1. Leistungszahl –Arbeitszahl Wärmepumpenanlagen Beispiele · 2021. 1. 18. · 1. Berechnung...

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Optimierung der Jahresarbeitszahl bei bestehenden Wärmepumpenanlagen - Strategie und Beispiele - 1. Leistungszahl – Arbeitszahl 2. Messergebnisse bestehender Erdwärmesonden Wärmepumpenanlagen 3. Optimierung der Arbeitszahl mit 10 - Punkte-Check – Beispiele Hochschule München Energie- und Gebäudetechnik 80335 München [email protected] 1 Hochschule München Prof. Schenk

Transcript of 1. Leistungszahl –Arbeitszahl Wärmepumpenanlagen Beispiele · 2021. 1. 18. · 1. Berechnung...

  • Optimierung der Jahresarbeitszahl bei bestehenden Wärmepumpenanlagen

    - Strategie und Beispiele -

    1. Leistungszahl – Arbeitszahl

    2. Messergebnisse bestehender Erdwärmesonden Wärmepumpenanlagen

    3. Optimierung der Arbeitszahl mit 10 - Punkte-Check –Beispiele

    Hochschule München Energie- und Gebäudetechnik80335 Mü[email protected]

    1Hochschule München Prof. Schenk

  • Definitionen hier:

    Leistungszahl COP:

    COP =

    Arbeitszahl ß:

    β = Heizleistung [kW]Antriebsleistung [kW]

    1. Leistungsaufnahme des Verdichters bei bestimmten Temperaturen: W10/W35, B0/W35, A2/W35

    2. Anteilige Leistungsaufnahme der Pumpen zur Durchströmung der WP

    Heizarbeit [kWh]Antriebsenergie [kWh]

    1. Stromverbrauch Verdichter

    2. Stromverbrauch Wärmequellenpumpe

    Optimierungsmöglichkeiten der Arbeitszahl:

    1. Minimierung der Temperaturdifferenz Verdampfung – Kondensation

    2. Minimierung der Hilfsantriebe

    3. Hoher COP der Wärmepumpe2

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  • 3

    Erneuerbare Energien Wärme Gesetz (Bauantrag ab 1.1.2009)

    1. Solarthermische Anlage

    2. Biomasse

    3. Geothermie und Umweltwärme

    4. Ersatzmaßnahmen

    6%

    14%

    0%

    2%

    4%

    6%

    8%

    10%

    12%

    14%

    16%

    2.008 2.020

    Anteil erneuerbarer Energien Wärme- und Kältemarkt

    Seit 2011 bei öffentlichen Gebäuden auch bei Sanierung(= 20 % der Außenfläche oder Kesselsanierung)

    15 % des Gesamtwärmeenergiebedarfs:- Wärmeenergiebedarf - Kälteenergiebedarf für KühlungWohngebäude: � DIN V 4701-10 WohngebäudeNichtwohngebäude: � DIN V 18599

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  • Erneuerbare Energien Wärme Gesetz

    4

    3. Geothermie und Umweltwärme = Wärmepumpemindestens 50 % Deckung

    Mindestarbeitszahlen

    1. Mindestarbeitszahl Erdreich- und Grundwasserwärme2. pumpe: ß = 4

    Wenn Warmwasser auch mit Wärmepumpe oder mit anderer reg. Energie 1. Mindestarbeitszahl Luftwärmepumpe: ß = 3,32. Mindestarbeitszahl Erdreich- und Grundwasserwärmepumpe: ß = 3,8

    Bei Sorptions- oder Verbrennungsmotorwärmepumpen: ß > 1,2

    Bei Sanierung öffentlicher Gebäude: alle Werte - 0,2

    Gefordertes Umweltzeichen:• „Euroblume“ oder• „Blauer Engel“ oder• „European Quality Label for Heat Pumps“ (Version 1.3)

