Effizienz von Wärmepumpenanlagen

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1 Effizienz von Wärmepumpenanlagen Dipl.- Ing. Matthias Rauch Viessmann Deutschland GmbH

2 Ökodesign-Anforderungen und Energieverbrauchskennzeichnung Auswirkung auf Wärmepumpen 200-G 300-G 350-G 200-S 200-A 300-A A S A+ 350-A 2X2-S 300-A

3 WP im Wandel Luft- Wasser- WP 2009: Vitocal 300, Typ AW

4 WP im Wandel Luft- Wasser- WP 2014: Vitocal 300-A cop - Steigerung von 3,2 auf 3,9: + 20%

5 WP im Wandel Luft- Wasser- WP 2017: Vitocal 200-S cop - Steigerung von 3,2 auf 3,9: + 20%

6 Überblick Der Kältekreis der Wärmepumpe Voraussetzungen für eine hohe Effizienz WW- Versorgung - gesetzliche Vorgaben Effektive Trinkwassererwärmung

7 Prinzip der Wärmepumpe Umweltwärme 3/4 + Endenergie Strom 1/4 = Nutzwärme 4/4 WWB mit WP

8 Das lg p,h-diagramm von Kältemittel Wärmepumpen-Kreisprozess 1-3: verdampfen 3-4: verdichten 4-5: kondensieren 5-1: entspannen

9 Leistungszahl Parameter: Temperaturdifferenz zwischen Verdampfung und Kondensation Faustformel: Vorlauftemperatur 1 K niedriger: Leistungszahl 2,5% höher Quellentemperatur 1 K höher: Leistungszahl 2,7% höher

10 Typische Kennlinien von Wärmepumpen Betriebspunkt? Sole- Wasser- WP 10 kw im Heizbetrieb 35 C oder 45 C Vorlauftemperatur? 3,88 / 5,01 = 0,77

11 Leistungsregelung Inverter Je nach Frequenz des Drehfelds ergeben sich unterschiedliche Drehzahlen des Verdichters und somit unterschiedliche Leistungen. Inverter-WP arbeiten insbesondere im Teillastbetrieb sehr effizient. Quelle: Planungshandbuch Wärmepumpen

12 Arbeitsfeld Verdichter, Vitocal 350-G, 18 kw WWB mit WP

13 Typische Leistungszahlen von Wärmepumpen WWB mit WP

14 Warmwasser: heiß oder warm?

15 Gruß aus dem Internet - 1 WWB mit WP

16 Gruß aus dem Internet - 2 WWB mit WP

17 Trinkwasserverordnung Novelle Dezember 2012 Hauptpunkte der neuen Fassung vom Die Bereitstellung von Trinkwasser im Rahmen einer Vermietung wird ausdrücklich als "gewerbliche Tätigkeit" eingeordnet. Der Begriff der "Großanlage zur Trinkwassererwärmung", der bislang über die anerkannten Regeln der Technik definiert wurde, wird in der Verordnung selbst definiert. Ein hinzuziehen des DVGW Arbeitsblattes W 551 ist nicht mehr erforderlich. Demnach ist eine "Großanlage zur Trinkwassererwärmung" eine Anlage mit: Speicher-Trinkwassererwärmer oder zentralem Durchfluss-Trinkwassererwärmer mit einem Inhalt von mehr als 400 Litern oder einem Inhalt von mehr als 3 Litern in mindestens einer Rohrleitung zwischen Abgang des Trinkwassererwärmers und Entnahmestelle. Der Inhalt einer Zirkulationsleitung soll dabei unberücksichtigt bleiben. Entsprechende Anlagen in Ein- und Zweifamilienhäusern (unabhängig von der Art der Nutzung gewerblich/privat) zählen nicht zu Großanlagen zur Trinkwassererwärmung und sind generell von der Untersuchungspflicht befreit. Diese Definition ist bisher schon aus dem DVGW Arbeitsblatt W 551 bekannt.

18 Trinkwasserverordnung Novelle Dezember 2012 Hauptpunkte der neuen Fassung vom Die generelle Anzeigepflicht von Großanlagen im gewerblichen Bereich fällt ebenso weg wie die Übersendung von Untersuchungsergebnissen ohne Auffälligkeiten (Überschreitung des technischen Maßnahmewertes) an das Gesundheitsamt. Verlängerung der Frist zur erstmaligen Legionellenüberprüfung in Trinkwasseranlagen auf den Neu sind nach der novellierten TrinkwV unterschiedliche Beprobungsintervalle: Trinkwasser-Anlagen in gewerblich genutzten Objekten --> alle 3 Jahre Trinkwasser-Anlagen in öffentlichen Gebäuden --> 1 x im Jahr mit der Möglichkeit der Ausweitung auf 1 x alle 3 Jahre Trinkwasser-Anlagen in öffentlichen Gebäuden "mit Patienten mit höherem Risiko für Krankenhausinfektionen" --> 1 x im Jahr Zu den öffentlichen Gebäuden "mit Patienten mit höherem Risiko für Krankenhausinfektionen" zählen beispielsweise Krankenhäuser, Einrichtungen für ambulantes Operieren, Dialyseeinrichtungen oder andere Gebäude mit solchen Risikopatienten.

