Einbindung der Wärmepumpe in ein bereits bestehendes System
Neben der Auslegung ist auch die praktische Einbindung der Wärmepumpe in ein bestehendes System sorgfältig zu planen und zu realisieren.
Grundsätzlich ist eine hydraulische Entkopplung zwischen Wärmeverteilung und Wärmepumpe vorzusehen, um den geforderten Mindestheizwasserdurchsatz in allen Betriebssituationen sicherzustellen.
Die Wärmepumpe wird als Grundlastwärmeerzeuger betrieben, ihre Effizienz ist maßgeblich von der Vorlauftemperatur abhängig. Daher ist es sinnvoll, den Spitzenlastwärmeerzeuger in den Vorlauf des Heizverteilsystems einzubinden. Der gemeinsame Rücklauf des Heizverteilsystems wird zunächst der Wärmepumpe zugeführt. Über eine Beimischschaltung im Vorlauf des Heizverteilsystems kann das Temperaturniveau je nach Anforderung durch den Spitzenlastwärmeerzeuger erhöht werden. Abhängig vom Typ der Feuerstätte ist eine weitere hydraulische Entkopplung, z. B. in Form einer hydraulischen Weiche, vorzusehen.
In Abbildung 4 ist eine bivalente Systemlösung mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe und einem zweiten, externen Wärmeerzeuger dargestellt.
Als Regelgröße für das angeschlossene Verteilsystem dient ein Rücklauftemperaturfühler (6), der speziell in einer dafür am Speicher angebrachten Tauchhülse platziert ist. In Abhängigkeit von der Außentemperatur und optional der Temperatur im Führungsraum wird anhand der eingestellten Heizkurve am „Wärmepumpenmanager“ der Sollwert generiert. Unterschreitet die Rücklauftemperatur diesen Sollwert um die Hysterese, startet zuerst immer die Pufferladeumwälzpumpe und anschließend die Wärmepumpe. Je nach Regeldifferenz und eingestellter Regeldynamik wird der Gasbrenner aktiviert. Dieser Fall tritt ein, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: die Außentemperatur ist niedriger als die eingestellte Bivalenztemperatur oder niedriger als die untere Einsatzgrenze der Wärmepumpe; die Ist-Temperatur des Gasbrenners (3) ist kleiner als die Solltemperatur im Speicher. Als Führungsgröße für den Gas-Gebläsebrenner dient der Fühler „2. Wärmeerzeuger“, der in einer Tauchhülse in der hydraulischen Weiche (8) platziert ist. Dieser wird lastabhängig als letzte Stufe in der Kaskade aktiviert und regelt auf die errechnete Rücklauftemperatur plus den Heizkurvenabstand. Übersteigen die für den Betrieb des Verteilsystems notwendigen Temperaturen die Einsatzgrenze der installierten Wärmepumpenanlage, wird diese abgeschaltet und der zweite Wärmeerzeuger allein weiter betrieben (bivalent-alternativ). Erst wenn die errechnete Temperatur erreicht ist, schaltet der „Wärmepumpenmanager“ den Wärmeerzeuger aus. Die Abschalttemperatur (Grenze Heizung und Außentemperatur) für einen bivalent-alternativen Betrieb lässt sich separat parametrieren.
Fazit
Im Ein- und Zweifamilienhausbereich ist im Neubau eine alleinige Wärmepumpenlösung zu realisieren. Das ist auch der wirtschaftlichste und sinnvollste Weg, die Vorgaben der EnEV ab Januar 2016 zu erfüllen, daher wird sich diese Lösung spätestens dann automatisch ohnehin als neue Standardtechnik durchsetzen. Im Bestand ist ebenfalls immer zu klären, ob eine Wärmepumpe allein nicht die bessere Lösung ist – im monovalenten oder monoenergetischen Betrieb. Wird gemeinsam mit dem Hausherrn entschieden, dass die bivalente Lösung mit bestehendem fossilen Heizungskessel und Wärmepumpe realisiert wird, dann sollte immer eine On-Off-Maschine zum Einsatz kommen. Ob diese so groß dimensioniert wird, dass sie notfalls später alleine in der Lage ist, den „Energiehunger“ des Hauses zu decken, muss unbedingt mit dem Auftraggeber besprochen und abschließend geklärt werden.
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