbindung Die Warmwasserbereitung muss vor dem Speicher abgenommen werden. Die Umschaltung mit Dreiwegventil ist eine funktionell gute Lösung. Der Heizungsvorlauf soll direkt auf die Heizungsgruppe geführt werden. Der Vorlauf zum Speicher wird mit einem Abzweig angeschlossen. Die hydraulische Einbindung von Warmwasserladung und einem Speicher ist entscheidend für einen störungsfreien und effizienten Betrieb der Anlage. 10

11 Hydraulische Einbindung Die Solaranlage soll aus betrieblichen und funktionellen Gründen möglichst nur für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Das Solarregister muss immer unter dem Heizregister der Wärmepumpenladung eingebaut werden. Die zusätzliche Nutzung von Solarenergie kann problemlos integriert werden, muss aber richtig geplant/ausgeführt sein. 11

12 Regelfühler richtig platzieren Es nützt nicht viel zu optimieren, wenn der Fühler falsch montiert ist. 12

13 Überströmventile einstellen Heizungsanlagen mit Einzelraumregulierung (Gesetz), benötigen ohne hydraulische Trennung von Ladekreislauf und Wärmeverteilsystem ein Überströmventil. Dieses muss auch richtig eingestellt werden, sonst wird die Wärmepumpe zuviele Schaltzyklen haben. 13

14 Schalldämmende Befestigungen Die Befestigungen mit Gummieinlagen sind hinsichtlich Schalldämmung nur wirksam, wenn die Gummiunterlagen nicht komplett zusammen gepresst werden und Kontakte Metall auf Gebäude vermieden werden. 14

15 Schalldämmende Befestigungen Leitungsbefestigungen mit speziellen Schalldämmelementen sind heute im Zubehörhandel, resp. bei Spezialisten erhältlich. Einzelrohr- und Verteilerbefestigungen 15

16 Massnahmen gegen Körperschall Beispiele von falschen Anschlussleitungen an die Wärmepumpe 16

17 Anbindung von Erdwärmesonden an die Wärmepumpenanlage Der Zusammenschluss der beiden Rohrkreise von einer Duplex- Erdwärmesonde muss mit einem Hosen-T-Stück erfolgen. Stumpfschweissungen sind nicht optimal, da die Bedingungen im Graben unten meistens nicht stimmen (Temperatur, Schmutz, etc.) 17

18 Heizleitungen in Kellerräumen Unnötige Energieverluste durch unisolierte Leitungen sind zu vermeiden, denn die Jahresarbeitszahl wird negativ beeinflusst. 18

19 Ausblasöffnungen bei LW-WP Eine Holzkastenkonstruktion hat hier als Resonanzkasten gewirkt und die Personen im Wohnzimmer belästigt. Vorallem tieffrequente Töne benötigen eine grosse Masse, um eine Schall dämmende Wirkung zu erreichen. 19

20 Disposition und Aufstellung Bei der Planung von Luftansaug- und -ausblasöffnungen, sowie bei der Aufstellung von Aussengeräten auch an die Folgen denken. 20

21 Reihenhäuser Nachbar ist nahe Bei Reihenhäusern ist die Installation einer Luft/Wasser-Wärmepumpe nicht ganz einfach. Bei Zwischenhäusern geht es kaum ohne Schalldämmung. Zusätzliche Schalldämmung bei der Zu- und Abluft bei den Abklärungen bereits einbeziehen. Aussen aufgestellte Geräte sind sehr schwierig zu plazieren. 21

22 Die Verfügbarkeit Bei einigen der festgestellten Ausfälle sind nur Störungen bei der Regulierung aufgetreten, die nicht direkt die Wärmepumpe betreffen. Feldanalyse an Kleinwärmepumpen Langzeitprojekt des Bundesamts für Energie BFE, 3003 Bern Diese hohe Verfügbarkeit bestätigt, dass die Wärmepumpenanlagen sehr zuverlässig sind. 22

23 Schulungskurse FWS Anmeldung auf der Homepage von FWS 23

24 Zusammenfassung 1. Die Wärmepumpenheizung ist kein einfaches System, es braucht zusätzliches Fachwissen, das man sich aneignen muss. 2. Die Fachbranche muss gewillt sein, in die Aus- und Weiterbildung zu investieren. 3. Mit Wärmepumpen können die Umweltprobleme (Klimaerwärmung) und die Auslandabhängigkeit (Primärenergie) deutlich verbessern. Sie ist eine wichtige Komponente der Energiestrategie 2050 (BFE). 4. Die richtige Wahl und optimale Dimensionierung der Wärmequelle, sowie eine möglichst tiefe Heiztemperatur, sind die wichtigsten Voraussetzungen für eine gute Effizienz der Wärmepumpe. 5. Luft/Wasser-Wärmepumpen sind auch gute Wärmeerzeugungssysteme. Die schlechtere Arbeitszahl wird wirtschaftlich betrachtet weitgehend durch günstigere Investition kompensiert. Die Wärmepumpe ist ein effizienter Wärmeerzeuger, der eine gute Zukunft hat. 24