Planungsunterlage. Luft-Wasser-Wärmepumpe. Logatherm WPL. Leistungsbereich von 18 kw...31 kw

(1)

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Logatherm WPL

Leistungsbereich von 18 kW...31 kW

(2)

Inhaltsverzeichnis

Buderus Luft-Wasser-Wärmepumpen . . . 4

1.1 Merkmale und Besonderheiten . . . 4

1.2 Produktübersicht . . . 5

1.2.1 Leistungsgrößen und Ausstattungsvarianten . . . 5

1.2.2 Produktdaten zum Energieverbrauch – Systemlabel . . . 5

1.2.3 Produktdaten zum Energieverbrauch Logatherm WPL ..I/A . . . 5

2 Grundlagen . . . 6

2.1 Funktionsweise von Wärmepumpen . . . 6

2.2 Wirkungsgrad, Leistungszahl und Jahresarbeitszahl . . . 8

2.2.1 Wirkungsgrad . . . 8

2.2.2 Leistungszahl . . . 8

2.2.3 Beispiel zur Berechnung der Leistungszahl über die Temperaturdifferenz . . . 8

2.2.4 Vergleich von Leistungszahlen verschiedener Wärmepumpen nach DIN-EN 14511 . . . 9

2.2.5 Jahresarbeitszahl . . . 9

2.2.6 Aufwandszahl . . . 9

2.2.7 Konsequenzen für die Anlagenplanung . . . 9

3 Planung und Auslegung von Wärmepumpen . . 10

3.1 Vorgehensweise . . . 10

3.2 Ermittlung der Gebäudeheizlast (Wärmebedarf) . . . 11

3.2.1 Bestehende Objekte . . . 11

3.2.2 Neubauten . . . 11

3.2.3 Zusatzleistung für Warmwasserbereitung 11 3.2.4 Zusatzleistung für Sperrzeiten der EVU . . 12

3.3 Auslegung der Wärmepumpe . . . 12

3.3.1 Monoenergetische Betriebsweise . . . 13

3.3.2 Bivalente Betriebsweise . . . 13

3.3.3 Wärmedämmung . . . 15

3.3.4 Ausdehnungsgefäß . . . 15

3.4 Schwimmbadbeheizung . . . 15

3.4.1 Freibad . . . 15

3.4.2 Hallenbad . . . 15

3.5 Auswahl und Aufstellmöglichkeiten der Wärmepumpe . . . 16

3.6 Innenaufstellung (WPL ..I) . . . 16

3.6.1 Aufstellraum . . . 16

3.6.2 Luftkanäle und Luftkanalsysteme LGL . . 17

3.6.3 Druckverlust . . . 19

3.6.4 Kondensat . . . 19

3.6.5 Kanalpläne für Luftkanalsystem LGL900 für Logatherm WPL ..I . . . 20

3.7 Außenaufstellung (Logatherm WPL ..A) . 28 3.7.1 Aufstellort . . . 28

3.7.2 Rohrverbindungen zum Heizungsanschluss . . . 28

3.7.3 Heizwasseranschluss . . . 28

3.7.4 Kondensat . . . 28

3.8 Anforderungen an den Schallschutz . . . . 29

3.8.1 Schalltechnische Grundlagen und Begriffe . . . 29

3.8.2 Grenzwerte für Schallimmissionen innerhalb und außerhalb von Gebäuden . . . 31

3.8.3 Einfluss des Aufstellorts auf die Schall- und Schwingungsemissionen von Wärmepumpen . . . 31

3.8.4 Körperschall . . . 31

3.8.5 Estrich aussparen . . . 31

3.9 Wasseraufbereitung und Beschaffenheit – Vermeidung von Schäden in Warmwasser- heizungsanlagen . . . 32

3.10 Energieeinsparverordnung (EnEV) . . . 34

3.10.1 EnEV 2014 – wesentliche Änderungen gegenüber der EnEV 2009 . . . 34

3.10.2 Zusammenfassung EnEV 2009 . . . 34

3.11 EU-Richtlinie für Energieeffizienz . . . 37

3.12 Die Energierichtlinie für Energieeffizienz (ErP) . . . 39

3.13 Das Erneuerbare Energien Wärmegesetz – EEWärmeG . . . 40

3.14 Ermittlung des Bedarfs bei der Warmwasserbereitung . . . 41

3.14.1 Definition Klein- und Großanlagen . . . 41

3.14.2 Anforderung an Trinkwassererwärmer . . . 41

3.14.3 Zirkulationsleitungen . . . 41

3.15 Kältemittel und geänderte Bedingungen für Dichtheitskontrollen . . . 41

3.16 Jährliche Kältemittelprüfpflicht . . . 43

4 Komponenten der Wärmepumpenanlage . . . 44

4.1 Wärmepumpe Logatherm WPL 18I/25I/31I zur Innenaufstellung . . . 44

4.1.1 Eigenschaften Logatherm WPL ..I . . . 44

4.1.2 Geräteübersicht Logatherm WPL ..I . . . 45

4.1.3 Abmessungen und technische Daten Logatherm WPL ..I . . . 48

4.1.4 Leistungskurven Logatherm WPL ..I . . . . 51

4.1.5 Mindestabstände . . . 52

4.1.6 Kennwerte . . . 53

4.2 Wärmepumpe Logatherm WPL 18/25/31A zur Außenaufstellung . . . 55

4.2.1 Eigenschaften Logatherm WPL ..A . . . 55

4.2.2 Geräteübersicht Logatherm WPL ..A . . . . 56

4.2.3 Abmessungen und technische Daten Logatherm WPL ..A . . . 59

4.2.4 Leistungskurven Logatherm WPL ..A . . . . 62

4.2.5 Mindestabstände Logatherm WPL ..A . . . 64

4.2.6 Kennwerte Logatherm WPL ..A . . . 66

4.3 Elektrischer Anschluss Logatherm WPL ..I 68 4.4 Wärmepumpenmanagement . . . 79

4.4.1 HMC20 . . . 79

4.4.2 Zusatzplatine HMC20 Z . . . 81

4.4.3 Temperaturfühler und Führungsgröße . . . 81

4.5 Warmwasserbereitung . . . 82

(3)

4.6 Warmwasserspeicher SH380 EW und

SH440 EW . . . 84

4.6.1 Beschreibung und Lieferumfang . . . 84

4.6.2 Abmessungen und technische Daten . . . 85

4.6.3 Zirkulation . . . 87

4.6.4 Druckverlust des Wärmetauschers . . . 88

4.6.5 Warmwasser-Dauerleistung . . . 88

4.7 Bivalenter Warmwasserspeicher Solar SBH450 EW . . . 89

4.7.3 Zirkulation . . . 92

4.7.4 Druckverlust des Wärmetauschers . . . 93

4.8 Pufferspeicher PS200 EW und PS500 EW 94 4.8.1 Beschreibung und Lieferumfang . . . 94

4.9 Pufferspeicher PNRZ750/1000.6 E-C mit Frischwasserstation FS/2 . . . 98

4.9.1 Ausstattungsübersicht . . . 98

4.9.3 Produktdaten zum Energieverbrauch Logalux PNRZ750/1000.6 E-C . . . 100

4.9.4 Abmessungen und technische Daten Frischwasserstation FS/2 . . . 101

4.10 Pufferspeicher PRZ500.6 E, PRZ750.6 E, PRZ1000.6 E mit Frischwasserstation FS/2 . . . 102

4.10.1 Ausstattungsübersicht . . . 102

4.10.2 Abmessungen und technische Daten . . 102

4.11 Kombispeicher KNW830 EW und KNW1000 EW . . . 105

4.11.2 Abmessungen und technische Daten . . 106

4.12 Druckverlustkurven Wärmemengenzähler . . . 108

5 Anlagenbeispiele . . . 109

5.1 WPL ..I/A – 18 ... 25 kW . . . 110

5.1.1 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, Pufferspeicher und Warmwasserspeicher . . . 110

5.1.2 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heizkreise, Gas-Brennwertgerät, Puffer- speicher und Warmwasserspeicher . . . . 112

5.1.3 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heizkreise, Gas-Brennwertgerät, Puffer- speicher und 2 Warmwasserspeicher . . 115

5.1.4 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, bodenstehender Wärmeerzeuger, Pufferspeicher und bivalenter Solarspeicher . . . 118

5.1.5 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 3 Heiz- kreise, Pufferbypassschaltung, bodenstehender Wärmeerzeuger, Pufferspeicher und Warmwasserspeicher . . . 121

5.1.6 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, wasserführender Kaminofen, Kombi- nationsspeicher und Solaranlage . . . 128

5.1.7 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, Festbrennstoff-Kessel, Pufferspeicher Wärmepumpe, Pufferspeicher, Festbrenn- stoff-Kessel und Warmwasserspeicher . .130 5.1.8 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, wasserführender Kaminofen, Puffer- speicher, bivalenter Solarspeicher und Um- schichtung . . . .133