    Deckungsanteil: bezieht sich auf Wärme + Kältemenge

    3,33,8 3,8

    1,2

    3,5 4 4

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    ß mit TWW

    ß ohne TWW1. Berechnung nach VDI 46502. Messeinrichtungen• Stromzähler• Wärmemengenzähler3. Keine Messeinrichtungen, wenn Wärmequelle Grundwasser oder Sole und Vorlauftemperatur nachweislich bis max. 35 °C

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  • 5

    Betriebsgebäude Dortmund

    Beheizte Fläche 1.440 m²Büro: 760 m²Halle 680 m²

    Wärmepumpenanlage mit 5 Erdwärmesonden je 130 m

    SolewärmepumpeHeizleistung 28,8 kWCOP (0/35) 4,83

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  • 6

    Betriebsgebäude Dortmund

    12.000 kWh/a2.400 €/a1,66 €/m²/a

    Wärme- und Kälteerzeugung

    Gemessene Arbeitszahl:ß = 6

    0,00

    1,00

    2,00

    3,00

    4,00

    5,00

    6,00

    7,00

    Arbeitszahl mit Solepumpe

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  • FB-Heizung (+ Wandheizung)

    + Bauteiltemperierung

    28 kW

    5 EWS a 130 mAbstand 6 m

    20 % Monoethylenglycolturbulente Strömung

    Betriebsgebäude Dortmundhydraulisches Schaltbild Heizen oder passiv Kühlen

    M

    Ca. 20 kW

    Schmutzfänger (nach Inbetriebnahme Sieb entfernen)Absorptionsluftabscheider

    M

    dt = 5P7 K

    M

    M

    Taupunkt-regelung

    dt = max 3 K

    größer Taupunkt

    Taupunktunterschreitung

    Serverkühlung

    optional

    M

  • Dienstleistungsgebäude Memmingen Heizen und KühlenGebäudedaten:temperierte Fläche: 5.000 m²Heizlast: 172 kWKühllast: 212 kW

    8

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  • Dienstleistungsgebäude Heizen –Anmerkung: hier Darstellung der Arbeitszahl ohne Hilfsenergie

    Verbrauchskosten für Wärmepumpe: 1,4 €/m²/a

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    20

    .02

    .20

    09

    06

    .03

    .20

    09

    23

    .03

    .20

    09

    02

    .04

    .20

    09

    15

    .04

    .20

    09

    30

    .04

    .20

    09

    14

    .05

    .20

    09

    28

    .05

    .20

    09

    12

    .06

    .20

    09

    25

    .06

    .20

    09

    09

    .07

    .20

    09

    23

    .07

    .20

    09

    06

    .08

    .20

    09

    20

    .08

    .20

    09

    03

    .09

    .20

    09

    17

    .09

    .20

    09

    01

    .10

    .20

    09

    15

    .10

    .20

    09

    12

    .11

    .20

    09

    26

    .11

    .20

    09

    10

    .12

    .20

    09

    Lüftung Heizkörper

    Bauteiltemperierung

    ß = 6,2

    ß = 5,5

    9

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  • 10

    Bankgebäude Rosenheim

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    16

    .02

    .20

    12

    16

    .03

    .20

    12

    16

    .04

    .20

    12

    16

    .05

    .20

    12

    16

    .06

    .20

    12

    16

    .07

    .20

    12

    16

    .08

    .20

    12

    16

    .09

    .20

    12

    16

    .10

    .20

    12

    16

    .11

    .20

    12

    16

    .12

    .20

    12

    16

    .01

    .20

    13

    16

    .02

    .20

    13

    16

    .03

    .20

    13

    Arbeitszahl

    Hauptfehler: Überdimensionierte WP: 50 kW für 300 m² = 15 kW• Kurze Laufzeit der Verdichter• Soleumwälzpumpe

    • Hohe Leistungsaufnahme da 15 mWS und Dimensionierung für 3 Verdichter• läuft ständig: 8.000 kWh von 20.000 kWh

    Kompakt-Erdwärmesonden-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen

    Gemessene Arbeitszahl: ß =1,9

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  • Hochschule München Prof. Schenk

