Energie- Dr. Kai Schiefelbein Dipl. Masch.-Ing. TH Techn. Geschäftsführer der Stiebel Eltron Stv. Vorsitzender des Bundesverbandes Wärmepumpe «Wärmepumpen Stand der Technik und zukünftige Entwicklung» Inhalt Stand der Technik, aktuelle Feldtestergebnisse in Deutschland, Quelle: WP-Monitor, Fraunhofer ISE Entwicklungsschwerpunkte bei Wärmepumpen Luft Wasser-Wärmepumpen Sole Wasser-Wärmepumpen Anlagenmonitoring Zukünftige Entwicklungen Zusammenfassung 25 1
Außenluft 26 Erdreich 27 2
Entwicklungsschwerpunkte Luft Wasser-Wärmepumpen leistungsgeregelte Wärmepumpen optimierter Teillastbetrieb, hohe Heizleistung im Auslegungspunkt gleichbleibend gute Einsatzgrenzen, auch bei niedrigen Außentemperaturen Vorteile für die Trinkwassererwärmung reduzierter Aufwand für Nebenantriebe, leise Robust, Betrieb mit wasserarmen Systemen möglich Bsp.: Leistungsdiagramm Sanierungsgerät WPL 33 HT 28 Entwicklungsschwerpunkte Luft Wasser-Wärmepumpen Kompakt (Monoblock) und Split-Wärmepumpen lösungsorientierte Entwicklung für Neubau und Sanierung Verwendung von Bauteilen, die für Wärmepumpen entwickelt worden sind platzsparende Gehäusekonzepte, leise geeignet für die monovalente Betriebsweise mit und ohne integrierte Warmwasserbereitung Split-Geräte als Alternative zu innen aufgestellten Geräten WPL 15/25 A WPL 15/25 I WPL 15/25 IK Leistungszahl A2/W35 [-] 3,9 3,9 3,9 Leistungszahl A-7/W35 [-] 2,9 3,1 3,1 Schallleistungspegel [db(a)] 56 54 54 29 3
Entwicklungsschwerpunkte Sole Wasser-Wärmepumpen Effizienz, Integrationsgrad und Installationsfreundlichkeit erhöhen Integration des Installationsumfeldes (EC-Pumpen, MAG, SV, 3/2 Wege Ventil, etc.) Verbesserung der Leistungszahlen durch Wärmepumpen-Verdichter, drehzahlgeregelte Umwälzpumpen und Reduzierung der wasserseitigen Druckverluste Verringerung möglicher Fehler während der Installation Integration intelligenter Regelungstechnik und Wärmemengenmessung Bsp.: Multifunktionsgruppe WPF WPC WPF WPC 04-13 Leistungszahl B0/W35 [-] 4,8 5,0 Heizleistung B0/W35 [-] 4,6 12,8 Schallleistungspegel [db(a)] 42-50 30 Entwicklungsschwerpunkte Sole Wasser-Wärmepumpen Großanlagen mit Heiz- und Kühlbedarf ermöglichen höchste Energieeinsparungen durch den Einsatz von Wärmepumpen Lösungen zum Heizen Kühlen, sowohl passiv als auch aktiv Entwicklung von speziellen Hochtemperatur-Wärmepumpen für die Trinkwassererwärmung Intelligente Systemtechnik und Zubehör Beispiel: WPF 20 66, WPF 27 HT 31 4
Anlagenüberwachung & Monitoring Internet-Service-Gateway Komfortable und einfache Einstellung der Wärmepumpe über heimischen PC, Laptop Tablet oder Smartphone Verbindung mit einem Internet-Server möglich Datensicherheit durch verschlüsselte Übermittlung Software Updates remote möglich Früherkennung von Anlageproblemen Betriebsmonitoring und Anlagenoptimierung über Remote-Zugriff 32 Zukünftige Entwicklungen regulatorische Rahmenbedingungen EU-Parlament will das Nahe Null-Energie-Haus ab 2020 Das heißt praktisch: Jahresheizwärmebedarf < 15 kwh/(m² a): Inklusive 12,5 kwh/(m² a) Wärmebedarf für die Trinkwassererwärmung ergibt sich ein Wärmebedarf von 27,5 kwh/(m² a) bzw. für ein Haus mit 150 m² ein Wärmebedarf von 4.125 kwh/a entsprechend einem Gasverbrauch von 413 m³/a. Heizleistung < 10 W/m²: Für ein 150 m² Haus ergibt sich eine Heizleistung von 1,5 kw. Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung ungefähr genauso groß wie Heizwärmebedarf nämlich 500 kwh/(person a) beziehungsweise vereinfacht 12,5 kwh/(m² a) Photovoltaik auf dem Dach zur bilanziellen Kompensation des Energiebedarfs von Heizung und Warmwasserbereitung 33 5
Zukünftige Entwicklungen - Lüftungsheizung Integralgerät für die Lüftung, Heizung und Warmwasserbereitung im Nahe Null-Energie-Haus 34 Zusammenfassung Luft Wasser-Wärmepumpen erreichen heute im Mittel Jahresarbeitszahlen von 3,1 (inklusive Elektro-Zusatzheizung); bei besten Anlagen sind Jahresarbeitszahlen von 4 möglich. Sole Wasser-Wärmepumpen (Wärmequelle Erdreich) erreichen im Mittel Jahresarbeitszahlen von 4,1; Bestwerte von über 5 sind möglich. Bei Luft Wasser-Wärmepumpen lassen sich die Jahresarbeitszahlen, die Robustheit und der Komfort durch die Leistungsregelung mittels Inverter-Verdichtern weiter verbessern. Bei Sole Wasser-Wärmepumpen tragen Kältemittel-Verdichter, die für das Druckverhältnis in Heizungswärmepumpen optimiert sind, optimierte Hydraulikkreisläufe und leistungsgeregelte Umwälzpumpen zu einer weiteren Steigerung der Jahresarbeitszahlen bei. Künftig werden Neubauten mit einem Wärmebedarf auf dem Niveau heutiger Passivhäuser über die Lüftungsanlage beheizt werden. Die Wohnungslüftungstechnik und die Wärmepumpentechnik werden zusammenwachsen. 35 6