5.1.9 2 Wärmepumpen Logatherm WPL ..I/A (Kaskade), 2 Heizkreise, Pufferspeicher und Warmwasserspeicher . . . .136

5.1.10 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 Heiz- kreise, Schwimmbad, Pufferspeicher und Warmwasserspeicher . . . .138

5.1.11 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 ge- mischte Heizkreise, Kaminofen, Puffer- speicher und Frischwasserstation . . . . .140

5.1.12 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, 2 ge- mischte Heizkreise, Kaminofen, Puffer- speicher, Solaranlage und Frisch- wasserstation . . . .143

5.1.13 Wärmepumpe Logatherm WPL ..I/A, ein Heizkreis, Gas-Brennwertgerät, 2 Puffer- speicher und Frischwasserstation . . . . .147

5.2 WPL 31I/A . . . 156

5.2.1 Wärmepumpe Logatherm WPL 31I/A, 2 Heizkreise, Pufferspeicher mit Heizstäben und Warmwasserspeicher mit Flanschheizung . . . .156

5.2.2 2 Wärmepumpen Logatherm WPL 31I/A (Kaskade), 3 Heizkreise, bodenstehender Wärmeerzeuger, Pufferbypassschaltung, Pufferspeicher und Warmwasserspeicher . . . .158

6 Zubehör . . . 166

6.1 Zubehör für Wärmepumpen zur Innenaufstellung . . . .166

6.2 Zubehör für Wärmepumpen zur Außenaufstellung . . . .167

6.3 Allgemeines Zubehör . . . 169

7 Anhang . . . 171

7.1 Normen und Vorschriften . . . 171

7.2 Sicherheitshinweise . . . 173

7.2.1 Allgemein . . . 173

7.2.2 Hinweise zu Warmwasserspeichern für Wärmepumpen . . . .173

7.3 Erforderliche Gewerke . . . 173

7.4 Umrechnungstabellen . . . 174

7.5 Formelzeichen . . . 174

7.6 Energieinhalte verschiedener Brennstoffe . . . .174

7.7 Wärmepumpen Gütesiegel . . . 175

7.8 Konformitätserklärung . . . 177

Stichwortverzeichnis . . . 182

(4)

1 Buderus Luft-Wasser-Wärmepumpen 1.1 Merkmale und Besonderheiten

Ziel der deutschen Klimapolitik ist die Reduktion der Emissionen um mindestens 40 % bis 2020 und mindestens 80 % bis 2050 gegenüber 1990. Maßnahmen der Bundesregierung, um dieses Ziel zu erreichen, sind der Ausbau der erneuerbaren Energien sowie die Steigerung der Energieeffizienz. In diesem Kontext spielt auch die Auswahl einer Heizung eine wichtige Rolle und die Wär- mepumpe wird – so Branchenstudien – langfristig davon profitieren.

Besonders im Bereich Modernisierung wird die Luft-Was- ser-Wärmepumpe, dank der flexiblen Aufstellmöglichkei- ten und der immer effizienteren Geräte, Akzente setzen.

Zur Wahl stehen 2 Varianten:

• Logatherm WPL ..A zur Außenaufstellung

• Logatherm WPL ..I zur Innenaufstellung Beruhigend sicher

• Luft-Wasser-Wärmepumpen von Buderus erfüllen die Bosch Qualitätsanforderungen für höchste Funktiona- lität und Lebensdauer.

• Die Geräte werden im Werk geprüft und getestet.

• 24-Stunden-Hotline für alle Fragen

• Sicherheit der großen Marke: Ersatzteile und Service auch noch in 15 Jahren

In hohem Maß ökologisch

• Im Betrieb der Wärmepumpe sind ca. 75 % der Heiz- energie regenerativ, bei Verwendung von „grünem Strom“ (Wind-, Wasser- oder Solarenergie) bis zu 100 %.

• Keine Emission bei Betrieb

• Sehr gute Bewertung bei der EnEV

• Einbindung einer PV-Strom-Anlage zur Nutzung des selbst erzeugten Stroms möglich

Völlig unabhängig und zukunftssicher

• Unabhängig von Öl und Gas

• Abgekoppelt von der Preisentwicklung bei Öl und Gas

• Einsparung von CO₂ Extrem wirtschaftlich

• Bis zu 50 % geringere Betriebskosten gegenüber Öl oder Gas

• Wartungsarme, langlebige Technik mit geschlossenen Kreisläufen

• Geringste laufende Kosten (z. B. keine Kosten für Brennerwartung, Filterwechsel und Schornsteinfe- ger)

• Investitionen für Heizraum und Kamin entfallen

• Kein (finanzieller) Aufwand für Bohrungen, wie sie bei Sole-Wasser-Wärmepumpen und Wasser-Wasser-Wär- mepumpen erforderlich sind.

Einfach und problemlos

• Keine Genehmigung durch Umweltbehörden erforderlich

• Keine besonderen Anforderungen an die Grund- stücksgröße. Beachten Sie jedoch die Anforderungen

• Die Anfertigung eines Podestes und das Ziehen eines Grabens für die Versorgungsleitungen bei den außen aufgestellten Wärmepumpen sind Maßnahmen, die auf dem Grundstück erfolgen müssen.

• Die Anfertigung eines Podestes und das Ausheben eines Grabens für die Versorgungsleitungen bei den au- ßen aufgestellten Wärmepumpen sind Maßnahmen, die auf dem Grundstück erfolgen müssen.

Geprüfte Qualität

• Die Buderus Luft-Wasser-Wärmepumpen erfüllen die Qualitätsanforderungen des EHPA-Gütesiegels und garantieren effiziente Jahresarbeitszahlen.

Bild 1 EHPA-Gütesiegel für Wärmepumpen

Beachten Sie jedoch die Anforderungen an den Schallschutz ( Kapitel 3.8, Seite 29)

6 720 817 675-47.1T

(5)

1.2 Produktübersicht

1.2.1 Leistungsgrößen und Ausstattungsvarianten Zur Wahl stehen 3 Leistungsgrößen.

In den Leistungsgrößen 18, 25 und 31 kW gibt es die Wärmepumpeneinheit in den Varianten Innenaufstellung (WPL ..I) und Außenaufstellung (WPL ..A).

Die Leistungsangaben erfolgen bei A-7/W35 (Außentem- peratur -7 °C, Heizwasseraustrittstemperatur 35 °C):

• Logatherm WPL 18I/A (18 kW)

• Logatherm WPL 25I/A (25 kW)

• Logatherm WPL 31I/A (31 kW) 1.2.2 Produktdaten zum Energieverbrauch – Systemlabel

1.2.3 Produktdaten zum Energieverbrauch Logatherm WPL ..I/A Logatherm WPL ..I

Logatherm WPL ..A

Typ Energieeffizienz bei 55 °C Energieeffizienz bei 35 °C

Logatherm WPL 18I/A

Logatherm WPL 25I/A

Logatherm WPL 31I/A

Tab. 1 Produktdaten zum Energieverbrauch – Systemlabel

Logatherm Einheit WPL 18I WPL 25I WPL 31I

EU-Richtlinien für Energieeffizienz

Klasse für die jahreszeitbedingte Raumheizungs- Energieeffizienz¹⁾

1) Bei 55 °C Vorlauftemperatur

– A+ A+ A+

Nennwärmeleistung bei durchschnittlichen Klimaverhältnissen¹⁾

kW 19 25 27

Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizie!nz bei durchschnittlichen Klimaverhältnissen¹⁾

% 120 124 124

Schallleistungspegel im Freien dB (A) 54 55 55

Tab. 2 Produktdaten zum Energieverbrauch Logatherm WPL ..I

Logatherm Einheit WPL 18A WPL 25A WPL 31A

EU-Richtlinien für Energieeffizienz

Klasse für die jahreszeitbedingte Raumheizungs- Energieeffizienz¹⁾

1) Bei 55 °C Vorlauftemperatur

– A+ A+ A+

Nennwärmeleistung bei durchschnittlichen Klimaverhältnissen¹⁾

kW 19 25 27

Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizie!nz bei durchschnittlichen Klimaverhältnissen¹⁾

% 120 124 124

Schallleistungspegel im Freien dB (A) 57 62 64

Tab. 3 Produktdaten zum Energieverbrauch Logatherm WPL ..A

(6)

2 Grundlagen

2.1 Funktionsweise von Wärmepumpen

Etwa ein Viertel des Gesamtenergieverbrauchs entfallen in Deutschland auf private Haushalte. In einem Haushalt werden dabei rund drei Viertel der verbrauchten Energie für die Beheizung von Räumen verwendet. Mit diesem Hintergrund wird klar, wo Maßnahmen zur Energieein- sparung und Minderung von CO₂-Emissionen sinnvoll an- setzen können. So können durch Wärmeschutz, z. B.

verbesserte Isolierung, moderne Fenster und ein sparsa- mes, umweltfreundliches Heizsystem gute Ergebnisse erzielt werden.