    Kühlung

    Umwälz-pumpen

    Regelung

    Technischer Speicher

    Kombispeicher

    Nieder- u. Hoch-

    temperaturheizflächen

    Trinkwarm-wasser-

    bereitung

    Wärmepumpe

    Wärme-quellen-anlage

    Hydraulik u. Fehl-

    strömung

    Über-wachung

    11

  • 1. Datenanfrage und Analyse

    12Hochschule München Prof. Schenk

    Gebäudedaten:1. Baujahr2. Beheizte Fläche3. Heizlast/Kühllast

    Anlagedaten:1. Wärmequelle:

    1. Erdwärmesondenanlage: Länge, Abstand2. Erdreichkollektor: Fläche, Bauart3. Grundwasser: Verockerung? Wassermengen?4. Luft: kein Luftkurzschluss?

    2. Hydraulischer Schaltplan3. Wärmepumpe: Type, Daten4. Systemtemperaturen der Wärmeverteilung5. Einstellwerte zum hydraulischen Abgleich6. Messungen Wärmemengen 7. Messung elektr. Energiemenge/Stromrechnungen; für welche

    Verbraucher? Tarif?8. Störungen, Reparaturen, Probleme

    Mögliche Ergebnisse:• Arbeitszahl• Untypischer Wärmeverbrauch• Untypischer Stromverbrauch• Zu hoher Stromtarif

    • Auslegungsfehler Wärmequelle• Auslegungsfehler Heizleistung• Planungsfehler Hydraulik

  • 2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

    13Hochschule München Prof. Schenk

    1. Verteiler/SammlerDurchströmungskontrolle an allen EWS:Häufige Ursache für Stagnation: Luft

    Prüfen: 1. Volumenstrommesser2. ähnliche Rücklauftemperatur3. Vereisung aller Vorläufe

  • 14Hochschule München Prof. Schenk

    2. Technikraum1. Messung Solekonzentration

    � Refraktometer: 20 Vol.-% Monoethylenglycol

    2. Messung aktueller Soletemperaturenin die und aus der Wärmepumpenach 20 min Laufzeit;

    1. Ziel: Eintrittstemperatur:Sommer: min. 8 °C; Winter: min. 0 °C

    Temperaturen in die WP bei „Dimensionierung 50 W/m“

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    Maxwerte

    Minwerte

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

  • 15Hochschule München Prof. Schenk

    4,2

    4,3

    4,4

    4,5

    4,6

    4,7

    4,8

    4,9

    5,0

    5,1

    ∆T Sole in K

    Leistungszahlmessung incl. Sole-UWP

    2. Technikraum2. Ziel: ∆t = 3P6 K und Soletemperatur in EWS größer -3° C

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

  • 16Hochschule München Prof. Schenk

    3. Ermittlung Solevolumenstrom �� =��������

    ����������������∗������ä�∗�����

    5. Ausdehnungsgefäß: • Vordruck bei leerer Anlage oder

    entkoppelt: statische Höhe + 0,2 bar (mind. 1bar)

    • Anlagenfülldruck: Vordruck + 0,3 bar

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

    4. Ermittlung Förderhöhe der SoleumwälzpumpeZiel ∆pges = 4P6 mWS

    � Filter reinigen� Recherche Druckverlust von Verdampfer und „verdächtigen“ Armaturen:

  • 17Hochschule München Prof. Schenk

    6. Soleumwälzpumpe1. Prüfung Rechtsdrehfeld; Messung: elektrisch, magnetisch

    oder „Schraubenzieher“

    2. Wirtschaftlichkeitsprüfung turbulente Strömung

    32mm Doppel-U-Rohrsonde, 20 % Monoethylenglycol� mindestens 1.200 l/h je Erdwärmesonde

    40mm Doppel-U-Rohrsonde, 20 % Monoethylenglycol� mindestens 1.500 l/h je Erdwärmesonde

