Nach DIN 18599:2018 (GEG)

mit dem GEG (DIN 18599: 2018-09) können jetzt auch Wärmepumpen gerechnet werden, die zweistufig oder stetig geregelt sind. Das war mit EnEV (DIN 18599: 2011-12) noch nicht möglich.

1-stufige Wärmepumpen

Bei 1-stufigen Wärmepumpen gibt es Anforderungen an die Produktdaten.

Ab Version 11.3.9 werden Produktdaten, die nicht den Anforderungen zur Berechnung nach DIN 18599 entsprechen (s.o.), bei der Übernahme so gefiltert bzw. extrapoliert, dass jetzt auch mit Katalogdaten mit einer unterschiedlicher Anzahl von COP-Werten für die einzelnen Senken-Temperaturen oder doppelten Wertepaaren eine Berechnung möglich ist.

Das betrifft z.B. so geartete Kennlinien, die bis dahin zu Fehlern in der Berechnung geführt haben.

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Für die Eingabe eigener Kennwerte gelten auch diese Anforderungen. Die Angabe zur relativen Leistung ist nicht nötig.

zweistufig / stetig geregelte Wärmepumpen

Ab Version EB 11.3.9 können auch Produktdaten für zweistufige oder stetig geregelte Wärmepumpe übernommen und berechnet werden. Es gibt aber weiterhin keine Standarwerte.

Eine Einschränkung der Auswahl der Regelung bei den Katalogdaten ist daher nicht mehr nötig. Bei der Übernahme der Produktkennwerte wird automatisch die Leistungsstufe /Regelung aus dem Produkt für die 18599-Berechnung übernommen.

Eingabe benutzerdefinierter Kenndaten bei zweistufig geregelten Wärmepumpen

Für die Eingabe von benutzerdefinierten Kenndaten muss mindestens eine Temperaturklassen (Senkentemperatur) hinterlegt werden (außer bei Luft-Luft Wärmepumpen).

Für die Berechnung von nicht einstufig geregelten Wärmepumpen muss eine Typisierung der einzelnen Kennlinien und die Zuordnung der entsprechenden Datenklasse erfolgen. Jede Kennlinie einer Temperaturklasse muss sich in jeder Datenklasse wiederfinden.

Hier eine Übersicht wie viele Stützpunkte für welche Temperaturklasse benötigt werden.

Dies bedeutet:

• • Es wird eine Datenklasse für die minimale Leistungsstufe und
  • eine für die maximale Leistungsstufe benötigt.

Wenn es eine Definition von 35°C / -15°C in der minimalen Leistungsstufe gibt, muss es auch eine 35°C / -15°C in der maximalen Leistungsstufe geben. 

Beispieldatensatz anhand einer zweistufigen Wärmepumpe

Wie bereits oben beschrieben benötigen wir für die Temperaturklasse (also die Senkentemperatur von 35°C) 6 Stützpunkte für min und max, sprich 6 Datensätze für min und 6 Datensätze für max (insgesamt also 12)

Auch die Eingabe der Temperaturdifferenz Prüfstandsmessung / im mittleren Betriebsfall müssen eingegeben werden.

Sind die eingegebenen Werte nicht korrekt, erscheint ein Kernelfehler:

Fehlern Werte bzw. ist die Eingabe nicht vollständig wie oben beschrieben erscheint dieser Kernelfehler:

Die Eingabe muss in beiden Fällen überprüft werden.

Nennleistung der Wärmepumpe 

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.

Deckungsanteil der Wärmepumpe

Der Deckungsanteil der Wärmepumpe ist im Heizungsbereich abhängig von der Bivalenztemperatur

Für die Verteilung des Deckungsanteils im Warmwasserbereich ist die Grenztemperatur Warmwasser relevant.

Die Grenztemperatur steht standardmäßig aktuell auf 55 ° (in früheren Versionen teilweise bei 45°) , dadurch ergibt sich eine Aufteilung von 90 % Wärmepumpe und 10 % Heizstab im Warmwasserbereich.

