Wärmepumpen

Über den Konfigurator in der Heizung kann die Wärmepumpe direkt angelegt werden. Ebenfalls gibt es die Option eine Wärmepumpen-Kaskade zu konfigurieren.

Folgende Wärmepumpentypen stehen zu Auswahl:

Sole-Wasser

Luft-Wasser

Wasser-Wasser

Gasmotorangetriebene Wärmepumpen

Gas-Wärmepumpe (Ad-/Absorption)

Luft-Luft Klimagerät

Trinkwasserwärmepumpe (Kellerluft) / Brauchwasserwärmepumpe

Die direkte Eingabemöglichkeit einer Keller-Luft-Trinkwasser-Wärmepumpe, gibt es nach DIN 18599 nicht mehr.

Eine Brauchwasserwärmepumpe entzieht der Luft Wärmeenergie, deren Temperaturniveau sie mittels eines Kompressors noch weiter anhebt. Als geeignete Energiequellen dienen beispielsweise die warme Luft in Keller- oder Hauswirtschaftsräumen oder die Abluft einer Lüftungsanlage. Bei hohen Außentemperaturen lässt sich auch die Außenluft zur Energiegewinnung nutzen.

In der Berechnung nach 18599 kann dies als Luft-Wasser-Wärmepumpe alternativ hinterlegt werden. Bei den Erzeugerdaten, ist es dann möglich den Haken für die Wärmequelle Außenluft zu deaktivieren  und Abluft/Fortluft zu wählen.

Detaileingaben zur Wärmepumpe

Über das Werkzeugsymbol, kann die Wärmepumpe weiter definiert werden

Das neue Fenster bietet einige Detaileingaben für die Berechnung. Es können Herstellerdaten hinterlegt werden oder mit den die die DIN 18599-5 veröffentlichten Standard-Daten für die Wärmepumpen gerechnet werden. Sollte es nach DIN 18599-5 keine Standard-Daten geben, erscheint ein Hinweis. Neben den Standard Informationen wie Hersteller, Baujahr und Nennleistung gibt es noch weitere Eingabefelder.

Nennleistung

Ist die Nennleistung der vorhandenen Wärmepumpe aus Herstellerangaben oder Planungsunterlagen nicht bekannt, wird dieser nach DIN V 18599-5 ermittelt.

Hierbei wird die anzusetzende maximale Gebäudeheizlast (DIN V 18599-5:2018-09 Abs. 5.4) herangezogen.

Bei Herstellerangaben wird die Leistung von Wärmepumpen anhand von Temperaturangaben der Wärmequellentemperatur und der Vorlauftemperatur des Heizwärmeabgabesystems entsprechend der Europäischen Norm EN 14511 angegeben.

Eingabe COP-Daten

Es gibt zusätzlich die Möglichkeit eigene COP-Daten in der Berechnung zu hinterlegen. Hierzu gibt es einen umfangreichen FAQ-Eintrag

Angaben zum Wärmepumpentyp und den Leistungsstufen

• Sole-Wasser

• Luft-Wasser

• Wasser-Wasser

• Gasmotorangetriebene Wärmepumpen (bei Auswahl Erdgas als Brennstoff) → hier wird die Pumpe des Kompressor durch einen Gasmotor angetrieben (Verbrennungsmotor)

• Gas-Wärmepumpe (Ad-/Absorption) (Auswahl über den Konfigurator) → hier wird in den Sorptionsprozessen die mechanische Energie (Kompressor) durch thermische ersetzt (direkte Befeuerung)

• Trinkwasserwärmepumpe (Kellerluft) / Brauchwasserwärmepumpe

• Einstufig

• Zweistufig 

• stetig leistungsgeregelt

Bei Wärmepumpen gibt es weiterhin noch ein separates Feld für die Auslegungstemperaturen

Für die Berechnung der Wärmepumpe wird eine konfigurierte Vor- u. Rücklauftemperatur ermittelt.

Diese ergeben sich aus dem Maximalwert von der angegebenen Temperatur des Heizkreises und der Wärmepumpe.

Z.B.: Konfigurierte Vorlauftemperatur = Max (Vorlauftemperatur Heizkreis , Vorlauftemperatur WP)

Diese ermittelte Temperatur wird für die Berechnung der Wärmepumpe herangezogen.

Ebenfalls steht eine Übersicht der verwendeten COP-Daten zur Verfügung sowie eine Übersicht der Ergebnisse.

Zurückgewonnener Brennstoffanteil (nur bei Gasmotorangetriebenen Wärmepumpen) in % 

Gasmotorische Wärmepumpen haben die Möglichkeit, einen Teil der Verluste des Antriebs über nachgeschaltete Wärmeübertrager wieder zurückzugewinnen. 

