Luft/Wasser-Wärmepumpe, Einbindungsschema, Wärmepumpe und erneuerbare Energien über regenerativen Speicher
GEWÄHLTE SCHRITTE:
1. Luft/Wasser-Wärmepumpe
2. Universell für kundenspezifische Anforderungen 3. Wärmepumpe und erneuerbare Energien
4. WW über Wärmepumpe mit Kombispeicher anderer Fabrikate
5. Ohne Kühlung
6. 1 Heizkreis für Flächen-oder Radiatorenheizung 7. Doppelt Differenzdruckloser Verteiler
8. WPM 2006/2007 mit außentemperaturgeführter Regelung
HINWEIS:
Die aufgeführte hydraulische Einbindung stellt eine schematische Darstellung der
funktionsnotwendigen Bauteile dar und soll als Hilfestellung für die eigene durchzuführende Planung dienen. Die Dimensionen der Rohrleitungen sind durch den verantwortlichen Anlagenerrichter zu ermitteln. Der aktuelle Stand ist jederzeit unter
www.dimplex.de/einbindungen/
abrufbar. Sie beinhaltet nicht alle nach DIN EN 12828 notwendigen Sicherheitseinrichtungen, Komponenten zur
Druckkonstandhaltung und evtl.
notwendige zusätzliche Absperrorgane für Wartungs- und Servicearbeiten.
Die Einstellungen des
Wärmepumpenmanagers und die eventuell vorhandene externe Regelung müssen auf das vorliegende Einbindungsschema abgestimmt werden.
Eventuell Softwareupdate notwendig!
Luft/Wasser-Wärmepumpe, Einbindungsschema, Wärmepumpe und erneuerbare Energien über regenerativen Speicher
Voreinstellungen:
Vorkonfiguration Einstellung
Betriebsweise Bivalent-Regenerativ
1. Heizkreis Ja
2. Heizkreis Nein
Warmwasserbereitung Ja
Warmwasserbereitung Anforderung
durch Fühler
Warmwasserbereitung Flanschheizung Ja
Schwimmbadbereitung Nein
Anlagenbeschreibung:
• Luft/Wasser-Wärmepumpen mit einer Abtauung über Kreislaufumkehr entziehen die Abtauenergie dem Heizsystem. Zur Sicherstellung der Abtauung muss bei Luft/Wasser-Wärmepumpen ein Reihen-Pufferspeicher im Vorlauf installiert werden, in den bei monoenergetischen Anlagen der Tauchheizkörper eingeschraubt wird. Der Mindestheizwasserdurchsatz der Wärmepumpe ist in jedem Betriebszustand der Heizungsanlage sicherzustellen. Eine Unterschreitung des Mindestheizwasserdurchsatzes kann zum Totalschaden der Wärmepumpe durch ein Aufgefrieren des Plattenwärmetauschers im Kältekreislauf führen.
Im Rücklauf der Wärmepumpe ist ein Schmutzfänger mit einer Maschenweite zwischen 0,6 und 0,8 mm zu montieren, um den
Plattenwärmetauscher vor größeren Schwebstoffen zu schützen. Einen Tag nach der Inbetriebnahme ist das Filtersieb des Schmutzfängers zu reinigen. Sind keine Verunreinigungen mehr erkennbar, können die Reinigungsintervalle verlängert werden. Bei stärkeren Verunreinigungen (z.
B. durch Korrosionsprodukte im Gebäudebestand) wird der Einbau eines Schlammabscheiders empfohlen, um den Aufwand für die regelmäßige Reinigung des Schmutzfilters zu reduzieren.
Bei diffusionsoffenen Heizungsanlagen kommt es durch Sauerstoffeintrag zu einem permanenten Korrossionsprozess, der sich am besten durch eine elektrophysikalische Korrosionsschutzanlage minimieren lässt.
Bei der Auswahl des Aufstellortes ist die Schallemission und die freie Luftführung zu berücksichtigen. Insbesondere Wärmepumpen ohne Wetterschutzhauben sind bei freier Aufstellung so auszurichten, dass der Ausblas nicht gegen die Hauptwindrichtung erfolgt.
Das bei der Abtauung anfallende Kondensatwasser muss frostsicher abgeleitet werden. Gegebenenfalls ist eine Kondesatablaufheizung zu installieren (Zubehör).