Bivalenztemperatur

Entspr. DIN V 18599-5:2018-09 Abs. 6.5.3.2.3 kann die Bilanztemperatur, sofern diese nicht aus Planungsdaten bekannt ist, nach dem Verfahren B.4 der Norm berechnet oder der Standardwert von -2 °C angesetzt werden.

Konkret wird hier die Nennleistung der Wärmepumpe entscheidend.

Nennleistung entspricht dem berechneten Standardwert nach Norm

• Standardwert- Bilanztemperatur nach Verfahren B.4 der Norm Θ~bp~ =-7 °C
  Individuelle Nennleistung
• Standardwert- Bilanztemperatur Θ~bp =~ -2 °C

Weitere Anmerkung:

es gibt eine Auslegung zur DIN 18599-5 unter

https://www.din.de/de/mitwirken/normenausschuesse/nabau/auslegungendinv18599-68632

 
Ansonsten kann und soll die Bivalenztemperatur als eine Planungsgröße frei eingegeben werden.

Jahresarbeitszahl nach DIN V 18599-5:2018-09 Abs. 6.5.3.5

die rot markierten Werte, geben die JAZ (SPF) für Heizung und Trinkwarmwasser wieder. Im Bericht finden sich diese Werte derzeit nicht wieder.

Berechnung der Hilfsenergie

In der Bilanzierung der Wärmepumpen kann es u.U. 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 diese 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.

Auswirkung Grenztemperatur Heizung Vorlauf / Warmwasser 

eine der häufigsten Fragestellungen betrifft den Einfluss der Grenztemperatur Heizung Vorlauf auf den Warmwasserbereich der Wärmepumpe im Kombibetrieb. Hier kann es sein, dass durch die Anpassung der Grenztemperatur Heizung Vorlauf die Ergebnisse im Warmwasserbereich variieren.

Gemäß DIN V 18599-8:2018 gibt die DIN EN 14511-1 bis DIN EN 14511-3 die Messpunkte A2 und A7 für verschiedene Senkentemperaturen (z. B. W55, W45, ...) an. Die für die Warmwasserbereitung anzusetzende maximale Senkentemperatur muss mindestens 5 K über der mittleren Speichertemperatur liegen.

Diese mittlere Speichertemperatur beträgt im Warmwasserbereich 55 °C (+5 K = 60 °C). Bei der Berechnung werden im Warmwasserbereich die COP-Daten für die Senkentemperatur 55 °C genutzt. Die COPs sind bei einer Senkentemperatur von 55 °C schlechter als bei 45 °C 

Welchen Einfluss hat nun die Grenztemperatur Warmwasser?

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

Der COP der Warmwasserseite ist also nicht nur von der Grenztemperatur Heizung Vorlauf, sondern auch von der Grenztemperatur Warmwasser abhängig.

Bei einem Kombi-Betrieb der Wärmepumpe ist die Verbindung zwischen der 18599-5 und 18599-8 relevant, für die Bestimmung der jeweiligen Anteile wird die Temperaturklasse aus dem Normauszug angesetzt, die Bestimmung welcher Wert wann angesetzt wird, ist von der Überschneidung abhängig.

Eingabe von benutzerdefinierten Kennlinien der Wärmepumpe 

Die benutzerdefinierte Eingabe von Kennlinien im Trinkwarmwasser-Bereich und einstufig geregelte Wärmepumpen im Heizungsbereich ist wie gewohnt geblieben. Es ist weiterhin darauf zu achten, dass (außer) bei Luft-Luft-Wärmepumpen mindestens eine Kennlinie mit einer Senkentemperatur von 35°C (siehe auch DIN EN 14511) definiert sein sollte.

Die Eingabe von Kennlinien für zweistufig und stetig geregelte Wärmepumpen im Heizungsbereich ergibt mit dem neuen Berechnungsverfahren der DIN V 18599 zusätzliche Anforderungen.

