Dimensionierung und Auswahl einer Wärmepumpe

Nachdem die Heizlastberechnung nach DIN 12831 berechnet wurde, liegt die maximale Heizast des Gebäudes vor.
Wählen Sie jetzt einfach eine Wärmepumpe mit dieser Leistung aus und verbauen diese in ihrem Gebäude? Nein so einfach ist das bei Wärmepumpen nicht. Aber warum eigentlich?

Die Leistung von Wärmepumpen ist maßgeblich von den Eingangs- und Ausgangstemperaturen abhängig.

Hier ist beispielsweise ein Auszug aus dem Datenblatt der beliebten Panasonic 5kW Luft/Wasser Wärmepumpe. Die Nominalleistung wird mit 5kW angegeben.

Dimensionierung Wärmepumpe

Das Problem ist allerdings, dass diese Leistung nur bei einer Außentemperatur von +7 °C und einer Vorlauftemperatur von 35 °C erreicht wird. Dadurch ergeben sich folgende Probleme:

Lufttemperatur
Die Heizleistung aus der Heizlastberechnung wird bei der an ihrem Standort
Vorherrschenden Normaußentemperatur benötigt. Diese liegt in der Regel
zwischen -14 °C und -9 °C

Vorlauftemperatur
Die Vorlauftemperatur ist abhängig von der Auslegung der Fußbodenheizung und kann zwischen 28 °C und 40 °C betragen. Sie ist abhängig von:

    • Dämmstandard
    • Vorhandensein einer kontrollierten Wohnraumlüftung (KWL)
    • Wandheizung oder Zusatzheizkörper in den kritischen Räumen wie den Bädern.
In der Regel werden die Leistungswerte in der niedrigsten Stufe bei -7 °C Luft und Vorlauf 35 °C angegeben. In diesen Fall beträgt die Leistung nur noch 4,5 kW. Nehmen wir jetzt noch eine Außentemperatur von -14 °C an bringt die Pumpe nur noch ca. 4,2 kW Leistung.
 
Jetzt könnte man natürlich einfach die nächst größere Wärmepumpe nehmen und man ist auf der sicheren Seite. Dafür gibt es aber ebenfalls Kontraindikatoren:
 
Mindestdurchfluss
Dieser Beträgt laut Datenblatt 7 l/min. Wird dieser Mindestdurchfluss nicht erreicht kann die Wärmepumpe ihren Verdampfer im Falle einer Vereisung nicht mehr abtauen, weil nicht genug Wärme abgeführt werden kann.  Dies führt zu einer Sicherheitsabschaltung und einem defekten Verdampfer.
 
Modulationsgrenze
Um nicht immer auf Vollast laufen zu müssen, können moderne Wärmepumpen ihre Leistung drosseln. Die minimal mögliche Leistung ist allerdings durch die Bauart begrenzt. Passt diese Minimalleistung nicht zum Wärmebedarf des Hauses, muss die Wärmepumpe ständig Anlaufen und wieder abschalten. Dieses „Takten“ sollte unbedingt vermieden werden. Im Idealfall läuft die Wärmepumpe über einen längeren Zeitraum mit reduzierter Leistung durch. Daraus resultiert ein effizienter und materialschonender Betrieb. Denn im Anlaufbetrieb ist die Effizienz geringer als im Dauerbetrieb.
 
Leistungszahl (COP)
Jedes Wärmepumpenmodell hat eine unterschiedliche Leistungszahl. Diese besagt wie viel thermische Energie mithilfe von elektrischer umgewandelt werden kann. Die maximale Leistungszahl kann nur in einem durch die Bauart definierten Betriebspunkt erreicht werden. Ziel der Dimensionierung sollte sein, eine Wärmepumpe auszuwählen, welche so häufig wie möglich rund um den optimalen Betriebspunkt herum arbeitet. Dies spiegelt sich einer hohen Jahresarbeitszahl (JAZ) wider.
 
Monovalenter oder bivalenter Betrieb
 
Unter dem Monovalentem Betrieb versteht man die Wärmeerzeugung mit nur einer Wärmequelle. Zb. Luft oder Wasser.
Bei dem Bivalenten Betrieb geschieht die Wärmeerzeugung über zwei Wärmequellen. Zb. Luft + elektrischer Zusatzheizstab.
Die meisten Wärmepumpen haben mittlerweile einen elektrischen Zusatzheizstab eingebaut und schalten unter einen spezifischen Quellentemperatur (Außenluft oder Sole Temperatur) auf elektrische Wärmerzeugung um.
 
Je nach Anwendungsfall gibt es hier vorteilhafte Kombination oder die Bivalenz sollte sogar komplett deaktiviert werden.
Im Folgenden Beispiel wird dies verdeutlicht :
 
LWWP Monoblock mit 5 kW bivalent betrieben ergibt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4
LWWP Monoblock mit 5 kW bivalent Auslegung mit Abzug von 20 Prozent solare/interne Gewinne ergibt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4,2
LWWP Monoblock mit  7 kW monovalent ergibt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4,3
 
Wie zu erkennen ist, kann der Mehrverbrauch hier bei bis zu knapp 10 Prozent liegen. Die Mehrkosten bei einer Laufzeit von 40 Jahren Summieren sich dann entsprechend.
 
Eine Dimensionierung und Empfehlung von Luft/Wasser Wärmepumpen ist bei unseren Dienstleistungen immer kostenlos enthalten.
 
Hier können sie nachlesen mit welchen Maßnahmen sie die Effizienz der Wärmepumpe noch verbessern können: Effizienzsteigerung von Wärmepumpen
 
  •  
  •