• Bei Wärmepumpen-Heizungsanlagen wird ein Reihen-Pufferspeicher empfohlen, um in allen Betriebszuständen die Mindestlaufzeit der Wärmepumpe von 6 Minuten sicherzustellen.
• Aufgrund der Mischerträgheit oder bei Ausfall des Mischer kann es durch den zweiten Wärmeerzeuger zu überhöhten Temperaturen im Heizsystem kommen. Dürfen im Verteilsystem bestimmte maximale Vorlauftemperaturen nicht überschritten werden (z.B. Fußbodenheizung), so ist ein Sicherheitstemperaturwächter (F7) einzubauen, der unzulässige Temperaturüberschreitungen verhindert.
• Die Bauart des Kombispeichers hat entscheidenden Einfluss auf die erreichbaren Warmwassertemperaturen. Bei Kombispeichern ohne Trennblech stellt der zusätzliche Pufferspeicher (3) bei Luft/Wasser-Wärmepumpen die Abtauung sicher.
• Das Schütz für die Flanschheizung (E9) im Warmwasserspeicher ist entsprechend der Leistung auszulegen und bauseits beizustellen. Die Ansteuerung (230VAC) erfolgt aus dem Wärmepumpenmanager über die Klemmen X1/N und J16/NO10. Maximale Heizleistung der Wärmepumpe und der Wasserdurchsatz sind zu beachten.
• Der doppelt differenzdrucklose Verteiler sichert, unabhängig von der Anzahl der geöffneten Heizkreise und Nutzung des Systems, den geforderten Mindestwasserdurchsatz ab. Die hydraulische Entkopplung erfolgt über zwei Verbindungen zwischen Vor- und Rücklauf mit je einen Rückschlagventil.
Um ein unnötiges Takten der Wärmepumpe zu verhindern, ist die Pumpenkennlinie im Verbraucherkreis so einzustellen, dass eine max. Spreizung von 10 Kelvin nicht überschritten wird. Elektronisch geregelte Pumpen sind druckkonstant zu betreiben.
• Zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebs der Wärmepumpe ist es zwingend erforderlich alle funktionsnotwendigen Umwälzpumpen über den Wärmepumpenmanager anzusteuern. Dazu gehört die Primär- (M11), Sekundär- (M13, M16, M18) als auch die Abwärmenutzungsseite (M18, M19). Ist mit hydraulischen Einflüssen (z.B. Schwankung des Volumenstromes) zu rechnen, wird empfohlen den optional erhältlichen Durchflussschalter zu installieren.
Luft/Wasser-Wärmepumpe, Einbindungsschema, Wärmepumpe und erneuerbare Energien über regenerativen Speicher Legende:
1. Wärmepumpe
1.1 Luft/Wasser-Wärmepumpe 1.2 Sole/Wasser-Wärmepumpe 1.3 Wasser/Wasser-Wärmepumpe 1.4 Luft/Wasser-Wärmepumpe reversibel 1.5 Sole/Wasser-Wärmepumpe reversibel 1.6 Wasser/Wasser-Wärmepumpe reversibel 1.7 Luft/Wasser-Wärmepumpe Splitbauweise
2. Wärmepumpenmanager
3. Reihen-Pufferspeicher
3.1 Pufferspeicher
4. Warmwasserspeicher
5. Schwimmbadwärmetauscher
6. Passive Kühlstation mit Kühlregler N6 7. Heizung und stille oder dynamische Kühlung 8. Gebläsekonvektor mit 4-Leiteranschluss
9. Reiner Kühlkreis
10. Reiner Heizkreis
13. Wärmequelle
15. Hydrauliktower
16. Verbrühschutz
17. Hydro-Tower HWK 332
Warmwasserverteilsystem:
DDV 25 Doppelt differenzdruckloser Verteiler (bis 2,0 m³/h)*
DDV 32 Doppelt differenzdruckloser Verteiler (bis 2,5 m³/h)*
EB KPV Erweiterungsmodul für Kompaktverteiler (bis 2,0 m³/h)*
KPV 25 Kompaktverteiler mit Überströmventil (bis 1,3 m³/h)*
in Verbindung mit EB KPV (bis 2,0 m³/h)*
MMB 25 Mischermodul Bivalent (bis 2,0 m³/h)*
MMH 25 Mischermodul Heizkreis VTB 25 Verteilerbalken (bis 2,5 m³/h)*