Stufig geregelte Wärmepumpe benötigen für die Berechnung, Kennlinien für den maximalen und den minimalen Leistungsbereich.

Die Zuordnung der Kennlinie zu einen Leistungsbereiches erfolgt über die Auswahl-Box. Eine Kennlinie mit z.B. einer Senkentemperatur von 45°C im maximalen Leistungsbereich, bedarf auch einer Kennlinie mit einer Senkentemperatur von 45°C im minimalen Bereich.

Die Eingabe von Kennlinien für stetig geregelte (modulierende) Wärmepumpen erfolgt anlog zu den stufig geregelten. Hier wird allerdings neben dem maximalen Leistungsbereich auch eine Definition des minimalen oder optimalen Bereiches benötigt. Es können auch alle drei Bereiche bedient werden.

Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizient (ETAs)

Die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz ηs (ETAs) ist auch häufig unter dem Begriff Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad zu finden und wurde in der europäischen Öko-Design-Richtlinie festgelegt. Diese Kennzahl gibt eine Orientierung für echte Energieeffizienz und berücksichtigt den tatsächlichen Betrieb von Heizungsanlagen.

In der BAFA-Liste sind die förderfähigen Wärmepumpen mit ETA-Werten aufgeführt, daher ist es erforderlich, auf diese Liste zurückzugreifen.

Eine Bewertung von Wärmepumpen gemäß den in der BAFA-Liste genannten Kriterien gehört nicht zur Energieberechnung nach DIN 18599. Gemäß den Richtlinien des BAFA müssen die ETAs nach dem Referenzort Straßburg berechnet werden.

Wenn Sie eine Wärmepumpe auswählen, die nicht in der BAFA-Liste aufgeführt ist, müssen Sie prüfen, woher die ETA-Werte bezogen werden können.

Nach DIN 18599:2011 (EnEV)

Falls eine Wärmepumpe nicht im Herstellerkatalog aufgeführt ist, gibt es die Möglichkeit die COP-Daten manuell zu erfassen.

Für die Eingabe von Herstellerdaten (COP-Daten) für eine Wärmepumpe ist es nach DIN 18599 notwendig, mindestens vier Datensätze anzugeben. Es werden zwei Senkentemperaturen mit jeweils zwei Quelltemperaturen benötigt.

Eingabebeispiel:

In diesem Beispiel, wurden vier Datensätze erfasst, d.h. zwei Senkentemperaturen (35°C/45°C) zu jeweils zwei Quelltemperaturen (2°C/-7°C) inkl. COP und relativer Heizleistung. Je mehr Datensätze erfasst werden, vor allem in einem größeren Senkenbereich, umso detaillierter wird die Wärmepumpe abgebildet. Nach der Erfassung der Datensätze, ist es zwingend notwendig die Temperaturdiff. der Prüfstandsmessung (oben im Bild mit 5,00 K abgebildet) erneut einzutragen bzw. zu überschreiben.

Weitere Eingabemöglichkeiten im oberen Bild:

Leistungsbedarf des Primärkreises: Hierbei handelt es sich, um die elektrische Leistung, welche Anlagenkomponenten im vorhandenen Primärkreis benötigen (Förderpumpe/Sole-Pumpe). In der Regel ist diese Angabe nur für Wasser-Wasser und Sole-Wasser Wärmepumpen relevant.

Leistungsbedarf des Sekundärkreises: Hierbei handelt es sich, um die elektrische Leistung, welche Anlagenkomponenten im vorhandenen Sekundärkreis benötigen.

obere Temp.-Grenze Wärmepumpe: Temperatur bis zu welcher das Warmwasser durch die Wärmepumpe erhitzt werden soll

Zurückgewonner Brennstoffanteil: Je nach Bauart der Wärmepumpe (z.B. gasmotorisch angetriebene Wärmepumpen) können Teile der Verluste des Antriebs über nachgeschaltete Wärmeübertrager wieder zurückgewonnen werden.