19 DIN Hygienische Anforderungen Allgemeine Anforderungen Zirkulationssysteme Bei Rohrleitungsinhalten > 3 l zwischen Abgang Trinkwassererwärmer und entferntester Entnahmestelle (längster Fließweg) sind Zirkulationssysteme einzubauen. Zirkulationsleitungen und pumpen sind so zu bemessen, dass im Zirkulationssystem die Temperatur des Trinkwassers warm nicht mehr als 5 K gegenüber der Trinkwassertemperatur am Austritt des Trinkwassererwärmers unterschritten wird. Höchstens 8 h in 24 h abgesenkter Temperaturbetrieb z.b. durch Abschalten der Zirkulationspumpe. Bauanforderung Wasseraustausch innerhalb 3 d ist nicht sichergestellt Betriebsanforderung Wasseraustausch innerhalb 3 d ist sichergestellt Speicher Durchflusssystem Kombiniert (Speicherladesystem) Bei nachgeschaltetem Leitungsvolumen > 3 l Austritt Trinkwassererwärmer 60 C und 55 C am Eintritt Zirkulationsleitung Betriebsanforderung = Bauanforderung Betriebstemperaturen < 50 C sind zu vermeiden Zirkulation erforderlich (mit 5 K Regel) Austritt Trinkwassererwärmer 55 C und 50 C am Eintritt Zirkulationsleitung

20 Schlussfolgerung aus den Regeln Festlegung des Anlagentyps bzgl. Betriebstemperatur Beratung des Betreibers: Aufklärung über Risiko und Verantwortung Unterstützung bei Prüfung gemäß TrinkWVo

21 Effektive Trinkwassererwärmung Trennung von Heizung und TWW-Versorgung (ggf. Ausnahme: EFH) Geringe Übertemperatur der WP durch große WÜ-Flächen Ladesysteme: hohe Übertragungsleistung bei kleinem Temperatursprung Vorteilhaft: Frischwasserstationen, ggf. o. Zirkulation Möglichst keine Temperaturhochhaltung TWE ggf. vor Ort durch dezentrale Stationen Kein Tabu: dezentrale elektrische TWE

22 Standardschema WP für Heizung und TWE EFH, ZFH WWB mit WP

23 8- Familienhaus mit zentraler TWE WWB mit WP

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26 Effiziente WWB WWB mit WP

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28 Der große Wurf in MFH: Effizienz und Sicherheit WWB mit WP

29 Der große Wurf in MFH: Effizienz und Sicherheit WWB mit WP

30 Durchlaufsysteme sind im Vorteil WW- Inhalt < 400 Liter Chance auf Unterschreitung der 3 Liter zum Verbraucher zentrale oder dezentrale Installation Systeme mit el. Nachheizung erhöhen die Sicherheit sowie die WP- Effizienz

31 Durchlaufsysteme sind im Vorteil Vitotrans 353, PBSA

32 FriWa: Zirkulation und RL-Umschaltung Annahmen: Pufferspeicher 65 C Austritt WW 60 C Eintritt Zirkulation 55 C Gefragt: RL-Temperatur zum Puffer?

33 FriWa: Zirkulation und RL-Umschaltung Annahmen: Pufferspeicher 65 C Austritt WW 60 C Eintritt Zirkulation 55 C Ohne Zapfung, Zirkulation hebt die RL- Temperatur auf ca. 57 C an Nachheizung mit WP ist hier fast ausgeschlossen!

34 FriWa: Zirkulation und RL-Umschaltung Annahmen: Pufferspeicher 65 C Austritt WW 60 C Eintritt Zirkulation 55 C Mit Zapfung, 1 Verbraucher mit 5 l/min = 300 l/h (ca. 9 l/min bzw. 540 l/h bei 40 C) Zirkulation 600 l/h (Eintritt in Mischpunkt 55 C) Mischung aus KW und Zirkulation: 900 l mit 40 C (bei Z l/h -> 44,6 C) -> RL aus FriWa > 40 C Einschichtung und WP-Nachheizung möglich Beachte: Bedarf ca. 25 l/d je Nutzer

35 Anders bei Kesselanlagen WWB mit WP

36 Bivalente Heizung: WP Sole/Wasser + Gaskessel WWB mit WP

37 Bivalente Heizung WP Sole/Wasser + Gaskessel WWB mit WP

38 Zusammenfassung Auswahl effektiver Systeme Auslegung der Anlagentechnik auf optimale Temperaturen Installation unter Beachtung der spezifischen Anforderungen Gezielte Einweisung der Betreiber Optimierung und Beratung im laufenden Betrieb (Monitoring) Wiederkehrende Prüfung der Anlagen (Wartung)

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! WWB mit WP