Monoenergetische Betriebsweise; Tarifliche Merkmale Der Betriebsweisen Von Wärmepumpen; Leistungszahl Und Arbeitszahl - Viessmann VITOCAL Serie Planungsanleitung

Grundlagen
(Fortsetzung)

Monoenergetische Betriebsweise

Bivalente Betriebsweise, bei welcher der zweite Wärmeerzeuger
(z.B. ein Heizwasser-Durchlauferhitzer im Heizungsvorlauf oder
ein Elektro-Heizeinsatz im Speicher-Wassererwärmer und/oder
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Heizwasser-Pufferspeicher) mit der gleichen Energieart (Strom)
betrieben wird.
Das nachfolgende Diagramm zeigt beispielhaft den Deckungsan-
teil der Wärmepumpe in Prozent an der Jahresheizarbeit (nur Hei-
zung) eines standardisierten Wohngebäudes in Abhängigkeit der
gewählten Heizleistung der Wärmepumpe und der gewählten
Betriebsart (bivalent parallel oder bivalent alternativ).
Tarifliche Merkmale der Betriebsweisen von Wärmepumpen
Um den wirtschaftlichen Betrieb einer Wärmepumpenheizungsan-
lage zu ermöglichen, werden von den meisten Elektrizitäts-Ver-
sorgungsunternehmen (EVU) Sonderstromtarife für
Wärmepumpen angeboten. Diese Sonderstromtarife sind jedoch
meist an die Anforderung geknüpft, dass der Strombezug für die
Wärmepumpen zu Zeiten hoher Netzbelastung unterbrochen wer-
den kann.
Z.B. kann die Stromzufuhr für monovalente Wärmepumpenanla-
gen vom EVU innerhalb von 24 Stunden dreimal für max. zwei
Stunden unterbrochen werden. Die Freigabezeiten zwischen zwei
Unterbrechungen dürfen nicht kürzer sein als die vorangegan-
gene Unterbrechung. Bei bivalent betriebenen Wärmepumpenan-
lagen kann die Stromzufuhr innerhalb der Heizperiode für max.
960 Stunden unterbrochen werden.

1.4 Leistungszahl und Arbeitszahl

Mit einer Wärmepumpe kann die Wärme der sonst nicht nutzbaren
Wärmequelle Umgebungsluft durch Zufuhr mechanischer Energie
auf eine höhere, nutzbare Temperatur gebracht werden. Um eine
hohe Leistungszahl zu erreichen, sollte eine möglichst niedrige
Vorlauftemperatur, z.B. 35 ºC, mit einer Fußbodenheizung ange-
strebt werden.
Der größere Teil der Wärmemenge, die z.B. einer Heizungsanlage
zugeführt wird, stammt nicht aus der Antriebsenergie des Verdich-
ters, sondern ist hauptsächlich Sonnenenergie, die in der Luft
gespeichert ist. Dieser Anteil kann je nach Lufttemperatur drei- bis
fünfmal so groß sein wie die dem Verdichter zugeführte Antriebs-
energie.
Das Verhältnis von nutzbarer Wärmeenergie zur aufgenommenen
elektrischen Antriebsenergie des Verdichters wird als "Leistungs-
zahl ε" bezeichnet.
VIESMANN
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A Bivalent-parallele Betriebsweise
B Bivalent-alternative Betriebsweise
Bei typischen bivalent-parallelen Anlagenkonfigurationen wird die
Heizleistung der Wärmepumpe auf ca. 50 bis 70 % der max. erfor-
derlichen Gebäudeheizlast (gemäß DIN EN 12831) ausgelegt.
Der Anteil der Wärmepumpenanlage an der Jahresheizarbeit
beträgt ca. 85 bis 95 %.
Für den Neubau hat sich die monovalent-unterbrechbare
Betriebsweise bewährt. Die Wärmepumpe ist hierbei in der Lage,
den Wärmebedarf ganzjährig zu decken. Die Unterbrechungszei-
ten stellen keine Beeinträchtigung der Funktion dar, da z.B. eine
Fußbodenheizung mit ihrer Speicherfähigkeit die Sperrzeiten
ohne merkliche Raumtemperaturänderungen überbrückt.
Für bestehende Gebäude bietet sich die bivalente Betriebsweise
an, da oft bereits ein Wärmeerzeuger vorhanden ist. Dieser soll in
der Regel weiter benutzt werden, um die Lastspitzen an kalten
Wintertagen abzudecken.
Falls die Wärmepumpe ohne Unterbrechung betrieben werden
soll, wird kein Sonderstrompreis angeboten. Abgerechnet wird
dann gemeinsam mit dem Stromverbrauch des Haushalts oder
des Gewerbebetriebs.
ε
= /P
WP WP
die von der Wärmepumpe momentan abgegebene Wärme-
WP
leistung (kW)
P die der Wärmepumpe momentan zugeführte elektrische Leis-
WP
tung (kW)
Ein thermodynamisches Grundgesetz gilt für jede Wärmepumpe:
Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle
(Umgebung) und der Wärmenutzungsanlage (Heizungsanlage),
desto höher (besser) ist die Leistungszahl.
Das Verhältnis der von der Wärmepumpenanlage abgegebenen
Jahresnutzwärme zur gesamten von der Wärmepumpenanlage
aufgenommenen elektrischen Jahresarbeit wird als „Jahresar-
beitszahl β" bezeichnet.
β
= Q /P
WP WP
Q die von der Wärmepumpe innerhalb eines Jahrs abgegebene
WP
Wärmemenge (kWh)
W die der Wärmepumpe innerhalb eines Jahres zugeführte
EL
elektrische Arbeit (kWh)
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