Wärmepumpe und Eisspeicher

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1 Frankfurt, Wärmepumpe und Eisspeicher Änderungen der EnEV und neue Konzepte Agenda EnEV Systematik in Kürze EnEV Neuerungen 2014 und 2016 Wärmepumpe Systematik und Charakteristik Wärmequelle Eisspeicher: Funktionsweise Einbindung Eisspeicher in die Anlage Projekte aus der Region 2 1

2 Die EnergieEinsparVerordnung EnEV - die Systematik in Kürze Gilt für Wohngebäude, Bürogebäude, teilweise für Betriebsgebäude Teil der Baugenehmigung Ansatz: Definiert wird ein Referenzgebäude mit Festlegung der Gebäudehülle und der Anlage für Heizung und Warmwasser Für das Referenzgebäude wird der jährliche Primärenergiebedarf ermittelt nach DIN V Energetische Bewertung von Gebäuden Geplantes Gebäude darf keinen höheren Primärenergiebedarf haben als Referenzgebäude 3 Das Referenzgebäude 4 2

3 EnEV Was ist neu? Primärenergetische Anforderungen an Neubauten verschärfen sich 2014 um ca. 4% (gegenüber EnEV 2009) und 2016 nochmals um ca. 25 %. Auch Anforderungen an die Gebäudehülle verschärfen sich 2016 um ca. 20 %. Mehr grüner Strom im Netz: Primärenergiefaktor von Strom sinkt zum von 2,6 auf 2,4 und zum auf 1,8 Stilllegungspflicht für Heizkessel: ab gilt diese für Einbaudatum vor 1985, Pflicht zur Außerbetriebnahme von Öl- und Gaskesseln nach 30 Jahren (Ausnahme: NT- und Brennwertkessel) Energieausweis für Gebäude ähnlich Elektrogeräte (A+ bis H). Solar + Gas- Brennwertkessel ist etwa B. Angabe ist bei Vermietung und Verkauf Pflicht. 5 Wärmepumpe - die Systematik in Kürze WP entzieht einem kalten Medium Wärme Wärmequelle (z.b. Luft, Grundwasser) wird abgekühlt Im Verdampfer der WP wird Kältemittel verdampft Kompressor verdichtet Kältemittel auf höheren Druck Im Kondensator wird Kältemittel (bei höherer Temperatur) verflüssigt Dabei wird Wärme abgegeben, z.b. an Heizungswasser 6 3

4 Charakteristiken der Wärmepumpe Arbeitszahl = Wärme-Output/ Strom-Input Arbeitszahl wird beeinflusst von Temperatur Wärmequelle (möglichst hoch) Temperatur Heizkreis (möglichst niedrig) 7 Konventionelle Wärmequellen + einfach zu realisieren + kostengünstig - Schlechte Arbeitszahl - Lärm + robuste Wärmequelle + gute Arbeitszahl - Sondenherstellung - Flächenbedarf + beste Arbeitszahl + bei größeren Anlagen günstiger - Wasserbehandlung erforderlich 8 4

5 Andere Wärmequellen 9 Feldtest-Ergebnisse von Wärmepumpen Fraunhofer/ ISE vermisst seit 2012 Wärmepumpen in Neubauten und ca. 50 ältere WP aus vorangegangenen Feldtests Neu installierte Erdwärmepumpen (Sole) haben Jahres-COP von 4,3 Neue Luftwärmepumpen schaffen JAZ von 3,2 Im Feldtest lagen die Werte noch bei 3,9 bzw. 2,9 Große Bandbreite bei COP deutet auf Einfluss guter Planung, Ausführung und Betrieb hin (z.b. Sole-WP mit Fußbodenheizung 3,0 bis 5,4) Erfolgsfaktoren: niedrige Heizkreistemperatur, wenig Takten 10 5

6 Warum profitiert die Wärmepumpe von der EnEV 2014? EnEV 2009 EnEV PEF Strom 2,6 2,4 1,8 Arbeitszahl 3,0 3,2 3,3 PEF Wärmepumpe 0,87 0,75 0,55 Strompreis 23 ct 24 ct 25 ct Wärme-Arbeitspreis 7,67 ct 7,50 ct 7,58 ct Mehr grüner Strom im Netz führt zu deutlich verbessertem Primärenergiefaktor der Wärme aus WP Bei Erdwärmepumpen (Sole-Wasser) mit Arbeitszahl >4 sind sogar PEF < 0,45 möglich 11 Auswirkungen auf Systemwahl Bei Gas/ Heizöl erfüllt man die strengeren Anforderungen nur noch mit einer besseren Gebäudehülle Strombetriebene Wärmepumpen verbessern sich quasi von allein Bei BHKW ist Strom- Gutschrift in der PEF- Betrachtung weniger wert 12 6

