Planungsunterlage Wärme ist unser Element Sole/Wasser - Buderus

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Auslegung von Wärmepumpen
2.5 Auslegung gemäß Wärmequelle
Die Auslegung der Wärmepumpe unterscheidet sich je
nach Wärmequellenanlage
● Erdreich: Sole/Wasser-Wärmepumpen
– Oberflächennahe Erdschichten
(Erdwärmekollektoren)
2.5.1 Sole/Wasser-Wärmepumpen – Wärmequelle Erdreich
Sole/Wasser-Wärmepumpen entziehen dem Erdreich
die Wärme, die zum Heizen benötigt wird. Sie können
monovalent, monoenergetisch, bivalent-parallel oder
bivalent-alternativ betrieben werden (Details zur Auslegung
der Wärmepumpe nach Betriebsart
➔ Seite 14 ff.).
Für die Nutzung von Sole/Wasser-Wärmepumpen
kann die Temperatur der Wärmequelle Erdreich zwischen
–5 °C und +25 °C liegen. Je nach Erdschicht herrschen
allerdings unterschiedliche Temperaturniveaus,
die entsprechend mit unterschiedlichen Systemen erschlossen
werden.
Grundlagen zur Auslegung
Berechnung der Kälteleistung der Wärmepumpe
Die Kälteleistung der Sole/Wasser-Wärmepumpe bestimmt
die Auslegung des Erdwärmetauschers, der als
Wärmequelle dient.
Zunächst muss also die Kälteleistung ermittelt werden,
die sich aus der Heizleistung abzüglich der elektrischen
Aufnahmeleistung der Wärmepumpe im Auslegungspunkt
ergibt.
Berechnungsgrößen (➔ 18/1)
Pel Elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe im
Auslegungspunkt in kW
Q0 Kälteleistung bzw. Entzugsleistung der Wärmepumpe aus dem
Erdreich im Auslegungspunkt in kW
QWP Wärmeleistung der Wärmepumpenanlage in kW
18
Q0 =
QWP – Pel 18/1 Formel zur Berechnung der Kälteleistung
➔ Eine Wärmpumpe mit höherer Leistungszahl besitzt
bei vergleichbarer Heizleistung eine geringere elektrische
Leistungsaufnahme und bringt folglich eine höhere
Kälteleistung.
Soll also eine alte Wärmepumpe durch ein neueres
Modell ersetzt werden, muss die Leistung des Erdwärmetauschers
geprüft und bei Bedarf der Kälteleitung
der neuen Wärmepumpe angepasst werden.
– Geothermische Wärme
(Erdwärmesonden)
– Weitere Systeme zur Erdwärmenutzung
(Erdwärmekörbe, Grabenkollektoren, Energiepfähle,
Spiralkollektoren usw.)
Planungsunterlage Sole/Wasser-Wärmepumpe Logatherm WPS 6–11 K und WPS 6–17 – 06/2008
● Nahe der Oberfläche (in ca. 1 m Tiefe):
+3 °C bis +17 °C
Erschließung mithilfe von Erdwärmekollektoren
(oder alternativen Systemen wie z. B. Erdwärmekörben
und ggf. mit zusätzlichem Absorbersystem)
● Tiefere Schichten (ca. 15 m):
+8 °C bis +12 °C
Erschließung mithilfe von Erdwärmesonden
Einbau eines zusätzlichen Elektro-Heizstabs
Sind die Heizleistungen der Wärmepumpe knapp bemessen
und das Gebäude muss im Herbst oder Winter
getrocknet werden, sollte ein zusätzlicher Elektro-Heizstab
installiert werden, der die zusätzlich benötigte
Heizwärme liefert. Der Elektro-Heizstab sollte sich in
der ersten Heizperiode abhängig von der Solevorlauftemperatur
(ca. 0 °C) oder von der Grenztemperatur
(0 °C bis 5 °C) einschalten.
➔ Durch die längeren Laufzeiten des Kompressors
kann bei Sole/Wasser-Wärmepumpen die Wärmequelle
zu stark abkühlen und damit eine Sicherheitsabschaltung
der Wärmepumpe auslösen.
Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeichervermögen
des Erdreichs
Im Erdreich wird Wärme fast ausschließlich durch
Wärmeleitung transportiert.
● Die Wärmeleitfähigkeit steigt mit steigendem Wassergehalt
des Erdreichs.
● Das Wärmespeichervermögen des Erdreichs steigt
ebenfalls mit steigendem Wassergehalt.
● Gefriert das Wasser im Erdreich, wächst die gewinnbare
Energiemenge aufgrund der sehr hohen Latentwärme
des Wassers von ca. 0,09 kWh/kg.
➔ Daher ist eine Vereisung rund um die Rohrschlangen
von Erdwärmekollektoren kein Nachteil.