Dimensionierung Wärmepumpe
BAU-Forum: Nutzung alternativer Energieformen

es wäre wichtig zu wissen wie groß ist der Wärmebedarf ihres Hauses, soll Warmwasser noch mitgemacht werden oder nicht?
bei Erdregistermatten meinen sie eine Sole wp? wie groß (kw ) soll die sein? wenn sie mir diese fragen beantworten kann ich ihnen sagen ob eine unterdimensionierung sinnvoll sein kann.
normalerweise ist sie es nicht, es sei denn sie planen eine zusätzliche Wärmequelle ( kann auch elekrtisch sein).

Es ist eine Sole-Wärmepumpe mit einer Leistung von 9,5 kW geplant, die Kompaktwärmepumpe gibt nur 8,4 kW ab.
Warmwasser soll mit erwärmt werden. Der Heizwärmebedarf ist ca. 53,7 W/m² bei einer beheizten Fläche von 154 m².
Hoffe die Daten helfen weiter.
Heiko Feiler

Für die Auslegung einer Wärmepumpe ist grundsätzlich zu klären, mit welcher Betriebsweise die Anlage gefahren werden soll, da dies Einfluss auf die gesamte Anlagenkonzeption hat.
Bei Einfamilienhäusern findet in der Praxis die monovalente und die monoenergetische Betriebsweise die häufigste Anwendung. So muss das Haus lediglich mit einem Energieträger versorgt werden.
Die Auswahl der Wärmequelle ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Bei Einsatz der Wärmepumpe im Einfamilienhaus spielt oft die zur Verfügung stehende Grundstücksgröße die ausschlaggebende Rolle. Weiterhin müssen die Kosten der Erschließung der Wärmequelle berücksichtigt werden und die Effizienz der Anlage, die sich für den Nutzer in den Betriebskosten niederschlägt
Die Wärmesenke, im Fall des Einfamilienhauses das Heizsystem, muss den Bedingungen, die die Wärmepumpe vorgibt, unbedingt angepasst werden. Die Effizienz des Gesamtsystems hängt in hohem Maße von der Heizungsvorlauftemperatur ab. Daher sollten für die Wärmepumpe Niedertemperaturheizsysteme wie die Fußboden oder die Wandheizung zum Einsatz kommen.
Betriebsprobleme ausgeführter Anlagen
Die vom Hersteller der Wärmepumpe angegebene Leistungszahl garantiert dem Nutzer noch keine geringen Betriebskosten. Die Gesamtkonfiguration des Systems ist ausschlaggebend für die sich ergebende Jahresarbeitszahl. Dabei spielt nicht nur die fachgerechte Dimensionierung der einzelnen Komponenten eine wichtige Rolle, sondern auch die konsequente Umsetzung der Planung bei der Installation der Anlage.
Ein Studie in der Schweiz [Sonne, Wind & Wärme, 1/2000, "Feldmessungen offenbaren Schwächen", Bush, Nipkow, Eicke-Hennig] zeigt Schwächen der installierten Anlagen auf. Bei den durchgeführten Untersuchungen ergaben sich für Solewärmepumpen durchschnittliche Jahresarbeitszahlen von 3,3 und bei Luftwärmepumpen von 3,0. Als die wichtigsten Faktoren für eine hohe Jahresarbeitszahl werden angegeben:
ein tiefes Temperaturniveau des Heizsystems
eine exakte Planung und der fachgerechte Einbau der Komponenten
ein geringer Stromverbrauch der Zusatzkomponenten, wie Umwälzpumpen
der Anteil und die Art der Warmwasserbereitung
eine regelmäßige Wartung der Anlage und Messung der Verbrauchsdaten
Doch selbst das Wissen über die Einflüsse und der entsprechende Ansatz bei der Planung einer Anlage garantiert noch keine bessere Jahresarbeitszahl. Oft steht der Heizungsplaner vor dem Problem, dass der Hausentwurf eine Beheizung mit niedrigen Temperaturen nicht möglich macht. Schlechte k-Werte der Außenwand und Fenster, sowie energetisch ungünstige Grundrisse sind die Ursache dafür. Hier bietet sich eine intensive Zusammenarbeit mit den Architekten an, um solche Probleme zu vermeiden.