Bild 2 Energieverbrauch in privaten Haushalten [1] Heizen 78 %

[2] Warmwasser 11 % [3] Sonstige Geräte 4,5 % [4] Kühlen, Gefrieren 3 % [5] Waschen, Kochen, Spülen [6] Licht 1 %

Eine Wärmepumpe zieht den größten Teil der Heiz- energie aus der Umwelt, während nur ein kleinerer Teil als Arbeitsenergie zugeführt wird. Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe (die Leistungszahl) liegt zwischen 3 und 6, bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zwischen 3 und 4.

Für ein energiesparendes und umweltschonendes Hei- zen sind Wärmepumpen daher ideal.

Bild 3 Temperaturfluss Luft-Wasser-Wärmepumpe in Außenaufstellung (Beispiel)

[1] Antriebsenergie [2] Luft 0 °C [3] Luft -5 °C

[4] Heizungsrücklauf 28 °C [5] Heizungsvorlauf 35 °C

Heizen mit Umgebungswärme

Mit einer Wärmepumpe wird Umgebungswärme aus Er- de, Luft oder Grundwasser für Heizung und Warmwas- serbereitung nutzbar.

Funktionsweise

Wärmepumpen funktionieren nach dem bewährten und zuverlässigen „Prinzip Kühlschrank“. Ein Kühlschrank entzieht den zu kühlenden Lebensmitteln Wärme und gibt sie auf der Kühlschrank-Rückseite an die Raumluft ab. Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und gibt sie an die Heizungsanlage ab.

Dabei macht man sich zunutze, dass Wärme immer von der „Wärmequelle“ zur „Wärmesenke“ (von warm nach kalt) strömt, genauso wie ein Fluss immer talabwärts (von der „Quelle“ zur „Senke“) fließt.

Die Wärmepumpe nutzt (wie auch der Kühlschrank) die natürliche Fließrichtung von warm nach kalt in einem geschlossenen Kältemittelkreis durch Verdampfer, Kom- pressor, Kondensator und Expansionsventil. Die Wärmepumpe „pumpt“ dabei Wärme aus der Umgebung auf ein höheres, zum Heizen nutzbares Temperaturni- veau.

Der Verdampfer (1) enthält ein flüssiges Arbeitsmittel mit sehr niedrigem Siedepunkt (ein sogenanntes Kälte- mittel). Das Kältemittel hat eine niedrigere Temperatur als die Wärmequelle (z. B. Erde, Wasser, Luft) und einen niedrigen Druck. Die Wärme strömt also von der Wärme- quelle an das Kältemittel. Das Kältemittel erwärmt sich dadurch bis über seinen Siedepunkt, verdampft und wird vom Kompressor angesaugt.

Der Kompressor (2) verdichtet das verdampfte (gasför- mige) Kältemittel auf einen hohen Druck. Dadurch wird das gasförmige Kältemittel noch wärmer. Zusätzlich wird auch die Antriebsenergie des Kompressors in Wärme ge- wandelt, die auf das Kältemittel übergeht. So erhöht sich die Temperatur des Kältemittels immer weiter, bis sie höher ist als diejenige, die die Heizungsanlage für Hei- zung und Warmwasserbereitung benötigt. Sind ein be- stimmter Druck und Temperatur erreicht, strömt das Kältemittel weiter zum Kondensator.

Im Kondensator (3) gibt das heiße, gasförmige Kältemit- tel die Wärme, die es aus der Umgebung (Wärmequelle) und aus der Antriebsenergie des Kompressors aufge- nommen hat, an die kältere Heizungsanlage (Wärmesen- ke) ab. Dabei sinkt seine Temperatur unter den

Kondensationspunkt und es verflüssigt sich wieder. Das nun wieder flüssige, aber noch unter hohem Druck ste- hende Kältemittel fließt zum Expansionsventil.

Das Expansionsventil (4) sorgt dafür, dass das Kältemit- tel auf seinen Ausgangsdruck entspannt wird, bevor es wieder in den Verdampfer zurückfließt und dort erneut Wärme aus der Umgebung aufnimmt.

1 2

3 4 5 6

6 720 645 211-33.2T

1 2

4

3

5

6 720 645 211-32.2T

(7)

Schematische Darstellung der Funktionsweise einer Wärmepumpenanlage

Bild 4 Kältemittelkreis in einer Wärmepumpenanlage (mit Kältemittel R407C) [1] Verdampfer

[2] Kompressor [3] Expansionsventil [4] Kondensator

+27 °C

75 % 25 %

+35 °C

+2 °C -2 °C

0 °C (2,8 bar) 88 °C (23,5 bar)

-4,5 °C (2,8 bar) 50 °C (23,5 bar)

100 %

1 2 3 4

6 720 619 235-01.2T

(8)

2.2 Wirkungsgrad, Leistungszahl und Jahres- arbeitszahl

2.2.1 Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad () beschreibt das Verhältnis von Nutzleistung zu aufgenommener Leistung. Bei idealen Vorgängen ist der Wirkungsgrad 1. Technische Vorgänge sind immer mit Verlusten verbunden, deswegen sind Wirkungsgrade technischer Apparate immer kleiner als 1 ( < 1).

F. 1 Formel zur Berechnung des Wirkungsgrads

 Wirkungsgrad

QN Abgegebene Nutzleistung P_el Zugeführte elektrische Leistung

Wärmepumpen entnehmen einen großen Teil der Ener- gie aus der Umwelt. Dieser Teil wird nicht als zugeführte Energie betrachtet, da sie kostenlos ist. Würde der Wir- kungsgrad mit diesen Bedingungen berechnet, wäre er

> 1. Da dies technisch nicht korrekt ist, wurde für Wär- mepumpen zur Beschreibung des Verhältnisses von Nutzenergie zu aufgewandter Energie (in diesem Fall die reine Arbeitsenergie) die Leistungszahl COP eingeführt.

Die Leistungszahl von Wärmepumpen liegt im Bereich von 3...6.

2.2.2 Leistungszahl

Die Leistungszahl , auch COP (engl. Coefficient Of Per- formance) genannt, ist eine gemessene oder berechnete Kennzahl für Wärmepumpen bei speziell definierten Be- triebsbedingungen, ähnlich dem normierten Kraftstoff- verbrauch bei Kraftfahrzeugen.

Die Leistungszahl  beschreibt das Verhältnis der nutz- baren Wärmeleistung zur aufgenommenen elektrischen Antriebsleistung des Kompressors.

Dabei hängt die Leistungszahl, die mit einer Wärmepum- pe erreicht werden kann, von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke ab.

Für moderne Geräte gilt folgende Faustformel für die Leistungszahl , berechnet über die Temperaturdiffe- renz:

F. 2 Formel zur Berechnung der Leistungszahl über die Temperatur

T Absolute Temperatur der Wärmesenke [K]

T₀ Absolute Temperatur der Wärmequelle [K]

Berechnet über das Verhältnis Heizleistung zu elektrischer Leistungsaufnahme gilt folgende Formel:

F. 3 Formel zur Berechnung der Leistungszahl über die elektrische Leistungsaufnahme

P_el Elektrische Leistungsaufnahme [kW]

QH Heizwärmebedarf [kW]

2.2.3 Beispiel zur Berechnung der Leistungszahl über die Temperaturdifferenz

Gesucht ist die Leistungszahl einer Wärmepumpe bei einer Fußbodenheizung mit 35 °C Vorlauftemperatur und einer Radiatorenheizung mit 50 °C bei einer Temperatur der Wärmequelle von 0 °C.

Fußbodenheizung (1)

• T = 35 °C = (273 + 35) K = 308 K

• T₀ = 0 °C = (273 + 0) K = 273 K

• T = T – T₀ = (308 – 273) K = 35 K Berechnung gemäß Formel 2:

Radiatorenheizung (2)

• T = 50 °C = (273 + 50) K = 323 K

• T₀ = 0 °C = (273 + 0) K = 273 K

• T = T – T₀ = (323 – 273) K = 50 K Berechnung gemäß Formel 2:

Bild 5 Leistungszahlen gemäß Beispielberechnung COP Leistungszahl 

T Temperaturdifferenz

 Q·

N

P_el ---

=

 0,5 T

T–T₀ ---

 0,5 T+T₀

---T



= =

Das Beispiel zeigt eine 36 % höhere Leis- tungszahl für die Fußbodenheizung gegen- über der Radiatorenheizung.

Daraus ergibt sich die Faustregel:

1 °C weniger Temperaturhub = 2,5 % höhe- re Leistungszahl

 COP Q·

H

P_el ---

= =

 0,5 T

T---

 0,5 308 K

---35 K

 4,4

= = =

 0,5 T

T---

 0,5 323 K

---50 K

 3,2

= = =

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 20 30 40 50 60 70

1 2

1 ΔT = 35 K,

ε

^{= 4,4}

2 ΔT = 50 K,

ε

^{= 3,2}

ΔT [K]

COP

6 720 645 211-41.2K

(9)

2.2.4 Vergleich von Leistungszahlen verschiedener Wärmepumpen nach DIN-EN 14511

Für einen näherungsweisen Vergleich verschiedener Wärmepumpen gibt DIN-EN 14511 Bedingungen für die Ermittlung der Leistungszahl vor, z. B. die Art der Wär- mequelle und deren Wärmeträgertemperatur.