WWM 25 Warmwassermodul / ungemischter Heizkreis (bis 2,5 m³/h)*
* Empfohlener max. Heizwasserdurchsatz
Solarthermie:
SST 25 Solarstation SOLPU 1 Solarstation SOLCU 1 Solarregler
T1 Temperatursensor (Kollektorfühler) T2 Temperatursensor (Speicher 1)
T3 Temperatursensor (Speicher 2 / optionale Anzeigefunktion)
B3 Warmwasserthermostat B4 Schwimmbadthermostat B7 Thermostat Primärkreis E9 Flanschheizung Warmwasser E10 Zweiter Wärmeerzeuger (2. WE) E10.1 Tauchheizkörper
E10.2 Öl / Gaskessel E10.3 Festbrennstoffkessel E10.5 Solaranlage
F7 Sicherheitstemperaturwächter F10 Durchflussschalter
K20 Schütz 2. Wärmeerzeuger
K21 Schütz Tauchheizkörper-Warmwasser M11 Primärpumpe Heizbetrieb
M12 Primärpumpe Kühlbetrieb
M13 Heizungsumwälzpumpe Hauptkreis
M14 Heizungsumwälzpumpe 1. Heiz-/Kühlkreis dynamisch M15 Heizungsumwälzpumpe 2. Heiz-/Kühlkreis still
M16 Zusatzumwälzpumpe
M17 Kühlumwälzpumpe
M18 Warmwasserumwälzpumpe
M19 Schwimmbadwasserumwälzpumpe
M20 Heizungsumwälzpumpe 3.Heiz-/Kühlkreis still M21 Mischer 3.Heiz-/Kühlkreis / Bivalent
M22 Mischer 2.Heiz-/Kühlkreis
M25 Umwälzpumpe für Heizen & Warmwasserbereitung
N1 Heizungsregler
N2 Kühlregler für reversible Wärmepumpen N3 Raumklimastationen stille Kühlung 1./2.Kühlkreis N4 Raumklimastationen stille Kühlung 3.Kühlkreis N12 Solarregler (bauseits)
N17.1 Kühlmodul Allgemein N17.2 Kühlmodul Aktiv N17.3 Kühlmodul Passiv
N17.4 Solarmodul WPM Econ SOL
R1 Aussenwandfühler
R2 Rücklauffühler
R2.1 Rücklauffühler DDV R2.2 Anforderungsfühler
R3 Warmwasserfühler
R4 Rücklauffühler Kühlwasser R5 Temperaturfühler 2. Heizkreis R9 Vorlauffühler (Frostschutz) R11 Vorlauffühler Kühlwasser
R13 Temperaturfühler 3. Heizkreis / Bivalent Regenerativ
SMF Schmutzfänger
TC Raumtemperaturregler Y5 Drei-Wege-Verteilventil
Y6 Zwei-Wege-Ventil
Y7 Drei-Wege-Mischventil
Y8 Drei-Wege-Ventil (Schließzeit max. 10 sek.) Y12 Externes 4-Wege-Umschaltventil
Y13 3-Wege-Umschaltventil
Spezielle Planungshinweise
Energieeffiziente Wärmepumpenanlagen
► 1. Wärmequelle bei Sole- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen
Grundsätzlich gilt für die Wärmequelle, dass sie die am Verdampfer der Wärmepumpe übertragene Leistung (Q
o) zur Verfügung stellen muss. Dabei gilt:
Verdampferleistung (Q
o) [kW
th] = Heizleistung (Q
c) [kW
th] - elektr. Leistungsaufnahme der Verdichter (P
el) [kW
el]
Die Umwälzpumpe ist dabei so zu dimensionieren, dass ein der Verdampferleistung entsprechender Massenstrom gefördert wird. Entsprechend der Leistung sollte der Massenstrom so groß gewählt werden, dass sich bei niedrigster Wärmequellentem- peratur eine Temperaturspreizung über den Verdampfer von 2,0 bis 3,0 Kelvin einstellt.
Bei Sondenanlagen als Wärmequelle ist darauf zu achten, dass die Größe der Sondenanlage abhängig vom jährlichen Gebäu- dewärmebedarf [kWh
th] gewählt wird. Besondere Beachtung ist diesem Thema bei bivalenten Anlagen zu schenken. Üblicher- weise werden die Entzugsleistungen der Sondenanlage auf eine jährliche Wärmepumpen-Laufzeit von 1800 bis 2400 Stunden ausgelegt. Da sich jedoch bei bivalenten Anlagen die Laufzeit der Wärmepumpe erhöht, muss dementsprechend auch die Sondenanlage vergrößert werden.
