ÖKOLOGISCH BAUEN INNOVATIV ARBEITEN. VORTRAG: Planungshinweise für Erdwärmenutzungsanlagen - Grundwasser - Wärmepumpen. 4.

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1 VORTRAG: Planungshinweise für Erdwärmenutzungsanlagen - Grundwasser - Wärmepumpen 4. Juni 2008

2 VORTRAG: Planungshinweise für Erdwärmenutzungsanlagen - Grundwasser - Wärmepumpen Bmstr. Ing. Klaus Kiessler + Absolvent der Donau-Universität Krems Solararchitektur + Mitglied im Landesinnungsausschuss der Baumeister + Mitglied im Landesinnungsausschuss der Immobilientreuhänder + Obmann IG Passivhaus Ost + Beiratsmitglied im Cluster Bauen, Energie, Umwelt Coauthor: Heinrich Huber

3 Funktionsprinzip der Wärmepumpe

4 Temperaturverhalten δ KM_FL = 37 C δ WNA_RL = 29 C Wärmeübertrager - Senke δ KM_HG = 70 C δ WNA_VL = 35 C δ WQA_Austritt = - 3 C δ KM_Eintritt = -5 C Wärmeübertrager - Quelle δ WQA_Eintritt = 0 C δ KM_Austritt = -2 C

5 Leistungszahl Coefficient of performance COP ε W = P P c El Das Verhältnis zwischen abgegebener Wärmeleistung und der aufgenommenen elektrische Leistung, gemessen unter normierten Prüfstandsbedingungen. Prüfnormen: EN oder DACH Prüfreglemente

6 Jahresarbeitszahl Seasonal performance factor SPF β = P P c El Die Summe der in einer Heizsaison abgegebenen Wärmemenge bezogen auf die aufgenommene elektrische Energie Wärmequellen Vorlauf < 40 C Vorlauf < 55 C FBH, WH Radiator Wasser 4,5 4,0 Erdreich/Sole 4,0 3,5 Direktverdampfung 4,2 3,7 Luft 3,5 * 3,0 * * unter Berücksichtigung der Klimazonen Quelle: EHPA, 2006

7 Anlagenplanung Planung der Wärmepumpenanlage

8 Bestimmung der Wärmebedarfs Bei Wärmepumpen-Anlagen ist eine genaue Dimensionierung besonders wichtig. Überdimensionierte Geräte verursachen unverhältnismäßig hohe Anlagekosten und sehr kurze Laufzeiten der Aggregate. Die Ermittlung der Heizlast erfolgt nach der gültigen Norm: ÖNORM EN 12831: , H 7500 Alt: ÖNORM M 7500 od. B 8153,

9 Durchschnittlicher Wärmebedarf

10 EVU Sperrzeiten Beispiel: Eine Heizlastberechnung ergibt 7 kw. Für die Verwendung eines Sondertarifes müssen 3 x 2 Stunden Abschaltzeit in Kauf genommen werden. Heizleistung _ WP = 7kW 24h 18h = 9,3kW

11 Warmwasserbereitung Soll auch das Warmwasser mit der Heizungs-Wärmepumpe bereitet werden, so muss dies durch einen Aufschlag von ca. 0,25 kw pro Person berücksichtigt werden.

12 Auslegung der Heizungs-Vorlauftemperatur Grundsätzlich gilt: Je niedriger die Vorlauftemperatur umso höher ist die Leistungszahl der Wärmepumpe und umso niedriger sind die Betriebskosten, wenn möglich max. 35 C Einfluss der Vorlauftemperatur auf die Arbeitszahl, z.b. für Sole/ Wasser-Wärmepumpen

13 Ausführung der Wärmenutzeranlage

14 Fußbodenheizung Überall einsetzbar Guter Speicher cp = 0,8 kj/kg.k Selbstregelungseffekt Vor- und Nachteile der Verlegesysteme beachten

15 FBH Trockenbau

16 FBH Tacker-Befestigung

17 FBH Clip - Befestigung

18 Wandheizung rasche Heizfläche Angenehme Strahlungswärme Auf Materialauswahl achten

19 Weitere Wärmeübertrager Strahlungsheizkörper Einsatz in Hallen Auf Herstellerangaben achten Radiatoren und Konvektoren Einsatz in alt Anlagen Flächen vergrößern Es gibt meist Alternativen Lufterhitzer Verwendung in Montagehallen od. Werkstätten Problematisch Lärm und Zugluft Oft höhere VL-Temperaturen notwendig

20 Energiequelle Luft

21 Vor- und Nachteile der Wärmequelle Luft Nachteil Große Schwankung der Lufttemperatur Starke Änderung der Arbeitszahl In den meisten Fällen bivalenter Wärmepumpenbetrieb notwendig Vorteil Nachrüstung möglich Sanierung Geringer Montageaufwand bei Splitanlagen

22 Luft/Wasser Kompakt Gerät

23 Luft/Wasser Split Gerät

24 Auffangmulde Kondensatablauf (1)

25 Schallschutzmassnahmen

26 Energie aus Grundwasser

27 Voraussetzungen für die Grundwassernutzung Genehmigungsverfahren Wasserqualität (Nitrat, Sommer-Winter) Wassermenge Probebohrung Pumpversuch 2-3 Tage Menge 250 Liter/h kw Kälteleistung Wassertiefe (nicht tiefer 15 m) Wassertemperatur (nicht < 8 C)