A Air (engl. für Luft) B Brine (engl. für Sole) W Water (engl. für Wasser)

Die Leistungszahl nach DIN-EN 14511 berücksichtigt neben der Leistungsaufnahme des Kompressors auch die Antriebsleistung von Hilfsaggregaten, die anteilige Pum- penleistung der Solepumpe oder Wasserpumpe oder bei Luft-Wasser-Wärmepumpen die anteilige Gebläseleis- tung.

Auch die Unterscheidung in Geräte mit eingebauter Pumpe und Geräte ohne eingebaute Pumpe führt in der Praxis zu deutlich unterschiedlichen Leistungszahlen.

Sinnvoll ist daher nur ein direkter Vergleich von Wärme- pumpen gleicher Bauart.

2.2.5 Jahresarbeitszahl

Da die Leistungszahl nur eine Momentaufnahme unter jeweils ganz bestimmten Bedingungen wiedergibt, wird ergänzend die Arbeitszahl genannt. Diese wird üblicher- weise als Jahresarbeitszahl  (auch engl. seasonal per- formance factor) angegeben und drückt das Verhältnis aus zwischen der gesamten Nutzwärme, welche die Wär- mepumpenanlage übers Jahr abgibt, und der im selben Zeitraum von der Anlage aufgenommenen elektrischen Energie.

VDI-Richtlinie 4650 liefert ein Verfahren, das es ermög- licht, die Leistungszahlen aus Prüfstandsmessungen um- zurechnen auf die Jahresarbeitszahl für den realen Betrieb mit dessen konkreten Betriebsbedingungen.

Die Jahresarbeitszahl kann überschlägig berechnet werden. Hier werden Bauart der Wärmepumpe und verschie- dene Korrekturfaktoren für die Betriebsbedingungen berücksichtigt. Für genaue Werte können inzwischen softwaregestützte Simulationsrechnungen herangezo- gen werden.

Eine stark vereinfachte Berechnungsmethode der Jah- resarbeitszahl ist die folgende:

F. 4 Formel zur Berechnung der Jahresarbeitszahl

 Jahresarbeitszahl

Qwp Von der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres abgegebene Wärmemenge [kWh]

W_el Von der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres aufgenommene elektrische Energie [kWh]

2.2.6 Aufwandszahl

Um unterschiedliche Heiztechniken energetisch bewer- ten zu können, sollen auch für Wärmepumpen die heute üblichen, sogenannten Aufwandszahlen e nach

DIN V 4701-10 eingeführt werden.

Die Erzeugeraufwandszahl e_g gibt an, wie viel nicht erneuerbare Energie eine Anlage zur Erfüllung ihrer Aufga- be benötigt. Für eine Wärmepumpe ist die Erzeugerauf- wandszahl der Kehrwert der Jahresarbeitszahl:

F. 5 Formel zur Berechnung der Erzeugeraufwands- zahl

 Jahresarbeitszahl

e_g Erzeugeraufwandszahl der Wärmepumpe Qwp Von der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres

abgegebene Wärmemenge [kWh]

W_el Von der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres aufgenommene elektrische Energie [kWh]

2.2.7 Konsequenzen für die Anlagenplanung Bei der Anlagenplanung können durch geschickte Wahl der Wärmequelle und des Wärmeverteilsystems die Leis- tungszahl und die damit verbundene Jahresarbeitszahl positiv beeinflusst werden:

Je kleiner die Differenz zwischen Vorlauf- und Wärme- quellentemperatur, desto besser ist die Leistungszahl.

Die beste Leistungszahl ergibt sich bei hohen Tempera- turen der Wärmequelle und niedrigen Vorlauftemperatu- ren im Wärmeverteilsystem.

Niedrige Vorlauftemperaturen sind vor allem durch Flä- chenheizungen zu erreichen.

Bei der Planung der Anlage muss zwischen einer effekti- ven Betriebsweise der Wärmepumpenanlage und den In- vestitionskosten, d. h. dem Aufwand für die Anlagener- stellung, abgewägt werden.

Sole¹⁾/Wasser²⁾ [ °C]

1) Wärmequelle und Wärmeträgertemperatur

2) Wärmesenke und Geräteaustrittstemperatur (Heizungsvorlauf) Wasser¹⁾/Wasser²⁾

[ °C]

Luft¹⁾/Wasser²⁾ [ °C]

B0/W35 W10/W35 A7/W35

B0/W45 W10/W45 A2/W35

B5/W45 W15/W45 A –7/W35

Tab. 4 Vergleich von Wärmepumpen nach DIN-EN 14511

Die für Buderus-Wärmepumpen angegebe- nen Leistungszahlen (, COP) beziehen sich auf den Kältemittelkreis (ohne anteilige Pumpenleistung) und zusätzlich auf das Berechnungsverfahren der DIN-EN 14511 für Geräte mit eingebauter Pumpe.

Die Jahresarbeitszahl kann auch mit dem Buderus Jahresarbeitszahl-Rechner (JAZ- Rechner) ermittelt werden ( www.buderus.de/de/wirtschaftlichkeitsrechner).

 Q·

wp

W_el ---

=

e_g 1

---- W_el

Q·

wp

---

= =

(10)

3 Planung und Auslegung von Wärmepumpen 3.1 Vorgehensweise

Die notwendigen Schritte zur Planung und Auslegung eines Heizsystems mit Wärmepumpe sind in Bild 6 darge-

stellt. Eine ausführliche Beschreibung finden Sie in den nachfolgenden Kapiteln.

Bild 6 Planung und Auslegung eines Heizsystems mit Wärmepumpe Berechnung des Energiebedarfs

Heizung wird berechnet mit

Warmwasser

Betriebsweise

Sperrzeiten EVU

Geräteauswahl

Anlagentypen

Planungsbeispiele (Auswahl der Anlagenhydraulik) Auslegung und Auswahl der Wärmepumpe

monoenergetisch bivalent Faustformel, DIN-EN 12831 wird berechnet mit

Faustformel, DIN 4708

6 720 822 554-01.1T

WPL.. I

2 Heizkreise 2 Heizkreise

1 Heizkreis 1 Heizkreis

Warmwasserbereitung Warmwasserbereitung

Solare Warmwasserbereitung Solare Warmwasserbereitung

WPL.. A

Einbindung von Holzkessel

Schwimmbad Einbindung von Kessel

Parallelbetrieb Einbindung von Holzkessel

Schwimmbad Einbindung von Kessel Parallelbetrieb

(11)

3.2 Ermittlung der Gebäudeheizlast (Wärme- bedarf)

Eine genaue Berechnung der Heizlast erfolgt nach DIN-EN 12831.

Nachfolgend sind überschlägige Verfahren beschrieben, die zur Abschätzung geeignet sind, jedoch keine detaillierte individuelle Berechnung ersetzen können.

3.2.1 Bestehende Objekte

Bei Austausch eines vorhandenen Heizsystems lässt sich die Heizlast durch den Brennstoffverbrauch der alten Heizungsanlage abschätzen.

Bei Gasheizungen:

Bei Ölheizungen:

Beispiel:

Zur Heizung eines Hauses wurden in den letzten 10 Jah- ren insgesamt 30 000 Liter Heizöl benötigt. Wie groß ist die Heizlast?

Der gemittelte Heizölverbrauch pro Jahr beträgt:

Die Heizlast berechnet sich damit zu:

Die Berechnung der Heizlast kann auch nach

Kapitel 3.2.2 erfolgen. Die Anhaltswerte für den spezifischen Wärmebedarf sind dann:

3.2.2 Neubauten

Die benötigte Wärmeleistung für die Heizung der Woh- nung oder des Hauses lässt sich grob überschlägig über die zu beheizende Fläche und den spezifischen Wärme- bedarf ermitteln. Der spezifische Wärmeleistungsbedarf ist abhängig von der Wärmedämmung des Gebäudes (Tabelle 6).

Der Wärmeleistungsbedarf Q berechnet sich aus der be- heizten Fläche A und dem spezifischen Wärme-

leistungsbedarf q wie folgt:

Beispiel

Wie groß ist die Heizlast bei einem Haus mit 150 m² zu beheizender Fläche und einer Wärmedämmung nach EnEV 2009?

Aus Tabelle 6 ergibt sich für Dämmung nach EnEV 2009 eine spezifische Heizlast von 30 W/m². Damit berechnet sich die Heizlast zu:

3.2.3 Zusatzleistung für Warmwasserbereitung Wenn die Wärmepumpe auch für die Warmwasserberei- tung eingesetzt werden soll, muss die erforderliche Zu- satzleistung bei der Auslegung berücksichtigt werden.

Die benötigte Wärmeleistung zur Bereitung von Warm- wasser hängt in erster Linie vom Warmwasserbedarf ab.