    Beispiel:Entzugsleistung: 75 kW15 EWSje 100 m

    3,96

    4,20

    4,00

    3,80

    3,85

    3,90

    3,95

    4,00

    4,05

    4,10

    4,15

    4,20

    4,25

    1,1 m³/h

    laminar

    1,5 m³/h

    turbulent

    2,3 m³/h

    turbulent

    COP incl. Sole-UWP

    COP incl. Sole-UWP

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

  • 18Hochschule München Prof. Schenk

    7. Soleumwälzpumpe: Dimensionierung prüfen und Wirtschaftlichkeit einer Hocheffizienzpumpe prüfen

    12.450 €

    1.080 €

    - €

    2.000 €

    4.000 €

    6.000 €

    8.000 €

    10.000 €

    12.000 €

    14.000 €

    MHI 402-1 Stratos 30/1-8

    Verbrauchskosten/20a 0,30 €/kWh

    MHI 402-1 Stratos 30/1-8

    Förderhöhe mWS 9 4

    Fördermenge m³/h 7 3

    P1 W 830 72

    Vollbenutzungsstundenh/a 2.500 2.500

    elektrische Energie kWh/a 2.075 180

    Verbrauchskosten/a 0,20 € 415 € 36 €

    Verbrauchskosten/20a 0,30 € 12.450 € 1.080 €

    ideal

    ideal

    Beispiel:

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

  • 21 %

    Ziel: Verdampfer und Kondensator müssen im Gegenstrom durchströmt werden

    GleichstromGleichstrom GegenstromGegenstrom

    3.000

    3.500

    4.000

    4.500

    5.000

    5.500

    Gegenstrom Gleichstrom

    Stromverbrauch Verdichter [kWh/a]

    Stromverbrauch

    Verdichter [kWh/a]

    Bei Gleichstrom: 3 K tiefere Verdampfungstemperatur

    3 K höhere Kondensationstemperatur

    Beispiel: Einfamilienhaus

    Wärmeverbrauch 18.000kWh/a

    Gegenstrom Gleichstrom

    Verdampfungstemperatur 0 -3

    Kondensationstemperatur 35 38

    berechnete Leistungszahl 4,3 3,55

    Stromverbrauch Verdichter

    [kWh/a] 4.186 5.070

    19Hochschule München Prof. Schenk

    8. Anschluss Verdampfer:

    2. Wärmequelle Erdwärmesonde oder -Kollektor

  • 20

    Grundwasser-Wärmepumpenanlage Doppelhaushälfte Rosenheim

    Hochschule München Prof. Schenk

  • Grundwasser-Wärmepumpenanlage Doppelhaushälfte Rosenheim

    WP

    Einrohr-Radiatoren-Heizung190 m² KW

    WW

    Frischwasser-System

    8,4 kW

    Grundwasser-Förderbrunnen

    Grundwasser-Schluckbrunnen

    300 l

    0,04 kW

    21

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  • 22

    Grundwasser-Wärmepumpenanlage Doppelhaushälfte Rosenheim

    Vollbenutzungsstunden: 3.200 h/aStromverbrauch: 5.300 kWh/aVerbrauchskosten: 1.038 €/a = 5,46 €/m²/a

    Mit optimierter Grundwasser-pumpeß = 5,6

    Vor Sanierung:Erdgaskosten 2.600 €/a

    4,0

    5,0 5,1

    4,2

    5,0

    5,96,1

    5,7 5,5 5,45,5 5,5 5,65,7

    5,35,1

    5,76,0 6,0 6,1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    03.05.2013 03.08.2013 03.11.2013 03.02.2014 03.05.2014 03.08.2014 03.11.2014

    Arbeitszahl mit Quellenpumpe

    ß = 4,6

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  • 3. Wärmepumpe

    23Hochschule München Prof. Schenk

    1. Kältemittelmangel? 1. Schauglas: blasenfrei nach spätestens 2 Minuten2. Öl am Kältekreislauf bzw. Boden: meist Kältemittelverlust3. Messung Unterkühlung

