DIN. Handbuch Wärmepumpen. Jürgen Bonin. Planung und Projektierung. Beuth Verlag GmbH Berlin Wien Zürich. 1. Auflage 2009

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1 DIN Jürgen Bonin Handbuch Wärmepumpen Planung und Projektierung 1. Auflage 2009 Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung e.v. Beuth Verlag GmbH Berlin Wien Zürich

2 INHALT Inhalt 1 Einleitung l 2 Betrachtungen zur Ökologie und Ökonomie Auswirkungen auf die Umwelt Betrachtungen zur Ökonomie - Entwicklung der Energiekosten Woher die Erdwärme kommt 7 3 Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert sie? Warum heißt die Wärmepumpe Wärmepumpe"? Aufbau einer Wärmepumpe und deren Komponenten Der technische Kältekreislauf und die Funktion der Wärmepumpe Der Regler Der Kältekreislauf im p-h-diagramm Das Kältemittel Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonden Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren Wärmepumpen mit Direktverdampfer Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe Kompaktanlagen Splitanlagen Boiler-Wärmepumpen Boiler-Wärmepumpen mit Wärmerückgewinnung aus der Fortluft Kühlen mit einer Wärmepumpe Die freie Kühlung" Reversibel arbeitende Wärmepumpe zum aktiven Kühlen Gasmotor-Wärmepumpe Absorptionswärmepumpen 32 4 Leistung einer Wärmepumpe Leistungszahl Leistungszahl einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe Leistungszahl einer Sole-Wasser-Wärmepumpe Vergleich der Leistungszahl e einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe Leistungszahl einer Luft-Wasser-Wärmepumpe Jahresarbeitszahl Die Jahresarbeitszahl einer Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage Die Jahresarbeitszahl einer Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage Die Jahresarbeitszahl einer Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage Berechnung der Jahresarbeitszahl gem. VDI Beispielberechnung der Jahresarbeitszahl einer Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage Energieaufwandszahl e p.> 45

3 HANDBUCH WÄRMEPUMPEN 5 Projektierung einer Wärmepumpenanlage Ermittlung der Leistung einer Wärmepumpe Ermittlung der Leistung einer Wärmepumpe für einen Neubau Ermittlung der Leistung einer Wärmepumpe für den Baubestand Wärmepumpen im Baubestand mit Fußbodenheizung und Heizkörpern Ermittlung der Leistung einer Wärmepumpe für Industriehallen Berechnungsbeispiel der Heizleistung eines Einfamilienhauses gem. Wärmegesetz Ermittlung der Leistung einer Wärmepumpe für ein Schwimmbad Wärmepumpen im gewerblichen Einsatz Wärmepumpen in Wohnsiedlungen und Wärmepumpengroßanlagen Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage(n) Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage(n) Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage(n) Wärmepumpen für hoch isolierte Häuser und Passivhäuser Projektierung von Wärmepumpenanlagen Projektierung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage Geologische Bedingungen Die Wasserqualität Förder- und Schluckbrunnen Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch bei Eisen/Mangan im Wasser Projektierungsbeispiel einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe Projektierung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe Berechnung der Kälteleistung Erdsonden Projektierung von Erdsonden Erstellen von Erdsonden Projektierungsbeispiel einer Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage mit Erdsonden Projektierung von Erdkollektoren Projektierung von Energiekörben Projektierungsbeispiel einer Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage mit Erdkollektoren Projektierung einer Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage Projektierungsbeispiel einer Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage Gegenüberstellung von Wasser-Wasser-Wärmepumpen, Sole-Wasser-Wärmepumpen und Luft-Wasser-Wärmepumpen Qualitätsmerkmale einer Wärmepumpe Projektierung der Elektroinstallation einer Wärmepumpe Beantragungen und Genehmigungen von Wärmepumpenanlagen Förderungen von Wärmepumpenanlagen 88

4 INHALT 6 Hydraulik Die Primärpumpe Die Unterwasserpumpe und deren Überwachung Projektierungsbeispiel einer Wasserversorgung mit Unterwasserpumpe und Rohrleitungen Die Solepumpe Projektierungsbeispiel des Sole-Kreislaufnetzes mit einer Sole-Umwälzpumpe und Rohrleitungen Die Sekundärpumpe oder Ladepumpe Beispiel: Ermittlung der Sekundärpumpe oder Ladepumpe(n) Der Pufferspeicher Die Warmwasserbereitung Warmwasserbereitung über Durchlauferhitzer Warmwasserbereitung mittels Elektroheizstab in einem separaten Warmwasserspeicher Warmwasserbereitung mit der Wärmepumpe über einen Warmwasserspeicher Warmwasserbereitung mit einer Wärmepumpe und einer zusätzlichen Solaranlage Hygienische Warmwasserbereitung im Durchlaufprinzip Dimensionierung der Warmwasserleitung Leitfaden zur Projektierung einer Wärmepumpenanlage из 8 Darstellung verschiedener Wärmepumpenanlagen n Eine einfache Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage Eine Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage mit freier Kühlung Eine Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage mit freier Kühlung, Solaranbindung und Kachelofen Wärmepumpengerätetypen Einzelwärmepumpengeräte Kompaktanlagen Wirtschaftliche Betrachtungen Lohnt sich eine Wärmepumpe? Ermittlung der Energiekosten Billig oder gut? - Ich bin zu arm, um billig zu kaufen! Gesetze, Richtlinien und Normen Inbetriebnahme von Wärmepumpenanlagen Inbetriebnahme einer Wasser-Wasser-Wärmepumpenanlage Inbetriebnahme einer Sole-Wasser-Wärmepumpenanlage Inbetriebnahme einer Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage 133 XI

5 HANDBUCH WÄRMEPUMPEN 12 Häufige Fehler bei Wärmepumpen Fehler beim Brunnenbau Fehler bei Erdsonden/Erdkollektoren Fehler bei der Hydraulik Fehlermeldungen und deren mögliche Ursachen Schlussbetrachtungen und Aussichten Übungsaufgaben Projektierung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe Projektierung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonden Projektierung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren Projektierung einer größeren Wärmepumpenanlage Berechnung verschiedener Energieaufwandszahlen Berechnung der Energieaufwandszahl eines EFH mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe für die Beheizung des Gebäudes, einschließlich Warmwasserbereitung Berechnung der Energieaufwandszahl eines EFH mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe für die Beheizung des Gebäudes mit elektrischer Warmwasserbereitung mittels Elektroheizstab Fragen Beispiele Wärmepumpenanlagen Lösungen zu den Übungsaufgaben aus Kapitel 14 I6i 17.1 Projektierung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Aufgabe 14.1) Projektierung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonden (Aufgabe 14.2) Projektierung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren (Aufgabe 14.3) Projektierung einer größeren Wärmepumpenanlage (Aufgabe 14.4) Berechnung verschiedener Energieaufwandszahlen (Aufgabe 14.5) Berechnung der Energieaufwandszahl e P eines EFH mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe für die Beheizung des Gebäudes, einschließlich Warmwasserbereitung Berechnung der Energieaufwandszahl e P eines EFH mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe für die Beheizung des Gebäudes mit elektrischer Warmwasserbereitung mittels Elektroheizstab und Antworten Bildquellenverzeichnis Tabellenquellenverzeichnis Adressen 207 Inserentenverzeichnis 208 XII