Dieser richtet sich nach der Anzahl der Personen im Haushalt und dem gewünschten Warmwasserkomfort.

Im normalen Wohnungsbau werden pro Person ein Ver- brauch von 30 bis 60 Litern Warmwasser mit einer Tem- peratur von 45 °C angenommen.

Um bei der Anlagenplanung auf der sicheren Seite zu sein und dem gestiegenen Komfortbedürfnis der Ver- braucher gerecht zu werden, wird eine Wärmeleistung von 200 W pro Person angesetzt.

Beispiel:

Wie groß ist die zusätzliche Wärmeleistung für einen Haushalt mit 4 Personen und einem Warmwasserbedarf von 50 Litern pro Person und Tag?

Die zusätzliche Wärmeleistung pro Person beträgt 0,2 kW. In einem Haushalt mit 4 Personen beträgt somit die zusätzliche Wärmeleistung:

Um den Einfluss extrem kalter oder warmer Jahre auszugleichen, muss der Brennstoff- verbrauch über mehrere Jahre gemittelt werden.

Art der Gebäudedämmung Spezifische Heizlast q [W/m²] Dämmung nach WSchVO 1982 60...100 Dämmung nach WSchVO 1995 40...60 Tab. 5 Spezifischer Wärmebedarf

Q·

[kW] Verbrauch m ³a 250 m ³a kW ---

=

Q· [kW] Verbrauch [l/a]

250 l/a kW ---

=

Verbrauch l/a  Verbrauch[l]

Zeitraum[a]

--- 30000 Liter

10 Jahre ---

= =

3000 l/a

=

Q·

[kW] 3000 l/a 250 l/a kW

--- 12 kW

= =

Art der Gebäudedämmung Spezifische Heizlast q [W/m²] Dämmung nach EnEV 2002 40...60 Dämmung nach EnEV 2009

KfW-Effizienzhaus 100

30...35

KfW-Effizienzhaus 70 15...30

Passivhaus 10

Tab. 6 Spezifischer Wärmebedarf

Q·

[W] = A m²q· W/m²

Q· = 150m²30 W / m ²= 4500 W= 4,5 kW

Q·

WW = 4 0,2 kW = 0,8 kW

(12)

3.2.4 Zusatzleistung für Sperrzeiten der EVU Viele Energieversorgungsunternehmen (EVU) fördern die Installation von Wärmepumpen durch spezielle Strom- tarife. Im Gegenzug für die günstigeren Preise behalten sich die EVU vor, Sperrzeiten für den Betrieb der Wärme- pumpen zu verhängen, z. B. während hoher Leistungs- spitzen im Stromnetz.

Monovalenter und monoenergetischer Betrieb Bei monovalentem und monoenergetischem Betrieb muss die Wärmepumpe größer dimensioniert werden, um trotz der Sperrzeiten den erforderlichen Wärmebe- darf eines Tages decken zu können. Theoretisch berechnet sich der Faktor für die Auslegung der Wärmepumpe zu:

In der Praxis zeigt sich aber, dass die benötigte Mehr- leistung geringer ist, da nie alle Räume beheizt werden und die tiefsten Außentemperaturen nur selten erreicht werden.

Folgende Dimensionierung hat sich in der Praxis be- währt:

Deshalb genügt es, die Wärmepumpe ca. 5 % (2 Sperr- stunden) bis 15 % (6 Sperrstunden) größer zu dimen- sionieren.

Bivalenter Betrieb

Im bivalenten Betrieb stellen die Sperrzeiten im Allge- meinen keine Beeinträchtigung dar, da ggf. der zweite Wärmeerzeuger startet.

3.3 Auslegung der Wärmepumpe

In der Regel werden Wärmepumpen in folgenden Be- triebsweisen ausgelegt:

• Monovalente Betriebsweise:

Die gesamte Gebäudeheizlast und die Heizlast für die Warmwasserbereitung wird von der Wärmepumpe gedeckt (für Luft-Wasser-Wärmepumpen eher nicht üb- lich).

• Monoenergetische Betriebsweise:

Die Gebäudeheizlast und die Heizlast für die Warm- wasserbereitung wird überwiegend von der Wärme- pumpe gedeckt. Bei Bedarfsspitzen springt ein elektrischer Zuheizer ein.

• Bivalente Betriebsweise:

Die Gebäudeheizlast und die Heizlast für die Warm- wasserbereitung wird überwiegend von der Wärme- pumpe gedeckt. Bei Bedarfsspitzen springt ein weiterer Wärmeerzeuger (Öl, Gas, elektrischer Zuhei- zer) ein.

Summe der Sperrzeiten pro Tag

Zusätzliche Wärmeleistung

[h] [% der Heizlast]

2 5

4 10

6 15

Tab. 7

f 24 h

24 h–Sperrzeit pro Tag [h]

---

=

(13)

3.3.1 Monoenergetische Betriebsweise

Monoenergetischer Betrieb berücksichtigt immer, dass Spitzenleistungen nicht alleine durch die Wärmepumpe abgedeckt werden, sondern mithilfe eines Elektro- Heizeinsatzes. Wir empfehlen die Wärmepumpe so aus- zulegen, dass der Bivalenzpunkt bei bivalent-paralleler oder monoenergetischer Betriebsweise bei -5 °C liegt.

Bei diesem Bivalenzpunkt ergibt sich, gemäß DIN 4701 Teil 10, ein Deckungsanteil der Wärmepumpe an der Heizarbeit von ca. 98 %. Lediglich 2 % müssen dann noch von dem Elektro-Heizeinsatz beigesteuert werden.

Dieser unterstützt sowohl die Heizung als auch die Warmwasserbereitung je nach Bedarf. Dazu wird schritt-

weise die jeweils erforderliche Leistung beigesteuert (bis zu 9 kW).

Wichtig ist die Auslegung so vorzunehmen, dass ein mög- lichst geringer Anteil an elektrischer Direktenergie zuge- führt wird. Eine deutlich zu niedrig dimensionierte Wärmepumpe führt zu einem unerwünscht hohen Ar- beitsanteil des Elektro-Heizeinsatzes und damit zu er- höhten Stromkosten.

Die Logatherm WPL haben einen integrierten Elektro- Heizeinsatz, mit Ausnahme von WPL 31I und WPL 31A.

Bei diesen müssen ein oder mehrere Heizstäbe im Puf- ferspeicher installiert werden.

Beispiel:

Wie groß ist die Leistung der Wärmepumpe (Betrieb A2/

35) zu wählen bei einem Gebäude mit 150 m² Wohn- fläche, 30 W/m² spezifischer Heizlast, Normaußentem- peratur –12 °C, 4 Personen mit 50 Liter

Warmwasserbedarf pro Tag und 4 Stunden tägliche Sperrzeit der EVU?

Die Heizlast berechnet sich zu:

Die zusätzliche Wärmeleistung zur Bereitung von Warm- wasser beträgt 200 W pro Person und Tag. In einem Haushalt mit 4 Personen beträgt somit die zusätzliche Wärmeleistung:

Die Summe der Heizlasten für Heizung und Warmwasser- bereitung beträgt somit:

Für die zusätzliche Wärmeleistung durch Sperrzeiten muss nach Kapitel 3.2.4 die von der Wärmepumpe zu de- ckende Heizlast bei 4 Stunden Sperrzeit um ca. 10 % an- gehoben werden:

3.3.2 Bivalente Betriebsweise

Bivalente Betriebsweise setzt immer einen zweiten Wär- meerzeuger voraus, z. B. einen Öl-Heizkessel oder ein Gas-Heizgerät oder einfach den im Gerät integrierten Elektro-Heizeinsatz.

Der Bivalenzpunkt beschreibt die Außentemperatur, bis zu der die Wärmepumpe den berechneten Heizwärme- bedarf allein ohne den zweiten Wärmeerzeuger deckt.

Zur Auslegung einer Wärmepumpe ist die Bestimmung des Bivalenzpunktes entscheidend. Die Außentempera- turen in Deutschland sind abhängig von den örtlichen kli- matischen Bedingungen. Da aber im Schnitt nur an ca.

20 Tagen im Jahr eine Außentemperatur von unter –5 °C herrscht, ist auch nur an wenigen Tagen im Jahr ein par- alleles Heizsystem, z. B. ein elektrischer Zuheizer, zur Unterstützung der Wärmepumpe erforderlich.

In Deutschland empfehlen wir folgende Bivalenzpunkte:

• –4 °C bis –7 °C bei einer Normaußentemperatur von –16 °C (nach DIN-EN 12831)

Bivalenzpunkt _Biv [ °C] –10 – 9 – 8 – 7 – 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 0 1 2 3 4 5 Leistungsanteil  0,77 0,73 0,69 0,65 0,62 0,58 0,54 0,50 0,46 0,42 0,38 0,35 0,31 0,27 0,23 0,19 Deckungsanteil _H.a bei

bivalent-parallelem Betrieb

1,00 0,99 0,99 0,99 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,93 0,90 0,87 0,83 0,77 0,70 0,61 Deckungsanteil _H.a bei

bivalent-alternativem Betrieb

0,96 0,96 0,95 0,94 0,93 0,91 0,87 0,83 0,78 0,71 0,64 0,55 0,46 0,37 0,28 0,19 Tab. 8 Auszug aus DIN 4701 Teil 10

Q_H = 150m² 30 W/ m²= 4500 W

Q_WW = 4 200 W = 800 W

Q_HL = Q_H+Q_WW

4500 W+800 W=5300 W

=

Q_WP = 1,1 Q _HL 1,1 5300 W =5830 W

=

Für Häuser mit geringem Wärmebedarf kann der Bivalenzpunkt auch bei niedrigeren Temperaturen liegen ( Bild 7).