    2. Ermittlung ��� =��������[��]

    ���������!������"�����#��$�����[��]

    • Heizleistung: fest installierter oder mobiler Heizleistungsmesser

    • Elektrische Leistung: mobile Leistungsmessung oder EVU-Zähler

    2,81 2,86 2,72

    4,8 4,7 4,7

    0,00

    1,00

    2,00

    3,00

    4,00

    5,00

    6,00

    1 2 3

    Messung COP ohne

    Hilfsantriebe

    COP Herstellerangabe bei

    Betriebstemperaturen

    213.523 €

    125.000 €

    - €

    50.000 €

    100.000 €

    150.000 €

    200.000 €

    250.000 €

    vor Optimierung nachher

    Verbrauchskosten 20 a 0,3 €/kWh

    41 % = 88.500 €

    Beispiel: 19 Reihenhäuser

  • WP8,4 kW

    Grundwasser-Förderbrunnen

    Grundwasser-Schluckbrunnen

    60 °C

    Bsp: EFH 250 m² Heizung + WW

    Stromverbrauch: 5.500 oder 9.500 kWh/a

    24

    Hochschule München Prof. Schenk

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

  • WP

    Grundwasser-Förderbrunnen

    Grundwasser-Schluckbrunnen

    Wärme für Raumheizung

    60 °C

    55 °C

    30 °C

    z.B. 40 °C

    Nutzung von Hochtemperaturwärme auf niedrigem Temperaturniveau

    Rückschlagventil defekt oder nicht vorhanden

    25

    Hochschule München Prof. Schenk

    InlinerEuropa Rückschlagklappe

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

  • WP

    Grundwasser-Förderbrunnen

    Grundwasser-Schluckbrunnen

    Warmwasserbereitungt WW = 50 °C nicht möglich obwohl t Vorlauf, Wärmepumpe = 65 °C50 °C

    65 °C

    z.B. 30 °C

    Energiekosten: 1.080 €/a

    statt: 1.860 €/a

    fehlerfrei

    hydraulischer

    Fehler

    Stromverbrauch

    Anlage [kWh/a] 5.500 9.500

    -

    1.000

    2.000

    3.000

    4.000

    5.000

    6.000

    7.000

    8.000

    9.000

    10.000

    Stromverbrauch

    Anlage [kWh/a]

    73 %

    Hochtemperaturwärme wird auf eine niedrigere Temperatur herunter gemischt

    Rückschlagventil defekt oder nicht vorhanden

    26

    Hochschule München Prof. Schenk

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

  • RLT-Anlage

    FB-Heizung2.100 m²

    WP 2aus

    93 kW

    WP 1In Betrieb

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

    4 °C

    0 °C

    Fehlströmung:

    � Kein maximal möglicher Volumenstrom für WP1

    � Verdampfungstemperatur tief

    2 °C4 °C

    Hochschule München Prof. Schenk 27

  • RLT-Anlage

    FB-Heizung2.100 m²

    WP 2

    93 kW

    WP 1

    Fehlströmung:

    � Verdampfereintrittstemperatur tiefer als Erdwärmesondentemperatur

    � Evtl. keine turbulente Strömung in Erdwärmesonde

    4 °C

    0 °C

    2 °C

    0 °C

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

    Hochschule München Prof. Schenk 28

  • RLT-Anlage

    FB-Heizung2.100 m²

    WP 2

    93 kW

    WP 1

    Motorventile schließen sicherer als Rückschlagventile

    MM

    MM

    4. Hydraulik: Fehlströmung – Effizienz der Anlage

    Hochschule München Prof. Schenk 29

  • WP WPWP

    35 °C 35 °C40 °C

    5. Technischer Speicher, Kombispeicher

    2.000

    2.200

    2.400

    2.600

    2.800

    3.000

    3.200

    3.400

    3.600

    W10/W35 W10/W40

    Stromverbrauch

    Verdichter [kWh/a]

