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NEUENTWICKLUNG
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Luft/Wasser-Split-Wärmepumpe OCHSNER GMLW 60
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Was ist zu beachten, damit eine Wärmepumpenanlage eine hohe Effizienz erreicht ?
Eine Einführung in die Problemkreise.
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Im Gegensatz zu den konventionellen Heizungs- und Warmwasserbereitungssystemen (Heizöl EL,
Erdgas, Flüssiggas, Biomasse) haben bei Wärmepumpenanlagen bereits kleine Planungs- und Aus-
führungsfehler sowie fehlerhafte Reglereinstellungen große Auswirkungen auf den Wirkungsgrad, welcher sich in der sogenannten Jahresarbeitzahl (JAZ) ausdrückt und damit auf die Stromkosten und auf die Ökobilanz der Wärmepumpe.
Zielstellung für den Einsatz einer Wärmepumpe sollten folgende Faktoren sein:
- höchste Effizienz
- niedrige Betriebskosten
- ökologische Vorteile
Deshalb muss das Gesamtsystem, bestehend aus
- Wärmequellenanlage
- Wärmepumpe
- Wärmenutzungsanlage (Fußboden- bzw. Wandheizung)
- Wärmebedarf des zu beheizenden Gebäudes
sorgfältig geplant und ausgeführt werden.
Folgende Einflußfaktoren sollten berücksichtigt werden:
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Niedrige Vorlauftemperatur des Heizwassers
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Für alle Wärmepumpen gilt: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle (Grund-
wasser, Erdwärme, Luft) und Heizwasser ist, um so höher liegt die erreichbare Jahresarbeitszahl.
Die Temperaturen der Wärmequellen unterliegen ihren natürlichen Schwankungen durch den Wechsel
von Sommer/Winter und Tag/Nacht.
Grundwasser schwankt nur geringfügig, Erdwärme verfügt im Erdsondenbereich über fast keine
Schwankungen, die Lufttemperatur schwankt systembedingt erheblich. Der Gestaltungsraum auf diesem Gebiet geht dabei gegen Null.
Jedoch die Temperatur des Heizwassers (Vorlauftemperatur) hat bei der Planung erheblichen Einfluß.
Es muss bei der Planung also bedacht werden, dass nur eine konsequente Anwendung von Flächen-
heizungen (Fußboden- oder Wandheizung) mit niedrigen Vorlauftemperaturen eine hohe Effizienz von
Wärmepumpen sichern kann.
Heizsysteme mit herkömmlichen Radiatoren, eignen sich grundsätzlich nicht für den effizienten
Betrieb einer Wärmepumpe. Ausnahmen bilden hierbei nur spezielle großflächige Radiatoren.
Auch bei Mischheizungen mit teilweiser Fußbodenheizung und teilweiser Radiatorenbestückung gilt
die Voraussetzung der niedrigen Vorlauftemperatur.
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Hohe konstante Wärmequellentemperatur
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Die Temperatur der Wärmequelle sollte ein möglichst hohes und konstantes Niveau besitzen. Außerdem
muss die Energie der Quelle ausreichend verfügbar sein.
- Gute Ergebnisse kann man dabei bei der Nutzung der Umweltwärme aus Grundwasser und beim
Einsatz von Erdsonden erzielen.
- Weniger Gleichmäßigkeit der Wärmequellentemperatur kann mit Erdreichkollektoren, besonders
bei einer Verlegung in geringer Tiefe, erreicht werden.
Eine wesentliche Rolle spielen hierbei der Einfluß der Lufttemperatur und die Sonneneinstrahlung
in den oberen Erdschichten bis ca. 2 Meter Tiefe.
- Luftwärmepumpen, welche die Umweltwärme direkt der Außenluft entziehen, arbeiten grund-
sätzlich naturgemäß mit zu tiefen Quellentemperaturen. Zusätzlich sind diese Temperaturen von
geringer Konstanz.
Diese Systeme eignen sich im Allgemeinen nicht zur Vollheizung (monovalenter Betrieb), da an
kalten Wintertagen infolge niedriger Quellentemperatur die notwendige Wärmeleistung nicht
erreicht wird und mit einem Elektro-Heizstab direkt zugeheizt werden muss.
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Dimensionierung und Optimierung der Hilfsaggregate
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Grundwasser und Sole aus der Erdwärmetiefenbohrung werden mit Pumpen zur Wärmepumpe
transportiert. Häufig wird die optimale Planung und Auswahl dieser Wärmequellenpumpe nicht beachtet.
Üblich verbreitete Angstzuschläge oder unterlassene Pumpenauslegungen führen zum Einsatz von überdimensionierten Pumpen. Der aus dieser, scheinbar unwichtigen, Pumpenauslegung resultierende
Mehrverbrauch der Heizungsanlage beträgt zwischen 20% und 50% gegenüber einer optimal ausgelegten Wärmequellenpumpe.
Als Wärmequellen- und Heizungs-Umwälzpumpen sollten grundsätzlich Hocheffizienzpumpen zum
Einsatz kommen.
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Geringer Anteil der Warmwasserbereitung
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Die Warmwasserbereitung reduziert die Effizienz der Wärmepumpe.
Dieser Effekt ist besonders in besser gedämmten Gebäuden größer, da diese wenig Energie zur
Beheizung benötigen, aber in Relation mehr für das Warmwasser.
Die Erklärung liegt auf der Hand: Je höher die Wärmepumpe von der Quellentemperatur bis zur Ziel-
temperatur “hochpumpen” muss, umso mehr Strom verbraucht sie. Bei Warmwasser beträgt diese Ziel-
temperatur rund 55 Grad C bis 60 Grad C.
Muss eine Wärmepumpe viel Wasser auf eine hohe Zieltemperatur erwärmen, verschlechtert sich die
Jahresarbeitszahl erheblich.
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