Betriebsarten von Wärmepumpen

[parcus]

Betriebsarten von Wärmepumpen

Ist der Wärmebedarf ermittelt, muss geklärt werden, wie die Anlage betrieben werden soll, um ein technisch und betriebswirtschaftlich optimales Ergebnis zu erreichen.
Folgende Betriebsweisen sind möglich:

monovalent - nur Wärmepumpe
bivalent - WP und Brennstoffkessel
monoenergetisch -WP u. elektrische Zusatzheizg.

Die Entscheidung für die richtige Betriebsweise hängt gleichzeitig von der möglichen Wärmequelle ab - Erdreich, Wasser oder Luft. Egal, welches Heizsystem eingesetzt wird, wichtig ist immer ein Optimum an Wärmedämmung. Je besser gedämmt wird, um so niedriger sind die Heizkosten. Speziell für die Wärmepumpe bedeutet dies, dass
kleinere Geräte gewählt werden können, was wiederum die Investitionkosten verringert.
Niedertemperatur - Heizsysteme, vor allen Dingen Fussboden- und Wandheizungen, eignen sich besonders gut, um Wärmepumpenanlagen zu betreiben.
Es soll eine maximale Vorlauftemperatur von 35C angestrebt werden. Je niedriger die erforderliche Vorlauftemperatur ist, um so besser wird die Jahresarbeitszahl der Anlage.
Aus technischen Gründen sollte eine maximale Heizwasser-Vorlauftemperatur von ca. 55C nicht überschritten werden. Reicht für das Heizsystem eine Vorlauftemperatur
von 55 C nicht aus , so kann die Anlage sowohl : monovalent oderbivalent oder
monoenergetisch betrieben werden. Wird eine Vorlauftemperatur von mehr als 55 C benötigt, muss die Anlage: bivalent oder monoenergetisch betrieben werden.

Monovalente Betriebsart
In der Regel werden nur Sole/Wasser- und Wasser/ Wasser- Wärmepumpenanlagen als monovalente Heizsysteme ausgelegt. Die monovalente Wärmepumpe deckt den Wärmebedarf des Gebäudes allein. Selbst bei tiefen Aussentemperaturen liefert die Wärmequelle ausreichend Energie. Da das Temperaturniveau von Erdreich und Grundwasser nur in sehr geringem Masse von der Aussentemperatur beeinflusst wird, sind beide Wärmequellen ideal für monovalenten Betrieb geeignet. Der Dimensionierungspunkt muss auf die niedrigste Aussentemperatur gelegt werden.
Der Deckungsgrad beträgt 100%.

Bivalente Betriebsart
Neben der Wärmepumpe gibt es einen zweiten Wärmeerzeuger, der bei tieferen Aussentemperaturen die Beheizung des Gebäudes unterstützt. Die bivalent-alternative Betriebsweise wird gewählt, wenn hohe Vorlauf- und Rücklauftemperaturen notwendig sind oder der Wärmestrom aus der Wärmequelle nur bis zu einem gewissen Grad ausreicht. Es heizt entweder die Wärmepumpe oder der
zweite Wärmeerzeuger. Da der Jahresdeckungsanteil gegenüber den anderen Betriebsweisen verhältnismäßig gering ist, wird diese Betriebsweise heute kaum noch gewählt. Der Dimensionierungspunkt(Bivalenzpunkt) hängt von der Heizanlage und/oder der Wärmequelle ab. Der Deckungsgrad beträgt z.B. 60% Bei bivalent-paralellem Betrieb sind die Wärmepumpe und der zweite Wärmeerzeuger ab einer bestimmten
Aussentemperatur(z.B. +3oC) gemeinsam in Betrieb. Diese Betriebsart wird gewählt, wenn die benötigte Vorlauftemperatur bzw. die benötigte Heizenergie zu hoch ist.
Diese Betriebsweise kommt meist im Altbaubereich in Verbindung mit Luft/Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, wobei hier auch der meist vorhandene
Wärmeerzeuger weiter genutzt werden kann. Der Dimensionierungspunkt hängt von der Heizanlage und/oder der Wärmequelle ab, typische Werte liegen hier zwischen +3oC und –3oC Der Deckungsgrad beträgt hierbei um 80 %

Monoenergetische Betriebsart
Die monoenergetische Betriebsweise entspricht vom Verhalten her der bivalenten Betriebsweise, wobei hier nur auf einen Energieträger zurück gegriffen
wird. Der zusätzliche Wärmeerzeuger ist jedoch kein Öl oder Gaskessel, sondern eine Elektroheizung, meist in Form eines preiswerten Elektroheizstabes im Pufferspeicher. Die elektrische Zusatzheizung unterstützt hierbei die Wärmepumpe nur an wenigen sehr kalten Tagen zur Deckung des Wärmebedarfs. Eine elektrische Steuerung stellt sicher, dass die Zusatzheizung nicht länger in Betrieb ist als unbedingt erforderlich. Der Anteil der Jahresheizarbeit der Wärmepumpe ist ebenso wie bei bivalentem Betrieb äusserst hoch und liegt in der Regel bei >95%, d.h. nur 5% der Heizenergie werden mit dem Heizstab erzeugt. Speziell für Neubauten bietet sich die monoenergetische
Luft/Wasser-Wärmepumpen-anlage an, weil die Gesamtinvestition gering ist und die Wärmepumpe nicht überdimensioniert werden muss . Die Wärmepumpenleistung sollte so gewählt werden, dass der Dimensionierungspunkt (Bivalenzpunkt) zwischen –2°C und –7°C liegt.

Quelle: Planungs- und Projektierungshandbuch für Wärmepumpen