Wärmepumpen - eine nachhaltige Energietechnik - SATAG

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Ermitteln des c-Wertes aufgrund der Ladestunden Elektrozentralspeicher Bild 23 Dimensionierungsfaktor aus Tabelle für Elektrozentralspeicher. Ersatz eines Ölkessels Hier können wir vom jährlichen Energieverbrauch (Ölverbrauch der letzten Jahre) ausgehen. Die vereinfachte Bestimmung der Heizleistung im schweizerischen Mittelland errechnet sich dann wie folgt: c-Werte Ladestunden Energieverbrauch, ggf. sogar getrennt nach Hoch- und Niedertarif, genau verfolgen kann. Spezialfall: Heizungsersatz Elektroheizung/Ölkessel Immer mehr sollen gemäss den Zielen von Energie Schweiz auch Heizungssanierungen mit Wärmepumpen ausgeführt werden. Tatsächlich steigt die Nachfrage danach auch in der Praxis. Deshalb soll hier die besondere Vorgehensweise zur Dimensionierung beim Ersatz erläutert werden. In vielen Fällen ist nämlich die Situation der Heizung infolge von Veränderungen am Haus oder wegen fehlenden technischen Unterlagen aus der Bauzeit unklar. Meist sind erfolgte bauliche Massnahmen für den Wärmepumpeneinsatz günstig. 1. Schritt: existiert eine Wärmeverteilung mit Wasser als Wärmeträger, welche Voraussetzung für eine zentrale Wärmepumpe ist, mit Radiatoren oder Fussbodenheizung? 2. Schritt: genügen 55°C Vorlauf immer? 3. Schritt: Abklärung, ob gleichzeitig andere bauliche Massnahmen erfolgen und welchen Einfluss sie auf den Energiebedarf haben. Ggf. ist eine Korrektur im folgenden Schritt zu berücksichtigen. 4. Schritt: Bestimmung der erforderlichen Heizleistung Q H . Ersatz einer Elektroheizung Voraussetzung für den Ersatz ist das Vorhandensein einer Wärmeverteilung, also eines Elektrozentralspeichers. Vereinfacht kann man – mit der nötigen Vorsicht, falls die Elektroheizung wegen der Gerätestufung überdimensioniert war – vom Anschlusswert wie folgt zurückrechnen: Q H = Anschlusswert in kW/Dimensionierungsfaktor c (c siehe Bild 23). Fallbeispiel: In einem EFH ist ein Elektrozentralspeicher mit dem Anschlusswert von 24 kW installiert, welcher mit der Ladezeit von 11 Std. auskommt. Aus dem Diagramm Bild 23 ergibt sich bei einer Aufladedauer von 11 Stunden ein c von 1,55. Die unkorrigierte Heizleistung errechnet sich dann wie folgt: Q H = 24 kW/1,55 = 15,5 kW. Nun kann die Dimensionierung wie beim Neubau fortgesetzt werden. Hinweis: Beim Ersatz von Einzelraumgeräten kann pro Raum eine Einzelraumwärmepumpe infrage kommen. Für eine zentrale Wärmepumpe muss man eine Wärmeverteilung mit Fussbodenheizung oder Niedertemperaturradiatoren nachrüsten. Q H = Ölverbrauch Liter/Jahr · 10 kW/ Liter · Jahreswirkungsgrad Kessel/2000 Betriebsstunden. Fallbeispiel: In einem MFH mit Gussradiatoren wurden in den letzten Jahren 13500 Liter Heizöl pro Jahr verbraucht. Der 30-jährige Ölkessel mit Jahreswirkungsgrad von etwa 0,7 (70%) soll durch eine Wärmepumpe mit Erdsonden ersetzt werden. Die unkorrigierte Heizleistung ergibt sich dann wie folgt: Q H = 13500 Liter · 10 kW/Liter · 0,7/2000 = 47,25 kW. Nun kann die Dimensionierung wie beim Neubau fortgesetzt werden. Hinweis: Der Jahreswirkungsgrad des Ölkessels hängt von