Liegen keine Produktwerte vor, so ist gemäß DIN 18599-5 mit einer entsprechenden Kühlung des Motors prd,mot​ = 0,4 als Standardwert zu rechnen.

die rechte Seite definiert weitere Aspekte und Einstellungsmöglichkeiten

• 2. Wärmeerzeuger (Spitzenlast), hierbei kann es sich auch um einen anderen Wärmeerzeuger z.B. einen Heizkessel handeln, der vorab mit konfiguriert wurde.

• → mit elektrischer Nachheizung (elektrischer Heizstab)

• Sperrzeit durch Energieversorger mit der Eingabe der Eingabe der h/Tag

Grenztemperatur Heizung Vorlauf

maximale Vorlauftemperatur der Wärmepumpe ϑvl,max = 60°. Der Wert kann aus dem Produktdatenblatt entnommen werden.

Liegt die mittlere monatliche Vorlauftemperatur des Verteilnetzes über der maximalen Vorlauftemperatur der Wärmepumpe, so wird die Erzeugernutzwärmeabgabe sowohl von der Wärmepumpe als auch von einem zweiten Wärmeerzeuger erbracht.

Die fehlende Leistung von der maximalen Vorlauftemperatur der Wärmepumpe zur mittleren monatlichen Vorlauftemperatur übernimmt der zweite Wärmeerzeuger.

Die Erzeugernutzwärmeabgabe wird für den zweiten Wärmeerzeuger erhöht und für die Wärmepumpe verringert

Grenztemperatur Warmwasser (Warmwasserbereich)

Die maximale Vorlauftemperatur θupper

Mit der Grenztemperatur Warmwasser wird die Erzeugernutzwärmeabgabe berechnet, die durch den zweiten Wärmeerzeuger (Nachheizung) bereitgestellt wird. Des Weiteren wird sie für die Berechnung der Carnot-Leistungszahl benötigt und bestimmt somit die effiziente Leistungszahl (COP) für die jeweilige Quellentemperatur.

Bivalenter Betrieb

• Alternativbetrieb

• Parallelbetrieb

• Teilparallelbetrieb 

Wärmequelle

• Außenluft → als Quelltemperatur wird Außenluft verwendet. Weitere Angaben zur Wärmequelle sind nicht erforderlich

• Abluft/Fortluft → über das Dropdown Menü wird die Umgebungstemperatur festgelegt , diese Einstellung kann auch für Kellerluft vorgenommen werden

• WRG vor Fortluft-Wärmepumpen geschaltet 

Wenn vor der Fortluftwärmepumpe ein Wärmeübertrager geschaltet ist, um die Fortlufttemperatur abzusenken, muss das entsprechende Häkchen aktiviert werden.

Wärmeverteilsystem / thermische Trägheit

Art des Wärmeverteilsystems Wärmeverteilsystems bzw. thermische Trägheit

• Flächenheizung

• Konvektoren/Radiatoren

• Konvektoren/Radiatoren mit Pufferspeicher

Diese Angabe dient zur Bestimmung des Korrekturfaktors (Teillastfaktors) fPint für den Teillastbetrieb gemäß DIN V 18599-5: 2018-09, Tabelle C.11. Hierbei wird die thermische Trägheit des Verteilsystems und der Wärmepumpe berücksichtigt. Des Weiteren wird die Laufzeit der Wärmepumpe (in Abhängigkeit des Lastfaktors1 und der Art der Heizungsanlage) bestimmt.

Wenn die Wärmepumpe keinen integrierten Speicher hat, kann die Art des Wärmeverteilsystems geändert werden auf Konvektoren/Radiatoren mit Speicher.

Der Speicher in der Verteilung ist für die Berechnung der Wärmepumpe nicht notwendig, hier geht es, um die Berechnung der Speicherverluste.

Heizgrenztemperatur

Die Bestimmung der Heizgrenztemperatur unterliegt großen Unsicherheiten, da der Einfluss der inneren Wärmegewinne auf die Transmissions- und Lüftungswärmeverluste eine große Rolle spielt. Die inneren Wärmegewinne hängen vom Nutzungsprofil des Gebäudes ab. 

Unterschreitet die Außentemperatur die sog. Heizgrenztemperatur, schaltet die Wärmepumpe ein. In diesem Fall steigen die Wärmeverluste über die Lüftung und die Hüllflächen des Gebäudes an, sodass die gewünschten Raumtemperaturen nicht mehr allein durch interne und solare Gewinne aufrechterhalten werden können.

Verknüpfung zum Speicher 

Es kann die Verknüpfung zu den angelegten Speichern vorgenommen werden. Wenn die Wärmepumpe einen integrierten Speicher hat, kann der Haken dafür gesetzt werden und Messwerte für die monatlichen Wärmespeicherverluste angegeben werden, alternativ werden Norm-Standardwerte herangezogen.

Hilfsenergie Primärkreis / Sekundärkreis

In der Bilanzierung der Wärmepumpen kann es zu einer relativ hohen Hilfsenergie kommen. Wichtig sind die eingerahmten Werte, hierbei handelt es sich um Werte ist nach 18599-5.