(14)

Bild 7 Bivalenzpunkt, Heizleistungskurven Luft-Wasser-Wärmepumpen mit 35 °C Vorlauftemperatur (schematische Dar- stellung)

Q Heizleistung

_T Lufttemperatur [1] Gebäudekennlinie

[2] Bivalenzpunkt der ausgewählten Wärmepumpe (WP2)

[3] Norm-Außentemperatur

[4] Erforderlicher elektrischer Zuheizer Heizleistungskurven:

• Logatherm WPL ..I  Bild 47, Seite 53 und Bild 48, Seite 54

• Logatherm WPL ..A  Bild 66, Seite 66 und Bild 67, Seite 67

Im Temperaturbereich rechts der Bivalenzpunkte kann der Wärmebedarf alleine von der Wärmepumpe gedeckt werden. Im Temperaturbereich links der Bivalenzpunkte entspricht die Strecke zwischen den Kurven der benötig- ten zusätzlichen Heizleistung.

Zur Auswahl einer geeigneten Wärmepumpe wird in den Heizleistungskurven in Bild 7 die Gebäudekennlinie a eingetragen. Sie kann vereinfacht als Gerade zwischen der ermittelten erforderlichen Leistung am Normausle- gungspunkt (im Beispiel –16 °C, 12 kW) und einer Heiz- leistung von 0 kW bei 20 °C, gezeichnet werden.

Liegt der Schnittpunkt der Gebäudekennlinie mit einer Heizleistungskurve in der Nähe der vorgesehenen Bivalenztemperatur, kann die dazugehörige Wärmepum- pe eingesetzt werden, im Beispiel wurde WP 2 ausge- wählt.

Am Abstand zwischen der Heizleistungskurve und der Gebäudekennlinie am Normauslegungspunkt lässt sich der zusätzliche Leistungsbedarf ablesen, der durch elektrische Heizstäbe oder einen Heizkessel abgedeckt wird.

Beispiel ( Bild 7)

Erforderlicher Gesamtleistungsbedarf (Heizleistung + Leistungsbedarf für Warmwasserbereitung) × Sperrzeit

= Gesamtleistungsbedarf am Normauslegungspunkt:

F. 6 Erforderlicher Gesamtleistungsbedarf Wärmepumpe

Die ausgewählte Wärmepumpe hat am Normauslegungs- punkt eine Heizleistung von 5,8 kW. Die zusätzlich aufzu- bringende Leistung, durch elektrische Heizstäbe (monoenergetisch) oder einen zweiten Wärmeerzeuger (bivalent), wird berechnet:

F. 7 Zusätzlich zur Wärmepumpe erforderliche Heiz- leistung

In der Regel beläuft sich die Zusatzheizleistung auf ca.

50 % bis 60 % der notwendigen Heizleistung. Obwohl der Leistungsanteil des elektrischen Zuheizers relativ groß ist, beträgt der Arbeitsanteil nur ca. 2 % bis 5 % der Jahresheizarbeit.

Der ermittelte Bivalenzpunkt liegt bei - 4,5 °C.

Q [kW]

ϑ

T

[°C]

22

20

20 18

16

14

12

10

10 8

6

4

2

5 -5 0

-10 -15

-20 15 25

0 -16 -4,5

WP 3 WP 2

WP 1

1 2 4

3

6 720 822 554-02.1T

Q·

erf = 12kW

Q·

zus Q·

erf Q·

WP (– 16 °C) = 12 kW – 5,8 kW = 6,2 kW –

=

(15)

3.3.3 Wärmedämmung

Alle wärme- und kälteführenden Leitungen sind ent- sprechend der einschlägigen Normen mit einer ausreichenden Wärmedämmung zu versehen.

3.3.4 Ausdehnungsgefäß

Bei der Sanierung von Altanlagen ist aufgrund des hohen Wasserinhaltes der Einbau eines zusätzlichen Ausdeh- nungsgefäßes (bauseits) zu prüfen.

3.4 Schwimmbadbeheizung

3.4.1 Freibad

Zur Beheizung von Freibädern bieten sich besonders Luft-Wasser-Wärmepumpen an. Bei milden Außentempe- raturen haben die Luft-Wasser-Wärmepumpen hohe Leistungszahlen, um das Beckenwasser zu erwärmen.

Zur Übertragung der Leistung der Wärmepumpe sind folgende Bauteile erforderlich:

• Plattenwärmetauscher:

Die Übertragungsleistung des Plattenwärmetau- schers muss auf die Heizleistung und die maximale Vorlauftemperatur der Wärmepumpe angepasst werden. Die Tauscherfläche benötigt circa das 5fache bis 7fache gegenüber einer Kesselanlage mit einer Ausle- gungstemperatur von 90 °C Vorlauftemperatur.

• Zusatzplatine HMC20 Z:

Über die Zusatzplatine kann eine Schwimmbaderwär- mung geregelt werden.

• Thermostat Schwimmbad:

Über ein Schwimmbadthermostat erfolgt die Anfor- derung an die Wärmepumpe

• Schwimmbadfilter

• Filterpumpe

• Schwimmbadladepumpe

Der Anschluss des Plattenwärmetauschers erfolgt paral- lel zum Heizkreis und der Warmwasserbereitung. Das Thermostat sorgt für die Einschaltung der Schwimmbad- ladepumpe und der Filteranlage des Schwimmbeckens.

Es muss sichergestellt werden, dass während einer Wär- meanforderung des Schwimmbeckens die Sekundär- kreispumpe des Schwimmbadkreises läuft, damit die erzeugte Energie übertragen werden kann. Weiterhin darf während der Aufheizphase keine Rückspülung des Filters erfolgen.

Sorgen Sie für eine Verriegelung der Rückspülung.

Der Wärmebedarf eines Freibades ist von folgenden Fak- toren abhängig:

• Nutzungsdauer des Freibades

• Gewünschte Beckentemperatur

• Abdeckung des Beckens

• Windlage

Wird das Schwimmbecken während der heizfreien Zeit nur kurz aufgeheizt, ist der Wärmebedarf zu vernachläs- sigen. Soll das Becken aber dauerhaft beheizt werden, kann der Wärmebedarf dem eines Wohnhauses entsprechen.

Bei der erstmaligen Aufheizung des Beckens auf über 20 °C sind, je nach Größe des Beckens und der installier- ten Leistung der Wärmepumpe, mehrere Tage erforderlich. In diesem Fall ist eine Wärmemenge von ca.

12 kWh/m² Beckeninhalt notwendig. Wird das Schwimmbecken nur außerhalb der Heizperiode beheizt, muss kein zusätzlicher Leistungsbedarf berück- sichtigt werden. Das betrifft auch Anlagen, bei denen ein Absenkbetrieb programmiert und die Beheizung des Schwimmbeckens in die Nachtstunden verlegt worden ist.

3.4.2 Hallenbad

Da Hallenbäder in der Regel das ganze Jahr über genutzt werden, muss der Leistungsbedarf der Wärmepumpe für die Schwimmbeckenerwärmung auf den Wärmebedarf hinzugerechnet werden.

Der Wärmebedarf des Hallenbades hängt von folgenden Faktoren ab:

• Beckentemperatur

• Nutzungsdauer des Beckens

• Raumtemperatur

Wird das Becken mit einer Abdeckung versehen und liegt die Nutzungsdauer des Hallenbades bei max. 2 Stunden pro Tag, kann die empfohlene Leistung um 50 % reduziert werden. Während der Beheizung des Beckens ist der Heizbetrieb des Gebäudes unterbrochen. Wir empfehlen, die Beckenbeheizung bei Hallenbädern in die Nachtstunden zu verlegen.

Wassertemperatur¹⁾

1) Für eine gedachte Heizperiode Mai bis September

20 °C 24 °C 28 °C

[W/m²] [W/m²] [W/m²] Mit Abdeckung²⁾

2) Gültig nur für private Schwimmbäder bei einer Nutzung von

2 h/Tag

100 150 200

Ohne Abdeckung, Lage geschützt

200 400 600

Ohne Abdeckung, Lage teilgeschützt

300 500 700

Ohne Abdeckung, Lage ungeschützt

(starker Wind)

450 800 1000

Tab. 9 Anhaltswerte Wärmebedarf Freibad

Raumtemperatur Wassertemperatur

20 °C 24 °C 28 °C

[ °C] [W/m²] [W/m²] [W/m²]

23 90 165 265

25 65 140 240

28 20 100 195

Tab. 10 Anhaltswerte Wärmebedarf Hallenbad

(16)

3.5 Auswahl und Aufstellmöglichkeiten der Wärmepumpe

Grundsätzlich ist vor jeder Anlagenplanung zu entschei- den, ob die Wärmepumpe im Freien (Außenaufstellung) installiert wird oder an einem Ort innerhalb des Gebäu- des (Innenaufstellung).