28 Behördenauflagen Keine WP in Schutz- und Schongebieten Planung und Ausführung der Brunnen durch Fachbetriebe Schluckbrunnen; Tiefe, Richtung, Abstand ev. Einleitung in Vorfluter Keine Trinkwasserversorgungsanlage

29 Sicherheitsabstände

30 Brunnenanordnung

31 Bohrbrunnen

32 Schlagbrunnen

33 Erdreichgekoppelte Wärmequellenanlage

34 Erdreichtemperaturen (1)

35 Erdreichtemperaturen (3)

36 Auslegung des Erdreichkollektors Die notwendige Fläche der WQA richtet sich nach der spezifischen Entzugsleistung des Erdreiches Kälteleistung der Wärmepumpe 1800 bis 2400 Betriebsstunden pro Jahr Bei gewissenhafter Auslegung des Erdkollektors ist der Einfluss auf das Erdreich und die Vegetation sehr gering

37 Flachkollektor Entzugsleistungen Entzugsleistungen sind geregelt in der VDI 4640 z.b. für Flachkollektoren

38 Flachkollektoren Behördenauflagen Seit 11. August 2001 sind Wärmepumpenanlagen mit Flachkollektoren nicht mehr nach dem WRG bewilligungspflichtig wenn sie außerhalb wasserrechtlich besondersgeschützter Gebiete nicht in geschlossenen Siedlungsgebieten ohne zentraler Trinkwasserversorgung errichtet werden.

39 Sicherheitsabstände

40 Direktverdampfung

41 Direktverdampfung Kollektorrohr Cu-Rohr Ø mm, Länge m Kältequalität, HDPE-Mantel Wirbelstrom- und Isolationsprüfung

42 Direktverdampfung Kollektorplan

43 Direktverdampfung Sammelschacht

44 Direktverdampfung Kollektorfeld (3)

45 Direktverdampfung Flachkollektor vorgefertigt

46 Soleanlagen

47 Sole/Wasser Sammelschacht

48 Sole/Wasser Kollektorplan

49 Sole/Wasser Tiefensonde

50 Tiefensonde Auslegung Sondentiefe: Individuell je Anlage bis ca. 100 m (bis max. 240 m) Sondenabstand: Mindestens 5 m Bodenbeschaffenheit Spez. Entzugsleistung Trockene Sedimente Schlier, Schiefer Festgestein mit hoher Wärmeleitfähigkeit Untergrund mit hohem Grundwasserfluss 30 W/m 55 W/m 80 W/m 100 W/m

51 Anordnung der Tiefensonden

52 Tiefensonden Konstruktionen Einfach U-Sonde Doppel U-Sonde, Duplex Sonde

53 Tiefensonden Sondenaufbau Material: PE 100-PN 16 Injektionsrohr Trinkwasser als Spülflüssigkeit Bendonitsuspension

54 Zusammenfassung Genaue Abklärung des Nutzerverhaltens Auswahl einer optimalen Wärmequelle -> möglichst warm Großflächige Auslegung der Wärmesenkenseite -> möglichst niedrige Temperaturen Volumenströme beachten -> WQA ca. 3 K, WNA ca. 6 K Keine unsicheren Kompromisse eingehen Das Resultat ist eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Wärmebereitstellungsanlage

55 Globale Wärmepumpe Quelle: Rahmsdorf, 2002

56 Das Gebäude Lage Aussen Innen Pläne

57 Erneuerbare Energien Komponenten Heizung/Klima/Lüftung 5 ST Lüftungsanlagen (80-90% Wärmerückgewinnung) 560 lfm Erdsonden als Wärmetauscher 2 ST Wärmepumpen (48 kw Heizleistung + 54 kw Kühlleistung) m² Betonkernaktivierung 28 kw peak Photovoltaikanlage 36 m² thermische Solarkollektoren

58 Erneuerbare Energien Prinzipschema Heizung/Klima/Lüftung

59 Wärmepumpen Gütesiegel Gütesiegel 1 Eingeführt 1998 Ziel ist hoher Qualitätsstandard durch: einheitliche Prüfkriterien kontrl. Fabrikationsstandards geforderte minimal COP s Prüfung der Sicherheitseinrichtungen Messung der Schallemissionen Ersatzteilsicherheit Kundendienst

60 Wärmepumpen Gütesiegel Gütesiegel 2 Mindestwerte für geforderte Leistungszahlen: Luft/Wasser 3,0 (A 2/W35) Sole/Wasser 4,0 (B 0/W35) Wasser/Wasser 4,5 (W10/W35) Erdreich/Wasser 4,0 (E 4/W35)

61 Wärmepumpenausbildung Therorie Praxis

62 Ziel des Zertifizierten Wärmepumpeninstallateurs Qualität von Wärmepumpensystemen nachhaltig sichern Vertrauen der Konsumenten in kompetente Fachleute aufbauen Personen Zertifizierung Monitoring Gesunder Wettbewerb DACH Gütesiegel

63 Nutzen durch die Zertifizierung Offizielle Zertifizierung anerkannt als offizielles Dokument durch die Republik Österreich Zertifizierte Person besitzt gemäß EN 378 / EN Kategorie A und B die Berechtigung Wartungsarbeiten an Wärmepumpen durchzuführen Referenzliste für Zertifizierte Installateure Wiedererkennungswert und Sicherheit für den Konsumenten Zum Teil höhere Förderungen durch die EVU s Europaweite Anerkennung der Zertifizierung in Vorbereitung

64 Ethisch mit gutem Gewissen in die Zukunft unserer Kinder investieren! Bmstr. Ing. Klaus Kiessler