In der DIN 18599-5 wird hierzu folgendes erläutert: [Dieser Wert kann den Prüfstandsmessungen nach DIN EN 14511-3 oder den Produktwerten entnommen werden]

Wenn man sich über den angezeigten schwarzen Pfeil die Werte zurücksetzen lässt, stellt man fest, dass es hier eine relativ große Abweichung geben kann und die Hilfsenergie deutlich geringer ausfällt.

Diese Werte werden aus dem IBP-Rechenkernel übernommen, dieser rechnet die Standardwerte entsprechend eines Auslegungs-Dokumentes. Dabei gilt:

• Der Standardwert des Volumenstromes des Primärkreises ist direkt von der Nennleistung abhängig.

→ Ändert sich die Nennleistung, muss sich auch der Standardwert von  ändern.

• Bei der Berechnung für den Sekundärkreis wird neben der Nennleistung auch die Temperaturspreizung berücksichtigt.

→ Mit Temperaturspreizung ist die Auslegung im Heizkreis gemeint.

Luft-Luft-Klimagerät

Über den Konfigurator in der Heizung kann die Wärmepumpe direkt angelegt werden.

Folgende Wärmepumpentypen stehen zu Auswahl:

• Kompaktgeräte - Nicht stetig leistungsgeregelt

• Split (Simultan Multi) - Nicht/stetig leistungsgeregelt

• Multi -Split - Nicht/stetig leistungsgeregelt

• VRF-Systeme - Stetig leistungsgeregelt

Leitungsstufe

• Einstufig

• zweistufig

• stetig leistungsgeregelt

Detaileingaben zum Luft-Luft Klimagerät

Klimageräte sind kleine Luft-Luft-Wärmepumpen, die im Sommer als Kühlgeräte eingesetzt werden, in den kalten Jahreszeiten aber auch zur Beheizung verwendet werden können. Hierfür wird die Betriebsweise der Wärmepumpe einfach umgekehrt. In der weiteren Erfassung kann der genauere Typ differenziert werden zwischen Kompaktgeräten (angebracht einfach in der Außenwand oder über einem Fenster), Split-Geräten (ein Außengerät und ein Innengerät) und Multi-Split-Geräten (mit mehreren Innengeräten).

VRF-Geräte werden auch über diese Option erfasst. VRF steht für Variable Refrigerant Flow, also Variabler Kältemittelmassenstrom. VRF-Geräte sind grob vereinfacht die Fortsetzung von Multi-Split-Geräten hin zu einem gebäudeweiten Klimasystem (mit Innengeräten in jedem Raum). Im Gegensatz zu einem "normalen" zentralen Wärmepumpensystem erfolgt hierbei die Wärmeverteilung nicht über Warmwasserleitungen, sondern hier zirkuliert das Wärmepumpen-Kältemittel selber im Wärmeverteilungskreislauf. Eine vorhandene Warmwasserverteilung wird daher automatisch entfernt. Bei der Wärmeübergabe-Komponente ist nur die Anbindung an die versorgte Zone bzw. die versorgten Zonen zu wählen. Bei einem Wohngebäude ist hier die Zone Wohnen automatisch vorgegeben.

Über das Werkzeugsymbol, kann die Wärmepumpe weiter definiert werden

Die Eingabemöglichkeiten sind erstmal identisch zur grundsätzlichen Wärmepumpenerfassung im oberen Abschnitt.

Luft-Luft Wärmepumpen können nur im Bereich der Heizung definiert werden, für die Warmwassererzeugung ist es nach DIN 18599-8 Punkt 6.4.3.1  nicht möglich eine Luft-Luft Wärmepumpe zu bilanzieren.

Bei Wärmepumpen gibt es weiterhin noch ein separates Feld für die Auslegungstemperaturen

Für die Berechnung der Wärmepumpe wird eine konfigurierte Vor- u. Rücklauftemperatur ermittelt.

Diese ergeben sich aus dem Maximalwert von der angegebenen Temperatur des Heizkreises und der Wärmepumpe.

Z.B.: Konfigurierte Vorlauftemperatur = Max (Vorlauftemperatur Heizkreis , Vorlauftemperatur WP)

Diese ermittelte Temperatur wird für die Berechnung der Wärmepumpe herangezogen.

Ebenfalls steht eine Übersicht der verwendeten COP-Daten zur Verfügung sowie eine Übersicht der Ergebnisse.

Kellerluft Trinkwasser

Die direkte Eingabemöglichkeit einer Keller-Luft-Trinkwasser-Wärmepumpe, gibt es nach DIN 18599 nicht mehr.

In der Berechnung nach 18599 kann dies als Luft-Wasser-Wärmepumpe alternativ hinterlegt werden. Bei den Erzeugerdaten, ist es dann möglich den Haken für die Wärmequelle Außenluft zu deaktivieren  und Abluft/Fortluft zu wählen.