Folgende Punkte sind bei der Außenaufstellung der Wärmepumpen WPL 18...31A zu beachten:

• Erdarbeiten zur Erstellung des Sockels, auf dem die Wärmepumpe steht, sind erforderlich.

• Ebenso sind Baumaßnahmen zur Verlegung isolierter Heizungsrohre sowie elektrischer Verbindungen von der Wärmepumpe ins Gebäudeinnere erforderlich.

• Spannungsversorgung der WPL ..A:

– Die Logatherm WPL ..A muss über die elektrischen Verbindungsleitungen mit dem Wärmepumpenma- nager verbunden werden, der im Aufstellraum installiert wird. Sie sind verwechslungssicher mit ko- dierten Steckern ausgestattet.

– Alle elektrischen Leitungen müssen in einem Leer- rohr mit mindestens 70 mm Durchmesser verlegt werden. Die Abdichtung der Leerrohre erfolgt bauseits.

– Zusätzlich muss die Spannungsversorgung der Wärmepumpe und die separate Spannungsversor- gung des internen Elektro-Heizeinsatzes bauseits über den Elektriker erfolgen.

– Die WPL 31A (und WPL 31I) haben keinen integrierten Elektro-Heizeinsatz. Es besteht aber die Mög- lichkeit, mehrere Heizstäbe mit 7,5 kW in die Parallelpuffer-speicher einzuschrauben. In die Kombispeicher Logalux KNW... EW können 2 Heiz- stäbe mit je 9 kW eingeschraubt werden

• Ein Kondensatablauf in das Drainagematerial oder zum Anschluss an das Gebäudeabwassersystem ist vorzusehen.

• Für Wartungen müssen Mindestabstände eingehalten werden; detaillierte Angaben zu den Mindestabstän- den der einzelnen Wärmepumpen finden Sie in Kapitel 4.2.5, Seite 64.

• Aufgrund der entstehenden Schall-/Geräuschemissio- nen und Luftbewegungen müssen bestimmte Min- destabstände zu Hauswänden und sonstigen Hinder- nissen berücksichtigt werden.

Aufstellung und Ausblasrichtung von Wärmepumpen vorzugsweise in Richtung Straße wählen, da schutz- bedürftige Räume selten zur Straße hin angeordnet sind.

Durch bauliche Hindernisse können Schallpegel-Min- derungen erzielt werden.

Zu vermeiden ist:

– ein Ausblasen kalter Luft unmittelbar zum Nach- barn hin (z. B. Terrasse, Balkon) und

– ein direktes Anblasen von Haus- oder Garagenwän- den, da Schallreflexionen zu einer Erhöhung des Schalldruckpegels führen können

– eine Aufstellung auf schallharten Bodenflächen.

Folgende Punkte sind bei der Innenaufstellung der Wär- mepumpen WPL ..I zu beachten:

• Erdarbeiten entfallen, dafür sind Arbeiten zur Reali- sierung der Luftführung, d. h. Erstellung der Luftkanä- le, erforderlich.

• Der Aufstellraum sollte nicht unter oder neben Schlaf- räumen liegen.

• Zur Aufstellung muss ein tragfähiger Fußboden vor- handen sein. Eine gute Schalldämmung kann durch eine Beton-Fundamentplatte mit untergelegter Gum- mimatte erreicht werden (siehe auch „schallabsorbie- rende Installationspakete“ von Buderus). Bei schwimmendem Estrich sollten der Estrich und die Trittschalldämmung um die Wärmepumpe herum aus- gespart werden.

Damit der Schalldruckpegel nicht unnötig erhöht wird, eine Aufstellung vermeiden:

– auf schallharten Böden wie z. B. auf Fliesen – in leeren Räumen

– auf sogenannten Sockeln – auf Holzbalkendecken.

3.6 Innenaufstellung (WPL ..I)

3.6.1 Aufstellraum

• Der Aufstellraum muss frostfrei und trocken sein.

• Nicht empfohlen ist eine Aufstellung neben Schlaf- räumen.

• Wird die Wärmepumpe in Kellerräumen aufgestellt, in denen auch Wäsche gewaschen und getrocknet wird, reichert sich die Raumluft mit Feuchtigkeit an. An Stellen mit besonders kalten Oberflächentemperatu- ren, wie beispielsweise an der Ausblas- oder Ansaug- seite der Wärmepumpe, kann sich Kondensat und schließlich auch Schimmel bilden.

Durch ausreichendes Lüften kann dieser Effekt ver- mieden werden.

Untergrund

• Der Untergrund muss gerade und tragfähig sein.

Um die Übertragung von Körperschall auf den Baukör- per zu verhindern, empfehlen wir, die Wärmepumpe mit den schallabsorbierenden Schläuchen anzuschlie- ßen. ( Beschreibung Zubehöre).

• Bei erhöhten Schallanforderungen können die Ma- schinen auch auf schwingungsdämpfende Unterlagen gestellt werden.

Nicht geeignet sind Sockel aus PU.

• Aufstellungen im Obergeschoss sind sorgsam zu prü- fen. Das Gewicht der Wärmepumpe und die Schall- übertragung auf angrenzende Räume muss

berücksichtigt werden.

Nicht geeignet sind Holzdecken als Untergrund für Wärmepumpen. Von dieser Aufstellung raten wir ab.

Die Bestimmungen der „Technischen Anlei- tung zum Schutz gegen Lärm“ (TA Lärm) und die Bestimmungen der jeweiligen Lan- desbauordnung sind einzuhalten.

(17)

Luftausblas- und Luftansaugseite

• Die Wärmepumpe sollte vorzugsweise so aufgestellt werden, dass sich die Luftausblas- und Ansaugseite an unterschiedlichen Gebäudeseiten befindet.

• Kann aus baulichen Gründen die Luftführung nur an einer Gebäudeseite erfolgen, muss ein Luftkurz- schluss verhindert werden. Das erreicht man über eine Trennwand zwischen den beiden Öffnungen oder durch einen ausreichenden Abstand untereinander.

• Die beiden Öffnungen sind vor dem Eintritt von Laub, Schmutz und Kleintieren zu schützen.

• Wird die Wärmepumpe unterhalb der Erdgleiche aufgestellt, müssen geeignete Lichtschächte verwendet werden. Die Lichtschächte müssen einen ausreichenden großen Kondensatanschluss haben. Die Gitterros- te sollten aus Schutz vor einem Einbruch von innen gesichert werden.

• Die Installation der Ausblas- und Ansaugseite unterhalb oder unmittelbar in der Nähe von Schlafräumen oder anderen schutzbedürftigen Räumen sollte ver- mieden werden.

• Münden die Ausblas- oder Ansaugseite in einer Haus- ecke, zwischen 2 Hauswänden oder in einer Nische, kann das zu einer Reflexion des Schalls und zu einer Erhöhung des Schalldruckpegels führen.

Schall

Durch eine Optimierung der schalldämmenden Maßnah- men und durch Verwendung der schalloptimierten Kanä- le wurde ein hervorragender Schallwert der Logatherm WPL erreicht.

Details zu Schall und Schallausbreitung  Seite 29.

Regen- und Wetterschutzgitter

• Das Regenschutzgitter

ist bei der Aufstellung der Wärmepumpe unterhalb der Erdgleiche zu verwenden.

• Das Wetterschutzgitter

ist bei Aufstellung der Wärmepumpe oberhalb der Erdgleiche zu verwenden.

Bevor es mit den beiliegenden Schrauben an der Au- ßenwand befestigt wird, muss das Maschendrahtgit- ter eingesetzt werden.

3.6.2 Luftkanäle und Luftkanalsysteme LGL

• Die innen aufgestellten Logatherm Wärmepumpen müssen grundsätzlich mit Kanälen betrieben werden.

• Um eine Auskühlung des Aufstellraums zu verhindern, muss die angesaugte Luft wieder ins Freie geführt werden. Dabei ist auf eine strömungsgünstige Luft- führung und auf den maximalen Druckverlust aller Komponenten wie Bögen und Wetterschutzgitter zu achten. Wir empfehlen maximal 2 Umlenkungen.

• Eine senkrechte Luftführung der Kanäle beispielsweise durch ein Flachdach ist nicht zulässig.

• Da die Energie aus der bis zu –20 °C kalten Außenluft entzogen wird, sollten die isolierten, hoch schalldäm- menden, robusten und leichten Luftkanalsysteme LGL aus unserem Sortiment verwendet werden ( Zubehör Seite 166).

