Wärmepumpen - eine nachhaltige Energietechnik - SATAG

Fall 2: Dimensionierung
Wärmepumpe mit Erdwärme
Für die Erneuerung einer 20-jährigen
Heizung will der Besitzer auf eine Wärmepumpe
mit Erdsonde umstellen. Aus
den Unterlagen ist bekannt:
– Heizleistung Q H für die Raumheizung
9,5 kW, Auslegungstemperatur –12°C
– Warmwasser: separat
– Sperrzeit: 3 1 Std.
– max. Vorlauftemperatur der Heizung
T HV 45°C (Bodenheizung).
1. Schritt: Erforderliche Gesamtleistung ermitteln,
9,5 kW zuzüglich Leistungskorrektur
infolge Sperrzeit
Q H korr = 9,5 · 24/(24 – 3) = 10,9 kW
2. Schritt: Typ auswählen. Aus der Grobübersicht
nächstliegende Grösse aussuchen,
bei monovalenter Anlage die nächstgrössere
und im entsprechenden Leistungsdiagramm
(Bild 16, Typ BW110)
die bei der minimalen Erdsondentemperatur
(0°, besser jedoch +2°C) für die gewünschte
Vorlauftemperatur Heizleistung
überprüfen: 11,0 kW bei Soletemperatur
2°C.
3. Schritt: Bestimmen der Sondenlänge: Die
Erdsonden liefern die erneuerbare Energie,
d.h. Umweltwärme, im Mittel 50
W/Meter. Aus dem Diagramm soll die
Kälteleistung (Umweltwärme) gemäss
Richtlinie AWP immer im Normpunkt
nach EN 255, d.h. bei Sondentemperatur
+0°C für T HV 35 °C herausgelesen werden:
8,4 kW. Daraus die Sondenlänge:
Sondenlänge = 8,4 kW/0,05 kW/m
= 168 m
4. Resultat: Typ BW110 monovalent mit
einer Erdsonde von 170 m.
Variante: Horizontales Register mit einer
Leistung von 25 W/m 2 . Die herausgelesene
Kälteleistung (Umweltwärme) von
8,4 kW ergibt: Registerfläche = 8,4 kW/
0,025 kW/m 2 = 336 m 2.
Flachregister sollen in Rohrkreisen von
max. 100–120 m Länge verlegt werden.
Pro m 2 werden 2 Rohre Ø 25 mm parallel
verlegt. Das heisst, wir brauchen also
672 m Rohr, d.h. 6 Kreise à 112 m oder
7 à etwa 100 m.
Grundsätze für Anlagen
Bei der Installation einer Wärmepumpe
sind anlagenseitig einige Grundsätze und
Limiten zu berücksichtigen, die zu wenigen,
sicheren Grundtypen führen, den sogenannten
Meisteranlagen. Dabei soll
Bild 19
Separate Warmwasserwärmepumpe,
im Beispiel 400 Liter
Inhalt.
Leistungsdaten in kW
weitere Betriebspunkte siehe Diagramm
Seite 2
man sich vom Prinzip der Einfachheit leiten
lassen. Diese Grundsätze und Limiten
sind:
1. Maximum 55°C Output (Vorlauftemperatur):
Die heute üblichen Wärmepumpen
liefern meist eine T HV von max.
55°C. Hinweis: höhere Temperaturen
siehe Abschnitt Ausblick.
2. Gleitend betreiben: Die Anlage soll die
Vorlauftemperatur nur auf die jeweils
zutreffende, aussentemperaturabhängige
Solltemperatur gemäss Kennlinie bereitstellen
(vgl. auch Bild 9 in Teil 1). Dadurch
ist eine kleinere Temperaturdifferenz
zur Wärmquelle zu überwinden, d.h.
der mittlere COP ist besser.
3. Hydraulisch entkoppelter Gleitspeicher:
Die Wärmepumpe ist heizungsseitig auf
eine konstante Wassermenge (Liter/Stunde)
optimiert. Um diese Wassermenge
AW113.1 Hi
Betriebspunkt A2/W35 A-5/W45 A-8/W45
Heizleistung 12,2 (1) 10,4 9,8
Kälteleistung (Umweltwärme) 8,40 5,85 5,25
Elektrische Aufnahmeleistung 3,80 (2) 4,55 4,55
COP (Leistungszahl) 3,21 2,27 2,13
Elektrische Daten Einheit/Unité Wert/Valeur
Nennspannung V 3400
Betriebsstrom max. A 10
Anlaufstrom A 53 (30 (3) )
Blockierstrom LRA A 59,5
Absicherung in der Zuleitung A 16 träge
Wärmeabgabe Einheit/Unité Wert/Valeur
Heizwasserdurchsatz l/h 1200
Heizwasseranschluss Zoll / pouces 1
Druckverlust Kondensator mbar 40
Vorlauftemperatur max. °C 45 (A-15)
°C 55 (A-5)
Wärmegewinnung Einheit/Unité Wert/Valeur
Ventilatorleistung W 220
Luftmenge m 3 /h 3500
max. zulässiger Druckverlust
Zuluft- und Abluftkanal Pa 30
Lufttemperatur min. °C –15
Lufttemperatur max. °C +35
Abtauleistung W etwa 4000
Anteil Abtauzeit von Laufzeit % 7–17
Wärmepumpe Einheit/Unité Wert/Valeur
Abmessungen (HöheBreiteTiefe) mm 14701200760
Geräusch (Freifeld 5 m) dB 45
Kompressoren vollhermetisch Stk./pces. 1
Arbeitsmittelfüllung R407C kg 4,4
Gewicht kg 260
Datenblatt einer Luft/Wasser-Wärmepumpe.
1) Nenn-Heizleistung nach EN 255 2) elektrische Nennleistung P NT
3) mit Anlaufstrombegrenzer
Bild 20
8 Separatdruck aus Elektrotechnik Nr. 10/01