► 2. Wärmequelle bei Luft/Wasser-Wärmepumpen
Bei Luft/Wasser-Wärmepumpen muss eine freie, ungehinderte Luftströmung über den Verdampfer der Wärmepumpe sicher- gestellt werden. Luftkurzschlüsse zwischen Luft-Strom Verdampfer-Eintritt und Luft-Strom Verdampfer-Austritt sind dabei unbedingt zu verhindern. Dies ist besonders bei der Installation von mehreren, parallelen Wärmepumpen zu beachten. Bei innen aufgestellten Luft/Wasser-Wärmepumpen ist in den meisten Fällen ein Luftkanal notwendig, durch den ein zusätzlicher Druckverlust entsteht. Da der Verdampferventilator nur einen geringen Differenzdruck erzeugt, muss das Kanalnetz entspre- chend dimsioniert werden.
Praxistip!
Das während der Abtauphase anfallende Tauwasser sollte auf kurzem und direkten Weg in einen frostfreien Bereich abgeleitet werden. In manchen Fällen ist der Einsatz einer Rohrbegleitheizungen erforderlich, insbesondere bei einer Aufstellung der Wärmepumpe auf dem Gebäudedach. Um den Leistungsbedarf der Rohrbegleitheizung niedrig zu halten, sollte der im Frost- bereich verlegte Rohrleitungsabschnitt so kurz als möglich geplant werden. Für ein ungehindertes Abfließen des Tauwassers ist bei der Verlegung der Kondensatleitung auf ein ausreichendes Gefälle in Strömungsrichtung zu achten.
► 3. Installation
Sämtliche Leitungen, Armaturen, Speicher und Warmwasserbereiter werden gemäß den Vorschriften gegen Wärmeverluste gedämmt.
Die Rohrleitungsabschnitte bei denen durch die Mediumstemperatur eine Taupunktunterschreitung an der Rohrwandung stattfindet, sind mit diffusionsdichter, vollflächig verklebter Dämmung auszurüsten. Insbesondere gilt dies für die folgenden Rohrleitungsabschnitte:
- Vor- und Rücklauf der Sondenanlage - Vor- und Rücklauf der Brunnenanlage
- Kälteverteilnetz (sofern die Wärmepumpenanlage neben der Heizung auch zur Gebäudekühlung verwendet wird) Um Druckverluste und damit den Leistungsbedarf von Umwälzpumpen zu minimieren, sind die Rohrleitungsquerschnitte entsprechend groß zu dimensionieren. Als Auslegungskriterium gilt hierfür der spezifische Druckverlust je Meter Rohr und die Fließgeschwindigkeit des Mediums im Rohr, jeweils bezogen auf den Nennvolumenstrom.
Praxistip!
Folgende Maximalwerte sollten dabei nicht überschritten werden:
Δp
max= 120 Pa/m
von Rohrleitung DN10 bis DN65 w
max= 0,7 m/s von Rohrleitung DN80 bis DN125 w
max= 1,2 m/s ab Rohrleitung DN150 w
max= 2,0 m/s
(nähere Angaben siehe Abb 3.1 auf der Folgeseite)
Als maximal möglicher Druckverlust kann 20 Pa angenommen werden. Bei größeren Druckverlusten im Kanal- netz ist die Installation eines Stütz-Ventilators erforderlich. Die weitaus bessere Variante wäre jedoch anstelle der innen aufgestellten Wärmepumpe eine außen aufgestellte Wärmepumpe zu wählen.
Hinweise Haftungsausschluß: Jedem Anwender obliegt die sorgfältige Überprüfung der von ihm verwendeten Informationen. Eine Haftung oder Garantie über Aktualität, Richtigkeit und Vollständigkeit der oben zur Verfügung gestellten Informationen wird seitens Dimplex nicht übernommen.
Spezielle Planungshinweise
Energieeffiziente Wärmepumpenanlagen
Praxistip!
Bei der Auslegung von zusätzlichen Rohrleitungskomponenten (Rückschlagventile, 2- und 3-Wegeumschaltventile etc.) sollte der Druckverlust ebenfalls so gering wie möglich gehalten werden.
Praxistip!
► 4. Inbetriebnahme
Um ein energieeffizientes Funktionieren des Wärmeverteilnetzes sicherzustellen ist der hydraulische Abgleich des Wärmever- teilnetzes unabdingbar.