Aber auch die Planung der Wärmepumpenanlage erfordert einiges Umdenken gegenüber der konventionellen Heiztechnik. So stellt die fehlerhafte Dimensionierung von Pumpen und Rohrleitungen, Heizkreisverteilern und Rasterabständen der Fußbodenheizung in vielen Fällen die Ursache für eine geringe Jahresarbeitszahl dar. Die geringe Temperaturspreizung bei Heizungsvor- und -Rücklauf (Heizungsvorlauf, Heizungsrücklauf) von 5 K ziehen höhere Volumenströme gegenüber der konventionellen Technik nach sich und erfordern größere Rohrdurchmesser der Steigleitung und der Fußbodenheizrohre. Auch die Nennweiten der Heizungsverteiler müssen größer gewählt werden.
Eine exakte Dimensionierung der Umwälzpumpen ist unerlässlich, da sich sonst energetisch ungünstige Betriebspunkte einstellen, die den Hilfsenergieverbrauch erhöhen.
Die Art der Brauchwasserbereitung stellt den Planer vor die Entscheidung für niedrigen Betriebskosten für den Kunden oder für die bessere Jahresarbeitszahl. Wird das Brauchwasser getrennt von der Wärmepumpenanlage, über eine Trinkwasserwärmepumpe, Elektroheizstab oder Elektrodurchlauferhitzer bereitet, wirkt sich dies günstig auf die Jahresarbeitszahl aus, da die Wärmepumpe ausschließlich für die Heizung mit seinen niedrigen Temperaturen benötigt wird [Lektion 2]. Die direkte elektrische Brauchwasserbereitung zieht jedoch höhere Betriebskosten nach sich. Soll das Brauchwasser kostengünstig über die Wärmepumpe bereitet werden, so verschlechtert sich die Jahresarbeitszahl auf Grund der höheren Temperatur, die die Wärmepumpe bereitstellen muss.
Auf der Wärmequellenseite besteht ebenfalls die Notwendigkeit einer exakten Planung. Bei Solewärmepumpen mit horizontalem Kollektor spielt die spezifische Entzugsleistung des Bodens eine große Rolle. Eine großzügige Dimensionierung gewährleistet auf Dauer geringe Betriebskosten und eine hohe Jahresarbeitszahl. Dabei ist die Kenntnis der Bodenbeschaffenheit Voraussetzung. Dies spielt auch bei Sonden eine große Rolle. Die in der Fachliteratur ausgewiesenen Entzugsleistungen für Sonden streuen sehr stark. Um einen zuverlässigen Dauerbetrieb der Anlage mit geringen Betriebskosten zu erzielen, empfiehlt sich der Ansatz geringerer Entzugsleistungen bei der Dimensionierung.
Nicht nur die richtige Dimensionierung des Erdkollektors hat Einfluss auf die Effizienz der Anlage, auch der Einsatz geeigneter Komponenten ist zu beachten. Die verwendete Wärmeträgerflüssigkeit (Glykol) greift beispielsweise bestimmte Kunststoffe an. So kann es nach mehreren Betriebsjahren zum Versagen von automatischen Schnellentlüftern kommen, was Systemundichtheiten und den Ausfall der Anlage zur Folge hat. Weiterhin ist ebenfalls bei Erdkollektoren die fachgerechte Dimensionierung der Rohrleitungen und Verteiler von Bedeutung und der Einsatz von Komponenten, die das System in seiner Funktion nicht einschränken, wie z.B. durchflußreduzierende Absperrarmaturen. Diese verursachen einen höheren Druckverlust im System, was die Pumpenleistung erhöht.
Kommt Brunnenwasser mit Saug- und Schluckbrunnen (Saugbrunnen, Schluckbrunnen) als Wärmequelle zum Einsatz, ist vorher die Wasserqualität zu prüfen. Erhöhter Mangan- und Eisengehalt können die Ursache dafür sein, dass nach wenigen Jahren der Nutzung der Schluckbrunnen kein Wasser mehr aufnimmt. Diese sogenannte Verockerung des Brunnens ist auf die Oxydation des Eisens und Mangan zurückzuführen, da das Brunnnenwasser mit Luftsauerstoff in Verbindung kommt. Weiterhin besteht die Gefahr der Grundwasserabsenkung durch z.B. größere Bauvorhaben in der Umgebung. Die Folge könnte eine unzureichende Wassermenge im Saugbrunnen sein.
Mit freundlichem Gruß
Ullrich Jahn