    18 %

    30

    Hochschule München Prof. Schenk

    30 °C35 °CPraxis:VorlaufreduzierungoderRücklaufanhebung

    35 °C 30 °C

    Reihenspeicher Parallelspeicher

    25 °C

    65 °C

    M

    40 °CM

    WP

  • 6. Wärmeverteilung

    31Hochschule München Prof. Schenk

    1. Hydraulischer Abgleich• Nach Berechnung• Zumindest ähnliche

    Rücklauftemperaturen

    2. Räume mit höchster Temperaturanforderung (Heizwasser) optimieren1. Wärmeschutz 2. Volumenstrom messen (Rücklauftemperatur), ggf. erhöhen3. Heizflächen vergrößern, Wandheizung, Gebläsekonvektor, sep. elektrische

    Ergänzungsheizung (zeitlich gesteuert)

    anschließend Heizkurve absenken

  • 7. Trinkwarmwasserbereitung

    32Hochschule München Prof. Schenk

    1. Dimensionierung Wärmetauscher prüfen

    2. Solltemperatur so tief wie möglich: Abstimmung mit Komfortanspruch und Anforderungen DVGW 551

    3. Möglichst seltene Freigabe: �Komfort1. Platzierung des Fühlers „möglichst weit“ oben oder2. Freigabezeit einschränken

    4. Bei geringem Bedarf: dezentral elektrisch

    innenliegender Glattrohr-wärmetauscher

    außenliegender Platten-wärmetauscher

    Frischwassersystem Platten-WT

    65 °C

    60 °C

    63 °C

    58 °C

    62 °C

    25 °C

    60 °C

    10 °C65 °C

    60 °C

    65 °C

    60 °C

    60 °C 60 °C

    60 °C

    65 °C

    60 °C

    10 °C

    FrischwassersystemInnen liegender WT

    0,2 m²Glattrohr-WT/kW

  • WP

    35 °C 30 °C

    30 °C

    t

    Bei Wärmepumpen:

    1. Hydraulischer Abgleich

    2. Einstellung der Rücklauftemperatur

    3. Optimierung der Heizkurve nach

    unten; keine Sicherheitszuschläge

    4. Keine Nachtabsenkung

    8. Regelung

    33Hochschule München Prof. Schenk

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    -16 0 18

    optimal

    häufige Einstellung

    10 K zu viel

    Beispiel: Heizlast 100 kW

    Wärmeverbrauch 200.000 kWh/a

    B0/B35 B0/W45

    Leistungszahl 4,5 3,4

    Stromverbrauch

    Verdichter [kWh/a] 44.444 58.824

    Verbrauchskosten 20

    Jahre, 30 Ct/kWh 266.667 € 352.941 €

    Einsparung 24%

    86.275 € - €

    50.000 €

    100.000 €

    150.000 €

    200.000 €

    250.000 €

    300.000 €

    350.000 €

    400.000 €

    B0/B35 B0/W45

    Verbrauchskosten

    20 Jahre, 30 Ct/kWh

    86.275 €/20a

  • 34Hochschule München Prof. Schenk

    Mit Kaltwasserpuffer steigt die Arbeitszahl von 10 auf 42

    freie Kühlung

    Kaltwasserpuffer ohne mit

    P1 Pumpen kW 4 4

    Betriebsstunden h/a 8.760 2.000

    Strombedarf kWh/a 35.040 8.000

    Energiekosten €/a 7.008 1.600

    Arbeitszahl 9,6 41,9

    1. Kompressionskälteerzeugung vermeiden1. Großflächige direkt durchströmte Kühlregister (Lüftung)2. Wenn Trennwärmetauscher: obere und untere Grädigkeit max. 2 K3. „24 Stunden-Kühlung“ mit hoher Kaltwassertemperatur

