Systeme
Wärmepumpen-Heizsysteme bestehen aus einer Wärmequelle, einer Wärmepumpe und einem Heizverteilsystem. Als Wärmequelle kann die Stelle des Systems genutzt werden, an der die grösstmögliche Temperatur erreicht wird. Dies erhöht die Leistungszahl (engl. Coefficient of Performance, COP) der Wärmepumpe. Die Leistungszahl ist das Verhältnis von erzeugter Kälte- bzw. Wärmeleistung zur eingesetzten elektrischen Leistung. Die grösste Leistungszahl kann durch den Einsatz einer Grundwasser-Sonde erreicht werden. Geothermische Energie kann ebenfalls eine effektive Lösung darstellen. Luft-Wasser-Wärmepumpen haben den Vorzug, dass sie beinahe überall verwendet werden können und die Kosten ihrer Installation recht gering sind. Luft-Wasser-Wärmepumpen können in den meisten bivalenten Systemen zur Raumheizung und Warmwassererzeugung verwendet werden. Ist die Aussentemperatur zu niedrig, ist eine alternative Energiequelle erforderlich. Luft-Wasser-Wärmepumpen können auch in einem unbeheizten Teil des Gebäudes installiert werden. Eine detaillierte Beschreibung über Abluftwärmepumpen finden Sie im Kapitel Abluftwärmepumpe.
Wärmepumpensysteme können bei Polysun entweder automatisch über den Wizard eingefügt werden (wie im Kapitel Projekt-Assistent (Wizard) beschrieben) oder nachträglich über die jeweiligen Komponenten.
Wenn Sie mit dem Wizard ein System aufsetzen, dessen Teil eine Wärmepumpe ist, müssen Sie angeben, dass eine Wärmepumpe als Energiequelle vorhanden ist, um die passende Vorlage mit Wärmepumpe zu finden.
Es gibt verschiedene Arten Wärmepumpen, die Sie über das Drop-Down-Menü auswählen können:
Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Aussenluft Wärme.
Grundwassersonde +WP entziehen dem Grundwasser Wärme.
Erdwärmesonde + WP nutzt die Erdwärme.
WP-System-Modul ist ein System, das den Anforderungen und der Philosophie der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS, www.fws.ch) entspricht. Diese Vereinigung vertritt Organisationen und Gruppen, die sich für Wärmepumpen und ihre Verbreitung einsetzen.
Verbraucher, Systemspezifikationen und die passende Vorlage können gemäss den Beschreibungen und Empfehlungen im Kapitel Projekt-Assistent (Wizard) ausgewählt werden.
Über den Geothermie-Tab können Erdwärme- und Grundwasserparameter angegeben werden.
Der wichtige Parameter für die Erdwärmesonde ist der axiale Temperaturgradient im ungestörten Boden. Im Boden-Geologie-Dialog können Erdschichten erfasst werden, indem sie aus dem zur gewählten Örtlichkeit passenden Katalog ausgewählt werden. Die Erdschichten können mittels der Schaltflächen im rechten unteren Teil des Dialogfensters hinzugefügt und wieder entfernt werden.
Im Erdwärmesonde-Dialogfenster kann die Sonde aus einem Katalog ausgewählt werden. Die Auslegungstemperatur und der Abstand zwischen den Erdwärmesonden kann manuell festgelegt werden, die gewünschte Erdwärmesonden-Anordnung kann aus einer Tabelle am unteren Rand des Fensters ausgewählt werden.
Die Auslegungstemperatur ist die durchschnittliche Mindesttemperatur der Sole über 50 Jahre.