seinem Alter ab und kann zwischen 0,65 und 0,90 (65–90%) liegen. Ausblick Im ersten Teil dieses Fachartikels wurde ein marktwirtschaftlicher Ausblick auf diesen interessanten Wachstumsmarkt gegeben. Dieser soll durch weitere Aspekte hier ergänzt werden: • Sanierungswärmepumpe: Ab Ende dieses Jahres werden Wärmepumpen auf den Bild 24 Firmenneubau STS, bivalent geheizt mit Sole/ Wasser-Wärmepumpe. Im Sommer Natural Cooling aus dem Erdregister. Ingenieuranlage. Bild 25 Museum Liner, monovalent geheizt mit Sole/Wasser- Wärmepumpe: Ingenieuranlage. 10 Separatdruck aus Elektrotechnik Nr. 10/01
Hoher technischer Stand der Wärmepumpen Wärmepumpen haben einen hohen Stand der Technik, vergleichbar mit vielen Elektrogeräten. Sie nutzen mehrheitlich erneuerbare Energie in höchst wirkungsvoller Weise. Mit Wasserstrom betrieben heizen sie 100% erneuerbar und CO 2 -frei. Bisher eher im Neubau kleiner Wohngebäude angewendet, finden sie immer mehr Einzug in grösseren Objekten (siehe Bilder 24, 25) und zukünftig auch bei Heizungsersatz anlässlich von Renovationen. Für hohe Kundenzufriedenheit eignen sich die sogenannten Meisteranlagen, d.h. Wärmepumpen in sicherer, bewährter Peripherie. Meisteranlagen sind Anlagen mit entkoppelten Gleitspeichern, mit oder ohne Warmwasserbereitung (siehe Bilder 17 und 18). Bei Massivhäusern mit Bodenheizung können diese Anlagen auch ohne Gleitspeichern installiert werden. Markt kommen, deren Vorlauftemperatur max. 65°C erreicht. Dies ist 10° mehr als bisher üblich! Das heisst, dass der Baubestand aus den Jahren vor 1980 in vielen Fällen mit einer Wärmepumpe ausgerüstet werden kann. Für Sanierungswärmepumpen ist wegen der einfacheren Installation die Wärmequelle Luft im Vordergrund. Es gibt zwei hauptsächliche technische Ansätze dies zu erreichen: – Zwischeneinspritzung, welche eine kluge Sonderausführung mit den bekannten Sicherheitskältemitteln (z.B. R407C) ist und eine ausgezeichnete, nahezu konstante Leistungskurve aufweist, d.h. auch bei Aussenluft –12°C eine hohe Heizleistung selbst für 65°C Vorlauftemperatur bringt. – anderes Kältemittel (z.B. R134a), welches aber bei Aussenluft unter dem Gefrierpunkt einen grossen Leistungsabfall aufweist. • Kühlen: genauer gesagt, «heizen und kühlen» statt nur heizen mit Wärmepumpen. In unseren Breitengraden kann dies auf zwei Arten getan werden: Durch direkte Nutzung der Kühle des Erdreichs im Sommer, ohne dass der Kompressor der Wärmepumpe selbst in Funktion ist, sondern nur Umwälzpumpen mit entsprechend geringem Energieaufwand laufen (so genanntes «free oder natural cooling»). Muss mehr Kälteleistung erbracht werden, so wird diese durch eine reversible Wärmepumpe erbracht. Solche Geräte und die Peripherie mit Kühlkonvektoren, Bauteilkühlelementen oder im einfachsten Fall mit sanfter Kühlung der Bodenheizung, sind kurz vor Marktreife. ET05 Dr. Ing. Hansueli Bruderer, Geschäftsleiter der Satag Thermotechnik AG, 9320 Arbon Ausschussmitglied AWP Delegierter FWS CH-Vertreter in der European Heat Pump Association EHPA www.satagthermotechnik.ch Separatdruck aus Elektrotechnik Nr. 10/01 11
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