Praxistip!
Bei der Einstellung des Sollwertes / Heizkurve darauf achten, dass der Wohnkomfort sichergestellt wird, jedoch der Sollwert / Heizkurve nicht höher als unbedingt erforderlich eingestellt wird. Es gilt: je Kelvin höhere Vorlauftemperatur sinkt die Anla- geneffizienz um 2-3 %.
Praxistip !
Um unnötig hohe Heizwassertemperaturen während des Teillastbetriebes zu vermeiden, ist die witterungsgeführte Rege- lung zu bevorzugen. Die ebenfalls mögliche Festwert-Regelung sollte bei Sonderanlagen, bei denen ein ganzjährig gleiches Temperaturniveau erforderlich ist, eingestellt werden. Bei einer witterungsgeführten Regelung wird durch die Absenkung der Heizwassertemperatur bei steigender Außentemperatur eine höhere Energieffizienz erzielt.
Um Ablagerungen an den Wärmetauschern zu vermeiden sind bezüglich des Füll- und Nachspeisewassers die Richtwerte der VDI2035 Blatt 1 zu beachten. Unter anderem gilt für Anlagen bis zu einer Heizleistung von 200 kW eine maximale Gesamthär- te von 11,2 °dH und ein maximaler Erdalkalienanteil von 2,0 mmol/l. Insbesondere bei Anlagen bei denen die Systemperaturen 60 °C übersteigen, sollte diesem Thema besondere Beachtung geschenkt werden.
Abb. 3.1
Richtwerte für Rohrleitungsinnen- durchmesser
Hinweis: Die anhand der Abb. 3.1 getroffene Rohrauswahl ersetzt nicht eine Rohrnetzberechnung.
Anhand einer Rohrnetzberechnung ist der tatsächliche Druckverlust der Anlage zu ermitteln.
Weiterführend kann anhand der ermittelten Druckverluste die Auswahl der Umwälzpumpe getroffen werden.
Da sich bei der Verwendung von Glykol-Wasser- Gemischen der Druckverlust im System erhöht, muss dies bei der Rohrnetz bzw. Pumpenauslegung berücksichtigt werden.
Ein Zuschlagsfaktor von 1,5 gegenüber einer reinen Wasser-Anwendung hat sich in der Praxis bewährt.
Bei der Verwendung von Verbundrohr ist aufgrund der erheblichen Querschnittsverringerungen an den Formstücken mit erhöhten Druckverlusten zu rechnen. Bei Rohrleitungsabschnitten mit einer großen Anzahl an Formstücken sollte hier der Rohrleitungsdurchmesser mindestens eine Dimension größer gewählt werden bzw.
ein anderes Rohrmaterial gewählt werden.
Je Einzelwiderstand Δp
max: 5000 Pa (0,5 m)
Hierbei ist jedoch darauf zu achten dass bei Regelventilen die Ventilautorität das entscheidende Auswahlkriterium ist (Empfehlung Pv > 50 %)
Weiterhin können für Ventile und Armaturen bestimmte Mindestdruckabfälle erforderlich sein.
Hierzu bitte die entsprechenden Herstellerunterlagen beachten.
Schon während der Planungs- und Installationsphase müssen alle für den hydraulischen Abgleich notwendigen Armaturen und Messstutzen berücksichtigt werden. Dabei gilt aus aus Gründen der Energieeffizienz auf unnöti- ge Druckverluste zu verzichten und somit den Leistungsbedarf der Umwälzpumpe möglichst klein zu halten. Da beispielsweise Strangregulierventile an den einzelnen FBH-Kreisen einen zusätzlichen Druckverlust bedeuten, könnten alternativ die einzelnen Kreise mit gleichen hydraulischen Längen geplant und ausgeführt werden und somit gleiche Druckverluste sichergestellt werden.
Um das Gebäude mit einer möglichst niedrigen Vorlauftemperatur zu beheizen muss das Heizungsverteilnetz auf diese Vorlauftemperaturen ausgelegt sein. Die folgenden Beispiele sind für den Betrieb mit niedrigen Vorlauf- temperaturen geeignet:
Fußbodenheizung, Betonkernaktivierung, Gebläsekonvektoren, Deckenstrahlplatten, Lüftungsregister mit vergrößerter Wärmetauscherfläche.
Rohrleitungs- dimensionierer
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