7 Zwischenfazit Geänderte Randbedingungen Neue EnEV verschärft die Anforderungen PEF von Strom sinkt von 2,6 auf 1,8 JAZ Wärmepumpen verbessert sich leicht Auswirkung könnte sein Wärmepumpen kommen verstärkt zu Einsatz Herausforderungen Erschließung der Wärmequelle Bereitstellung der hohen Temperatur für Warmwasser Strompreis 13 Wärmequelle Eisspeicher 14 7

8 Eisspeicher - Funktionsweise 15 Eisspeicher weitere Hersteller 16 8

9 Eisspeicher die Vorteile Hohes Speichervermögen durch Schmelzwärme Beladung erfolgt zur Hälfte mit > 0 C 17 Wärmequellen > 0 C Außenwand des Eisspeichers Abgas-Kondensator (Kessel, BHKW) BHKW Abwärme des BHKW Abwärme Heizraum Abwärme Lüftungsanlage Abwärme Kälteerzeugung Abwärme Abwasser Abwärme Druckluft 18 9

10 Eisspeicher + Sonnenkollektor Grundregel Kollektor: Wirkungsgrad ist umso besser, je geringer (T K T a ) ist Sonnenkollektor zum Regenerieren eines Eisspeichers braucht keine Glasabdeckung braucht keinen Isolierkasten arbeitet bei T a > 0 C auch nachts! 19 Anlagenkonzepte I Regeneration separat Wärmequelle regeneriert des Eisspeicher Wärmepumpe ist nur mit Eisspeicher verbunden Keine direkte Verbindung Wärmequelle- Wärmepumpe + regelungstechnisch sehr einfach + max. Ergiebigkeit der Wärmequelle - Kalte Seite der Wärmepumpe meist <0 C, dadurch höherer Stromverbrauch Abluft 25 Abgas 80 M 20 10

11 Anlagenkonzepte II Regeneration aus Überschuss Wärmequelle bedient vorrangig die Wärmepumpe Regeneration nur mit Wärme- Überschuss oder Regeneration aus Wärmepumpen-Rücklauf Eisspeicherbetrieb, wenn keine Wärmequelle verfügbar + höhere Temperatur zur Wärmepumpe + geringerer Stromverbrauch - aufwändigere Regelung - Wärmequelle weniger ergiebig 21 Anlagenkonzepte II Regeneration aus Überschuss 22 11

12 Bilder aus der Praxis - Eisspeicher 23 Bilder aus der Praxis - Eisspeicher 24 12

13 Bilder aus der Praxis - Eisspeicher 25 Anlagenbeispiele Urbacher Weg, Köln 26 13

14 Variante kaltes Nahwärmenetz 27 Kaltes vs. warmes Nahwärmenetz Kaltes Wärmenetz Warmes Nahwärmenetz keine Verluste, eher Wärmegewinn Wärmeverluste 5 20% ungedämmte Trinkwasserleitungen Wärmequelle als kostengünstige, zentrale Großanlage Theoretisch Abrechnung nur über Grundpreis möglich Wärmepumpen dezentral (hohe JAZ, kein Lärmproblem) gedämmte Wärmeleitungen (Kunststoff oder Stahl) Wärmequelle als kostengünstige, zentrale Großanlage Abrechnung immer über Grundpreis und Arbeitspreis dezentral nur Hausstationen 28 14

15 Aktuelle Eisspeicher-Projekte in der Region Hortensienring Unterliederbach (KEG) Hochwertige Sonnenkollektoren, große Fläche Direkte Wärmenutzung für Hzg. und WWB Nur Wärmepumpen, keine Kessel Überschusseinspeisung in Mainova-Wärmenetz Ökosiedlung Friedrichsdorf (FRANK-Gruppe) Warmes Nahwärmenetz Energiezentrale mit Wärmepumpen und BHKW Solenetz zu Flachdächern rund um den Eisspeicher Riedberg(Nassauische Heimstätten) Schlauchabsorber unter PV-Fläche Energieplushaus 29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 30 15