    2. Laufzeit Sole- und Kaltwasserpumpen kontrollieren

    3. Serverkühlung mit freier Kühlung

    9. Kühlung

    WP

    BTK200 kW

    Server20 kW

    Beispiel: Bürogebäude

    BTK kW 200

    Vollbenutzungsstunden h 800

    Kältebedarf kWh/a 160.000

    Serverkühlung kW 20

    Vollbenutzungsstunden h 8.760

    Kältebedarf kWh/a 175.200

    Summe kWh/a 335.200

    Strombedarf kWh/a 111.733

    Energiekosten €/a 27.933

    M

  • 10. Umwälzpumpen

    35Hochschule München Prof. Schenk

    UPS 32-80 Magna 32-60

    Förderhöhe mWS 2,38 2,38

    Fördermenge m³/h 4,7 4,7

    P1 W 164 72

    Vollbenutzungsstunden h/a 6.000 6.000

    elektrische Energie kWh/a 984 432

    Verbrauchskosten/a 0,20 € 197 € 86 €

    Verbrauchskosten/20a 0,30 € 5.904 € 2.592 €

    5.904 €

    2.592 €

    - €

    1.000 €

    2.000 €

    3.000 €

    4.000 €

    5.000 €

    6.000 €

    7.000 €

    UPS 32-80 Magna 32-60

    Verbrauchskosten/20a 0,30 €/kWh

    1. Überprüfung der Einstellung2. Ggf. Wirtschaftlichkeitsprüfung von Hocheffizienzpumpen