• Sind bei speziellen räumlichen Gegebenheiten Luftka- näle in Sonderbauweise erforderlich, müssen diese bauseitig bereitgestellt werden. Üblicherweise werden hier Blechkanäle verwendet, die zur Schalldäm- mung und Vermeidung von Schwitzwasserbildung von innen abriebfest isoliert sein müssen. Bei der Installa- tion von bauseitigen Kanälen sind der maximale Druckverlust und der Mindestdurchsatz zu überprü- fen.

• Blechkanäle müssen über eine Isoliermanschette oder einen Segeltuchstutzen mit der Wärmepumpe verbunden und nachträglich isoliert werden.

Die Wärmepumpen WPL ..I sind dafür mit Bohrungen für M8-Gewindemuttern versehen.

Folgende Innenquerschnitte der Kanäle und freie Licht- schacht-Querschnitte müssen erreicht werden:

Luftkanalsysteme LGL900

Die LGL sind Komplettlösungen für die Luftführung von der Wärmepumpe zur Hausaußenseite, abgestimmt auf die Anforderungen der jeweiligen Wärmepumpe:

Vorteile:

• Komplett abgestimmtes System

• Robustes Material

• Hoch schalldämmend

• Leicht, einfach zu transportieren

• Mehrteilig, zusammensteckbar, einfach zu montieren

• Lieferung im flachen Karton, Zusammenbau auf der Baustelle.

Logatherm Mindest-Innenquer- schnitt Kanäle

Freier Lichtschacht- Querschnitt (Luftein- tritt, Luftaustritt)

[mm] [m²]

WPL ..I 770 × 770 0,75

Tab. 11 Innenquerschnitt und Lichtschachtquerschnitt

Logatherm Luftkanalsystem

WPL ..I LGL900

Tab. 12 Zuordnung Wärmepumpe – Luftkanalsystem

(18)

Bild 8 Luftkanäle LGL900 (Maße in mm) [1] Winkelbogen

[2] Luftkanal

Bild 9 Wanddurchführung, Wetter-/Regenschutzgitter, Maschendrahtgitter und Verblendrahmen des Luftkanalsystems LGL900 (Maße in mm)

[1] Wanddurchführung

(zur Fixierung im Mauerwerk, zur Vermeidung von Wärmebrücken; Montage durch einmauern oder nachträglich durch einschäumen)

[2] Wetter- oder Regenschutzgitter

(aus Kunststoff, Montage an der Außenseite der Wanddurchführung)

[3] Maschendrahtgitter [4] Verblendrahmen

(zur Herstellung eines optisch ansprechenden Übergangs zur Wandfläche an der Innenseite der Wanddurchführung)

900 770

10001018

6 720 644 807-09.1T

1 2

1454 147

900 770 R909

545 1056

6 720 644 807-10.1T

1045 950

1050 95047,5

47,5 47,5

1000 420

1000

2 4

1040 900

70 70

1040 90070

1

910

3

(19)

3.6.3 Druckverlust

Um einen störungsfreien Betrieb gewährleisten zu kön- nen, muss der maximale Druckverlust der Gebläse eingehalten werden. Er beträgt bei allen Logatherm WPL 25 Pascal.

Bei der Verwendung der vorgefertigten Luftkanäle und Zubehöre treten folgende Druckverluste auf:

3.6.4 Kondensat

Bei der notwendigen Enteisung und Abtauung des Ver- dampfers entsteht Kondensat.

Da bei einem einzigen Abtauvorgang bis zu 4 Liter Kon- densat auftreten kann, muss das Kondensat sicher und frostfrei über einen Siphon in das Kanalnetz abgeleitet werden.

Die maximale Höhe des Ablaufs (bei Oberkante Fuß- boden):

• WPL 18I: 300 mm

• WPL 25I: 450 mm

• WPL 31I: 450 mm

Kann die maximale Höhe nicht eingehalten werden, sollten geeignete Kondensatpumpen verwendet werden.

Komponente Einheit Richtwert

Luftkanal Pa/m 0,5

Luftkanalbogen Pa 3

Lichtschacht mm Querschnitt gem. Vorgaben

Lufteintritt Pa 4

Luftaustritt Pa 3

Wetterschutzgitter¹⁾

1) Inkl. Maschendrahtgitter

Pa 7,5

Regenschutzgitter¹⁾ Pa 5

Tab. 13 Druckverluste von Komponenten der Luftkanalan- lage

Logatherm Anfall Kondensat [l/h]

WPL 18I 17

WPL 25I 22

WPL 31I 26,5

Tab. 14 Anfall Kondensat bei Abtauung

(20)

3.6.5 Kanalpläne für Luftkanalsystem LGL900 für Logatherm WPL ..I Kanalplan für Logatherm WPL 18I (Variante 1)

Bild 10 Kanalplan Luftkanalsystem LGL900 für Logatherm WPL 18I (Variante 1); (Maße in mm) BS Bedienseite

FA Fertigaußenfassade FWS Fertigwandstärke

G Schnitt Einbau im Lichtschacht

KA Kondensatablauf LR Luftrichtung

OKF Oberkante Fertigfußboden V1 Variante 1

795 BS

> 2965

FA

FWS B1

V1

KA

< 300

B21020

OKF

12451050200* >2350

1780 >2100

LR

FWS >1000*>

>800* >800*

LR

KA

FA

1020

150>

G

6 720 822 554-03.1T

1

3

4

1 2

2 3 4 5 6

Pos. Bezeichnung Maße [mm]

B1 Bei Fertigwandstärke 240...320 mm Bei Fertigwandstärke 320...400 mm

2340 2260 B2 Bei Fertigwandstärke 240...320 mm

Bei Fertigwandstärke 320...400 mm

920 840 [1] Einbau über Erdgleiche: Wetterschutzgitter 1 045 × 1 050 mm (Zubehör) –

[2] Wanddurchführung 1000 × 1000 × 420 mm (Zubehör) –

[3] Luftkanal 900 × 900 × 1 000 mm (Zubehör) –

[4] Luftkanalbogen 900 × 1050 × 1450 mm (Zubehör) –

[5] Lichtschacht mit Wasserablauf, freier Querschnitt 0,75 m² (bauseits) – [6] Einbau im Lichtschacht: Regenschutzgitter 1045 × 1050 mm (Zubehör) –

– Kippmaß der Wärmepumpe  2050

* Mindestabstände für Servicezwecke: Wenn Abstände bis auf das Mindestmaß reduziert werden, müssen die Luftkanäle eingekürzt werden. Dies hat jedoch eine erhebliche Erhöhung des Schalldruckpegels zur Folge.

– Tab. 15

(21)

Kanalplan für Logatherm WPL 18I (Variante 2)

795 BS

> 2965

FA

B1 FWS KA

< 300 B2

1020

OKF

1245 1050200*

>2350 1780> 2100

LR

FWS

>1000*>

>800*

LR

KA

FA

1 020

6 720 822 554-04.1T

1

3 4

1 2

4 3 2

V2

150>

6 5

G

920 840 [1] Einbau über Erdgleiche: Wetterschutzgitter 1045 × 1050 mm (Zubehör) –

[3] Luftkanal 900 × 900 × 1000 mm (Zubehör) –

– Tab. 16

(22)

795 BS

> 3430

FA

2023

V3

KA

< 300

B2 1 500

OKF

1245 1050200* > 2350

1780 > 2100

LR

FWS >1000*>

>800* >800*

LR

KA

1020 1020

150>

G

6 720 822 554-05.1T

2 1 7 1 2

4 4

4 4 5 6

[5] Lichtschacht mit Wasserablauf, freier Querschnitt 0,75 m² (bauseits) – [6] Einbau im Lichtschacht: Regenschutzgitter 1045 × 1050 mm (Zubehör) – [7] Lufttechnische Trennung: Tiefe 1000 mm

Höhe bei Lichtschachtmontage 1000 mm Höhe über Erdgleiche 300 mm

–

– Tab. 17

(23)

795 BS

> 4430

FA

3023**

V4

KA

< 300 B2

OKF

1245 1050200* > 2350

1780 >2100

LR

FWS >1000*>

>800* >800*

LR

KA

1020 1020

150>

G

6 720 822 554-06.1T

2 1 1 2

4 4

3

4 3 4 5 6

–

** Ist der Abstand zwischen Luftansaug- und Luftausblasöffnung größer, kann auf eine lufttechnische Trennung verzichtet werden.

– Tab. 18

(24)

Kanalplan für Logatherm WPL 25I und WPL 31I (Variante 1)

Bild 14 Kanalplan Luftkanalsystem LGL900 für Logatherm WPL 25I und WPL 31I (Variante 1); (Maße in mm) BS Bedienseite

795 BS

> 2965

FA

FWS B1

V1

KA

< 450

B21020

OKF

13181258200* > 2500

1887 > 2100

LR

FWS >1000*>

>800* >800*

LR

KA

FA

1020

150>

G

6 720 822 554-07.1T

1

3

4

1 2

2 3 4 5 6

– Tab. 19