Definitionen und Erläuterungen

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1 Definitionen und Erläuterungen Zur Nachvollziehbarkeit und zum besseren Verständnis der in den Anlagen- und Ergebnisdarstellungen verwendeten Angaben werden nachstehend die folgenden Begriffe und Kenngrößen näher erläutert. Bitte klicken Sie auf den jeweiligen Begriff um zur Erläuterung zu gelangen: Abtauenergie Anlagenschema Arbeitszahl Außenluft elektrische Energie Energiebilanz Ergebnisbeschreibung Gebäudenutzfläche (A N ) Heizleistung Heizwärmebedarf Ladekreis TWS mittlere Tagestemperaturen Primärkreis thermische Energie Trinkwasser Vor- und Rücklauf Heizkreis

2 Ergebnisbeschreibung Die Ergebnisbeschreibung bezieht sich auf den Zeitraum Juli 2011 bis Juni Die Nennung von Durchschnittswerten aller Anlagen soll die Einordnung der Ergebnisse für die beschriebene Wärmepumpenanlage erleichtern. Die genannten Temperaturen stellen den Mittelwert aus Vorlauf und Rücklauf während des Betriebes der jeweiligen Kreise dar; berechnet als energetisch gewichtete Jahresmittelwerte. Als Vergleichswert werden hier jeweils die Mittelwerte aller Außenluft- bzw. Erdreichanlagen, die während dieser Zeitperiode in Betrieb waren und vermessen wurden. Eine ausführliche Beschreibung der Ergebnisse dieser 36 Erdreich- und 21 Außenluftanlagen, die in der Jahresauswertung untersucht wurden, sowie die aufgeführten Durchschnittswerte, sind in der Rubrik "Ergebnisse" zu finden. Anlagenschema Die Anlagenschemen dienen dem einfachen Verständnis über den Aufbau der Anlage sowie der Darstellung von Tagesmesswerten und beinhalten nur die hierfür benötigten Komponenten. Die Heizkreis-, Lade- und Solepumpen sind immer außerhalb der Wärmepumpe gezeichnet. Die tatsächliche Position der Pumpen kann von der Darstellung im Schema abweichen. Die verschiedenen Farben kennzeichnen das Fluid, welches sich in den einzelnen Kreisen befindet. Sole (z.b Wasser-Ethylenglykol-Gemisch) Heizungswasser (für Raumheizung bzw. zur Beheizung des Trinkwasserspeichers) Trinkwasser Kältemittel (bei Split-Geräten mit außen aufgestelltem Verdampfer) Der Vorlauf eines Kreises ist mit einer durchgezogenen, der Rücklauf mit einer unterbrochenen Linie dargestellt. Energiebilanz elektrische Energie Aufteilung der von der Wärmepumpenanlage benötigten elektrischen Energie. Bitte beachten Sie die Legende oberhalb der jeweiligen Ergebnisdarstellung, da es zwischen den Anlagen zu Unterschieden kommt. Zum Beispiel kann nicht bei allen Objekten der Wärmequellenantrieb (Quellenpumpe bzw. Ventilator) getrennt von der Wärmepumpe (Kompressor und Steuerung)