  • 11. Dokumentation/Überwachung

    36Hochschule München Prof. Schenk

    1. Logbuch: 1. Einstellungsänderungen2. Wartungen, Reparaturen

    2. Ermittlung Arbeitszahl monatlich, dann jährlich �Excel-Datei

    DatumZähler 1

    KWh

    Zähler 2

    KWh

    Zähler 3

    KWh

    Wärmemen

    genzähler

    MWh

    Vorlauf t °CBetriebs-h

    WP

    Schaltunge

    n

    WP

    Arbeitszahl

    19.11.2012 20877,0 3686,1 47830,4 3,89

    26.11.2012 21125,4 3708,8 47843,1 5,19 5,23

    04.12.2012 21636,6 3737,3 47869,6 7,92 5,34

    10.12.2012 22137,2 3759,9 47894,5 10,47 5,09

    17.12.2012 22633,1 3786,3 47920,2 13,15 5,40

    24.12.2012 22965,4 3821,3 47941,0 15,13 5,96

    02.01.2013 23404,2 3874,5 47969,5 17,83 6,15

    07.01.2013 23645,3 3907,4 47985,6 19,31 6,14

    14.01.2013 24177,0 3951,0 48017,7 22,41 284 1293 5,83

    21.01.2013 24697,7 3994,3 48049,2 25,45 33 379 1663 5,84

    28.01.2013 25202,0 4039,6 48078,6 28,28 32 473 1796 5,61

    05.02.2013 25569,0 4087,6 48103,0 30,51 6,08

    11.02.2013 25983,9 4125,6 48128,4 32,97 615 2619 5,93

    18.02.2013 26414,0 4168,9 48155,6 35,53 694 3045 5,95

    25.02.2013 26827,5 4211,2 48182,3 38,00 5,97

    04.03.2013 27215,1 4253,5 48207,7 40,34 841 3971 6,04

    11.03.2013 27470,3 4295,8 48225,7 41,9 6,11

    18.03.2013 27845,2 4338,1 48250,5 44,13 5,95

    25.03.2013 28241,6 4380,9 48276,3 46,49 5,95

    02.04.2013 28654,4 4426,6 48302,5 48,82 1102 5888 5,64

    08.04.2013 28901,5 4465,6 48321,3 50,41 1151 6363 6,43

    15.04.2013 29054,4 4505,0 48333,3 51,36 1180 6736 6,21

    23.04.2013 29115,9 4545,9 48339,5 51,7 1192 7065 5,53

    0,00

    1,00

    2,00

    3,00

    4,00

    5,00

    6,00

    7,00

    8,00

    Arb

    eits

    zahl

    ß

    Datum

  • Wärmepumpenanlage mit 6 Erdwärmesonden a 150 m

    Erdwärmesondenanlage Kempten

    37Hochschule München Prof. Schenk

  • 38

    Hydraulik für maximale Arbeitszahl

    Ergänzungsheizung

    Luftab-scheider

    Schwingmetall-Topfelemente + Schalldämm-Unterlage

    Schwebekörper-durchfussmengen-messer

    Schwingungs-entkopplung

    hygienisches Frischwasser-SystemUnterputzstation

    Puffer

    t

    Schwingungs-entkopplung

    t

    technischer Speicher

    wasserdichteMauerdurchführung

    HydraulischerAbgleich durch•Differenzdruckregler•Voreinstellung

    Überall Fußbodenheizungggf. WandheizungMax. Vorlauftemperatur: 35 °CTemperaturspreizung: 5K

    Taupunktregelung

    zusätzlicher Badheizkörper

    + Fußbodenheizung+ zusätzlicher Badheizkörper+ hygienisches Frischwasser-

    system+ Kühlen aller Etagen

    Hochschule München Prof. Schenk

  • 39

    Durchschnittliche Arbeitszahl: ß = 3,5

    Stromverbrauch: 28.770 kWh/aVerbrauchskosten: 4.350 €/a = 3,53 €/m²/a Keine Meßkosten

    Mehrfamilienwohnhaus mit optimierter Systemtechnik

    3,2 3,2 3,2

    3,6 3,7

    2,0

    3,43,6 3,6

    2,4

    3,6 3,7 3,6

    2,8

    0,00,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    4,5

    5,0

    Hochschule München Prof. Schenk

  • 40Hochschule München Prof. Dipl.-Ing. W. Schenk

    Mehrfamilienwohnhaus mit optimierter Systemtechnik

    3 Jahren nach Inbetriebnahme wurden Optimierungsmöglichkeiten festgestellt:

    1. Ca. Monatliche eine Störung: Ursache: zu geringer Vordruck MAG-Sole

    2. COP der Wärmepumpe bei B0/W35: 4,1

    3. Kein hydraulischer Abgleich1. Für Fußbodenheizung2. Für Heizkörper!

    4. Heizkurve war zu hoch eingestellt

    5. Fehlende Heizgrenztemperatur: Wärmepumpe heizt auch bei tAUL > 18 °C

    6. Keine turbulente Strömung in den Erdwärmesonden

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    -16 0 18

    nach Optimierung

    vorher

    Bei 25 % Monoethylenglycol: 1200 l/je Kreis

  • 41

    Durchschnittliche Arbeitszahl: ß = 4,5

    Stromverbrauch hochgerechnet: 22.500 kWh/aVerbrauchskosten: 3.375 €/a

    � Jährliche Einsparung: 1.000 € � 20.000 €/20a

    Mehrfamilienwohnhaus mit optimierter Systemtechnik

    4,7 4,6

    4,2 4,24,5

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    5

    Mrz. 11 Apr. 11 Mai. 11 Jun. 11 Mittelwert

    Arbeitszahl

    Arbeitszahl

    Hochschule München Prof. Schenk

  • Erdwärmesondenanlage Kempten

    42

    vgl. PKWEinsparung 4 t/aVerbrauch 6 l/100 kmCO2-Emissionen 0,160 kg/kmentspricht 23.125 km/a

    0

    2000

    4000

    6000

    8000

    10000

    12000

    14000

    16000

    18000

    20000

    Vor Sanierung nach Sanierung

    CO2-Emissionen

    CO2-Emissionen

    Hochschule München Prof. Schenk

  • Zusammenfassung

    1. Mit dem 10-Punkte-Check werden Energieeinsparungen von 20R 50 % erreicht

    2. In der Regel lohnt es sich, alle Punkte zu prüfen

    3. Die Arbeitszahl der Wärmepumpenanlage sollte anfangs monatlich und ab dem 2. Jahr jährlich dokumentiert und gegebenenfalls optimiert werden

    43Hochschule München Prof. Schenk