Nach einiger Zeit sorgt der Wärmeentzug aus dem Boden dafür, dass die Sole-Reserven sich abkühlen, weil es dauert, bis die Energie sich auf natürlichem Weg wieder regeneriert. Um entzogene Energie zu ersetzen kann ein solarthermisches System die Wärmepumpe ergänzen. In diesem Fall wird die Erdwärmesonde überschüssige Wärme des solarthermischen Systems im Sommer im Erdboden speichern, so dass sie später wieder von der Wärmepumpe verwendet werden kann, was deren Leistungszahl steigert. So können sich ein solarthermisches und ein Wärmepumpen-System gegenseitig ergänzen und den Wirkungsgrad der gesamten Anlage erhöhen. Um den Effekt eines solchen hybriden Solar-Geothermie-Systems zu evaluieren, können vorläufige Simulationen eines längeren Zeitraums (z.B. zehn Jahre) vorgenommen werden. Wenn der Boden über geologische Formationen wie Fels oder mit Wasser gesättigte Erde enthält, kann er als saisonaler Speicher für Sonnenwärme verwendet werden.
Auch photovoltaische Systeme können eine perfekte Ergänzung für eine Wärmepumpe sein, weil sie die von der Wärmepumpe benötigte Elektrizität umweltfreundlich erzeugen können.
Um Erdwärmesonden mit Wärmepumpen zu nutzen, muss die örtliche Geologie evaluiert werden. Es gibt verschiedene Gesetze und Verordnungen für jeweilige Standorte. Polysun kann die Auslegung eines Erdwärme-Feldes entsprechend dem Schweizer Standard SIA 384/6 vornehmen. Stellen Sie dies im Wizard unter Extras – Einstellungen ein. Der SIA 384/6-Standard ist für geothermische Systeme in der Schweiz verpflichtend, so dass die Auslegung Ihres Systems nach diesem Standard bei Schweizer Anlagen absolut erforderlich ist.
In Deutschland muss die Richtlinie VDI 4650 beachtet werden. Diesen Standard können Sie unter Extras – Einstellungen und dann im Tab „Report“ einstellen.
Wenn Sie danach unter “Resultate” “Professioneller Report” wählen, werden Sie zusätzliche Werte eingeben müssen, damit die Berechnungen nach dem VDI 4650-Standard erfolgen können (Monovalente Systeme mit Erdwärmesonde).
Das in Polysun integrierte Erdwärmesonden-Modell ist ein Muster-Modell einer Erdwärmesonde, das die detaillierte Simulation des stündlichen Zustandes des Wärmetauschers im Bohrloch und Simulationen der Erdschichten beinhaltet. Entsprechend können Sie Erdwärmesonden (EWS-) Dateien auch importieren und zu Simulationszwecken in Polysun verwenden. Dies ist im Erdwärmesonden-Komponenten-Dialogfenster möglich.
Wärmepumpen Hochdruck-/Niederdruck-Störung
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe hat zwei Selbstschutz-Temperatur-Limits, die Sole/Wasser-Wasser Wärmepumpe drei. Wird die Tiefdruckstörung-Temperatur (nur Sole/Wasser-Wasser Wärmepumpe) unterschritten oder die Hochdruckstörung-Temperatur (2. Art) überschritten, so schaltet die Wärmepumpe aus. Die angeschlossenen Pumpen werden in der Regel durch die Wärmeerzeuger-Steuerung geregelt, weshalb diese im Störfall weiterlaufen. Tritt der Störfall zu oft auf (siehe Komponenten-Resultate), so kann sein, dass der Wärmebedarf nicht mehr gedeckt werden kann.
Mögliche Ursachen für das Auftreten der Störung sind:
- Tiefdruckstörung: Wärmequelle beziehungsweise Bohrloch ist zu klein
- Wärmepumpe ist zu gross
- Durchfluss auf Quellen- oder Verbraucherseite ist zu gross
- Die Temperatur im Speicher ist zu gross oder die Stutzen-Positionen passen nicht mit den Steuerungs-Einstellungen
- Konfiguration der Sicherheitstemperaturen in den Wärmepumpen-Einstellungen (Doppel-Klick auf die Wärmepumpe) nicht korrekt
