Die Planung einer Heizungsanlage auf Basis einer Wärmepumpe erfordert eine genaue Ermittlung der Wärmeverluste des Gebäudes. Die Wärmepumpe transportiert Energie aus der unmittelbaren Umgebung des Gebäudes und nutzt sie zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Kostenlose und erneuerbare Wärmeenergie wird bei Luftwärmepumpen aus der atmosphärischen Luft oder bei Solepumpen aus dem Erdreich gewonnen. Wir erklären, wie man die Leistung einer Wärmepumpe berechnet und warum die richtige Auswahl so wichtig ist.
Aus diesem Artikel erfahren Sie:
- warum die Leistungsauswahl wichtig ist,
- Wie wählt man die Leistung einer Bodenpumpe?
- So wählen Sie die Leistung einer Luft-Wasser-Pumpe aus.
Damit der Wärmetransportprozess mit einer modernen Vaillant Wärmepumpe möglich ist, ist es notwendig, den Kompressor mit Strom zu versorgen, der den Prozess in einem geschlossenen thermodynamischen Kreislauf antreibt. Die dabei verbrauchte Strommenge ist um ein Vielfaches geringer als die Menge an erneuerbarer Energie, die der Umwelt entnommen wird. Bei Wärmepumpen ist es jedoch sehr wichtig, optimale Betriebsbedingungen sicherzustellen. Das bedeutet, dass diese Geräte genau auf die Bedürfnisse des Gebäudes und die Bedürfnisse der Bewohner abgestimmt sein sollten. Daher müssen Sie eine wichtige Frage beantworten: Wie wählt man die Leistung der Wärmepumpe?
Warum ist eine genaue Berechnung der Wärmepumpenleistung wichtig?
Die Praxis der Auswahl von Heizgeräten zeigt, dass in Gebäuden häufig Wärmepumpen mit hoher Leistung ausgewählt werden, die sogar über dem tatsächlichen Bedarf des Gebäudes liegt. Allerdings schont die Wahl „auf Lager“ meist weder die Umwelt noch den Geldbeutel der Nutzer. Bei Wärmepumpen kann eine falsche Leistungswahl zu einem schnelleren Verschleiß des Gerätes und einer Erhöhung der Betriebskosten führen.
Aufgrund der Effizienz der Wärmepumpe und der Gewährleistung optimaler Bedingungen für den Kompressor ist es vorteilhaft, diese in langen Zyklen zu betreiben. Die Wahl einer Wärmepumpe mit zu hoher Leistung führt nicht nur zu höheren Investitionskosten. Es kann auch zum sogenannten Clocking kommen, also zum häufigen Ein- und Ausschalten des Gerätes. Dieses Phänomen ist ungünstig, da der Kühlkreislauf nicht unter stabilen Bedingungen arbeiten kann und der Kompressor häufig gestartet werden muss, was seine Lebensdauer verkürzen kann . Eine Wärmepumpe mit zu geringer Leistung erfordert wiederum einen hohen Aufwand und sorgt möglicherweise nicht für den vollen thermischen Komfort im Gebäude. Es kann auch dazu führen, dass die Spitzenwärmequelle, z. B. eine Elektroheizung, zu schnell eingeschaltet wird, was zu höheren Heizkosten führt.
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Wie wählt man die Leistung einer Erdwärmepumpe?
Bodenpumpen, z. B. Vaillant flexoCOMPACT , sind in der Regel einstufige Geräte. Dies bedeutet, dass die Pumpe bei gegebenen Bedingungen der unteren und oberen Quelle immer mit der gleichen Leistung arbeitet. Die Leistung der Wärmepumpe sollte so gewählt werden, dass sie das Gebäude vollständig mit Wärme für die Auslegungstemperatur einer bestimmten Klimazone versorgt. Das bedeutet, dass die Pumpe in Übergangszeiten mit einer Leistung arbeitet, die über dem tatsächlichen Bedarf des Gebäudes liegt.
Um einen ausreichend langen Zyklenbetrieb zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Wasserbelastung der Heizungsanlage durch den Einsatz einer Puffer- oder Fußbodenheizung ohne aktive Durchflussregelung zu erhöhen . Eine Unterschätzung der Leistung kann bei Erdwärmepumpen auch zu einer übermäßigen Abkühlung der unteren Wärmequelle führen. Dies führt zu einer Verringerung der Arbeitseffizienz und kann im Extremfall zur Zerstörung der Bodenquelle führen.
Was ist die optimale Leistung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe?
Luftwärmepumpen wie Vaillant aroTHERM sind mit einem Wechselrichter ausgestattet, der eine Leistungsmodulation ermöglicht. Dies ist wichtig, da Luftpumpen im Gegensatz zu Erdpumpen, die stabile Bedingungen in der unteren Wärmequelle haben, Energie aus der atmosphärischen Luft beziehen, deren Temperatur erheblich schwankt. Betriebsbedingt nimmt die Leistung der Wärmepumpe mit sinkender Außentemperatur ab . Mit dem Wechselrichter können Sie Leistungsschwankungen vorbeugen und die Pumpenleistung teilweise kontinuierlich an den aktuellen Bedarf anpassen.
Aufgrund des Betriebs bei atmosphärischer Lufttemperatur ist die Leistung von Luft-Wasser-Wärmepumpen nicht auf die Anforderungen des Gebäudes an die Auslegungstemperaturen abgestimmt. Dies wäre mit einer erheblichen Überdimensionierung der Anlagen verbunden und hätte hohe Investitionskosten zur Folge. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Möglichkeiten zur Modulation der Kompressorgeschwindigkeit bestimmten Einschränkungen unterliegen. In der Praxis kann die Wahl einer Wärmepumpe mit zu hoher Leistung dazu führen, dass in Zeiten gemäßigter Temperaturen die vom Heizgerät erzeugte Mindestleistung den Bedarf des Gebäudes übersteigt . Dies würde zu häufigen Startzyklen führen, was sich nachteilig auf den Kompressor auswirkt.
Je nach Klimazone empfiehlt es sich, die Leistung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe im Monoenergiebetrieb so zu wählen, dass sie bei Temperaturen von ca. -8 °C bis -12 °C den Wärmebedarf zu 100 % abdeckt. Unterhalb dieser Temperatur (bivalenter Punkt) wird zusätzlich die Spitzenquelle aktiviert – eine elektrische Heizung. Aufgrund der Tatsache, dass es während einer typischen Heizperiode nur wenige Tage mit sehr niedrigen Temperaturen gibt, ist der Arbeitsanteil der zusätzlichen Quelle bei einem richtig ausgewählten Gerät gering – er sollte unter 2 % pro Jahr liegen.
Daher ist die richtige Wahl der Wärmepumpenleistung äußerst wichtig und hängt nicht nur von den Bedingungen ab, unter denen sie installiert wird, sondern auch vom gewählten Gerätetyp. Durch die richtige Berechnung der Leistung der Wärmepumpe wird sichergestellt, dass das Gerät viele Jahre lang reibungslos und effizient arbeitet und wir thermischen Komfort und Einsparungen auf dem maximal möglichen Niveau genießen.
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