3 vermessen werden. Der elektrische Energiebedarf der Steuerung umfasst auch jenen notwendiger Zusatzkomponenten in der Wärmepumpe, wie z.b. der Ölsumpfheizung. thermische Energie Aufteilung der von der Wärmepumpe bereitgestellten thermischen Energie für Raumheizung und Brauchwassererwärmung. Im dargestellten Diagramm der thermischen Energien beschreibt der rot markierte Teil der Grafik die Heizenergie. Als Heizenergie wird diejenige Energie bezeichnet die dem Heizkreis (bei Anlagen ohne Pufferspeicher), bzw. dem Heizungspufferspeicher zugeführt wird. Der blau markierte Teil beschreibt diejenige thermische Energie, die dem Trinkwasserspeicher zugeführt wird. Wird der Trinkwasserspeicher über einen Ladekreis beladen, wird diese Energie als Ladekreis TWS bezeichnet. Handelt es sich bei der Wärmepumpe um ein Kompaktgerät mit integriertem Trinkwasserspeicher, so wird die Energie die dem Speicher zugeführt wird als TWS Beladung bezeichnet. Bei diesen Anlagen ist es Bauartbedingt meist nicht möglich einen Wärmemengenzähler vor dem Trinkwasserspeicher zu installieren. In diesen Fällen wird die Energie des gezapften Trinkwassers gemessen (TW Zapfung). Die Energie der TWS Beladung dann unter anderem anhand der Trinkwasser-Zapfung berechnet. Bei Anlagen mit Kombispeicher wird zwischen der Beladung des Speichers im unteren Bereich (auf Heizungstemperaturniveau, blau) und im oberen Bereich (auf Trinkwassertemperaturniveau, rot) unterschieden. Bei Anlagen mit der Wärmequelle Außenluft wird zusätzlich eine Abtauenergie berechnet, sofern Prozessumkehr als Abtaumethode verwendet wird. Die gesamte thermische Energie summiert die für Heizung und Brauchwassererwärmung bereitgestellte Energie, abzüglich der Abtauenergie. Abtauenergie Ein Nachteil bei Wärmepumpen mit der Wärmequelle Außenluft ist, dass in bestimmten Temperaturbereichen Wasserdampf am Verdampfer kondensiert und gefriert. Um den Verdampfer von der Eisbeaufschlagung zu befreien, können verschiedene Methoden verwendet werden. Bei den meisten im Projekt WP Monitor vermessenen Wärmepumpen wird der Wärmepumpenprozess kurzzeitig umgekehrt. Dabei nutzt die Wärmepumpe das Heizungswasser als Wärmequelle und der Verdampfer gibt Wärme nach außen ab. Die Wärmemenge, die dem Heizkreis bei diesem Prozess entzogen wird, wird als Abtauenergie bezeichnet und ist nicht mehr für den eigentlichen Zweck nutzbar. Bei der Ermittlung der Arbeitszahl muss diese Abtauenergie von der gemessenen thermischen Energie wieder abgezogen werden.

4 Arbeitszahl Zur Beurteilung der energetischen Effizienz der Wärmepumpenanlage in einem bestimmten Zeitraum wird das Verhältnis abgegebener Nutzwärme zu bezogener elektrischer Energie ermittelt. Der Bilanzzeitraum umfasst einen Monat bei der Monatsarbeitszahl, bzw. ein Jahr bei der Jahresarbeitszahl. Die Bilanzgrenze zur Ermittlung der Arbeitszahl ist folgendermaßen definiert: Die zugeführte elektrische Energie umfasst den Energieverbrauch von Verdichter und Steuerung sowie des Wärmequellenantriebs (Solepumpe bei Erdreichanlagen, Ventilator bei Luftanlagen und Brunnenpumpe bei Grundwasseranlagen) und der Heizstäbe. Nachgeschaltete Pumpen, wie Heizkreispumpe oder Pumpen zur Speicherbeladung fließen nicht in die Arbeitszahlberechnung mit ein. Die abgegebene thermische Energie umfasst die Wärmemenge für Raumheizung (kurz: Heizung) und Brauchwassererwärmung (kurz: Warmwasser oder Ladekreis TWS). Als Heizwärme wird die dem Heizkreis (bei Anlagen ohne Pufferspeicher), bzw. dem Pufferspeicher zugeführte Wärmemenge berücksichtigt. Die Nutzbare Wärmemenge für die Brauchwassererwärmung umfasst die dem Trinkwarmwasserspeicher zugeführte Energie. Gebäudenutzfläche (A N ) Die Gebäudenutzfläche wird in Deutschland als Energiebezugsfläche bei Wohngebäuden im Zusammenhang mit der Energieeinsparverordnung EnEV 2009 verwendet. Sie berechnet sich folgendermaßen, wenn die Geschosshöhe zwischen 2,5 und 3,0 Meter beträgt:

5 A N = V e 0,32/m Dabei ist V e das beheizte Gebäudevolumen, das von der (nach EnEV 2009, Nr ermittelten) wärmübertragenden Umfassungsfläche A umschlossen wird. Ist die Geschosshöhe h g kleiner 2,5 m bzw. größer 3,0 m, wird die Gebäudenutzfläche wie folgt berechnet: A N = 1 h g 0,04 m V e Heizleistung Die Heizleistung und die Effizienz der Wärmepumpe wird nach der Norm EN auf einem Prüfstand ermittelt (früher nach EN 255). Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, müssen festgelegte Betriebspunkte mit den Temperaturen der Wärmequelle und Wärmesenke sowie der jeweils verwendeten Medien eingehalten werden. Bei Sole/Wasser Wärmepumpen werden Heizleistung und Effizienz (Leistungszahl) üblicherweise im Betriebspunkt B0/W35 angegeben. Dabei bedeutet B0 eine Soleeintrittstemperatur (B=Brine (engl.)) von 0 C. W35 steht für eine Heizkreisvorlauftemperatur (W=Water (engl.)) von 35 C. Bei Luftwärmepumpen lautet der übliche Betriebspunkt A2/W35. Die Lufttemperatur (A=Air) beträgt dabei 2 C, die Heizkreistemperatur 35 C. Auf der Wärmequellenseite wird bei Sole/Wasser-Wärmepumpen eine Spreizung von 3K eingestellt Die Temperaturspreizung auf der Wärmesenkenseite (Wasser) beträgt 5 K. Die Vorgängernorm EN 255 setzte eine Temperaturspreizung 10 K voraus. Heizwärmebedarf Der Heizwärmebedarf ist die errechnete Nutzenergiemenge, die einem Gebäude innerhalb der Heizperiode zuzuführen ist, um die gewünschte Innentemperatur aufrechtzuerhalten. Nach EN 4701 errechnet sich der Heizwärmebedarf Q h folgendermaßen: Dabei sind: Q h = (Q T + Q V ) η (Q i + Q s ) Q T : Q V : Transmissionswärmeverluste infolge Wärmeleitung in den Bauteilen und Wärmeübergang an den Oberflächen Lüftungswärmeverluste infolge Luftaustauschs

6 Q i : interne Wärmegewinne infolge des Betriebs elektrischer Geräte, künstlicher Beleuchtung und Körperwärme von Personen Q s : solare Wärmegewinne über transparente Bauteile (Fenster) η: Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne (vereinfacht von 1,0 für schwere Bauweisen bis 0,9 für leichte Bauweisen) Der Heizwärmebedarf wird auf die Gebäudenutzfläche A N bezogen. Vor- und Rücklauf Heizung / Ladekreis: Mit Vorlauf wird hier der Wärmepumpenaustritt und mit Rücklauf der Wärmepumpeneintritt bezeichnet. Wärmequellenkreis: Vorlauf bezeichnet hier die vom Erdreich zur Wärmepumpe hin durchströmte Leitung, Rücklauf die zum Erdreich hin durchströmte Leitung. Mittlere Tagestemperaturen Außenluft Dargestellt ist der Tagesmittelwert der Außentemperatur (T amb) und der Mittelwert der Außentemperatur während der Wärmepumpenbetriebszeit (T amb_an). Heizkreis Dargestellt ist der Tagesmittelwert von Vor- und Rücklauf des Heizkreises bzw. der Beladung des Pufferspeichers. Ladekreis TWS Dargestellt ist der Tagesmittelwert von Vor- und Rücklauf der Beladung des Trinkwasserspeichers, sofern diese Temperaturen bei der dargestellten Anlage vermessen werden. Trinkwasser Dargestellt ist der Tagesmittelwert des gezapften Trinkwassers (Vorlauf) und des Kaltwasserzulaufs (Rücklauf), sofern diese Temperaturen bei der dargestellten Anlage vermessen werden. Primärkreis Dargestellt ist der Tagesmittelwert von Vor- und Rücklauf des Wärmequellenkreises.