Trinkwassererwärmung mit Wärmepumpen.

Warmwasserspeicher, E-Heizpatrone, Heißgaswärmetauscher, Dampfeinspritzung, Pufferspeicher.

Varianten zur Trinkwassererwärmung bei Heizungen mit Wärmepumpen
Warmwasserspeicher
Wenn der Warmwasserspeicher für das Trinkwasser im abgesenkten Betrieb erwärmt wird und der Speicher ausreichend groß ist, steht die Leistung der Wärmepumpe den ganzen Tag über für Heizzwecke zur Verfügung. Speichergröße Wärmepumpen-Systeme bringen Trinkwassertemperaturen auf ein Niveau zwischen 45 °C und 50 °C. Die Speichergröße sollte sich daher am Tagesbedarf ausrichten. Bei der Planung des Warmwasserspeichers ist das Arbeitsblatt 551 "Trinkwassererwärmungs- und Leitungsanlagen" der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfachs e.V. (DVGW) zu beachten. Üblich sind Warmwasserspeicher in Größen von 300-400 l für ein EFH, das einen Verbrauch von ca. 200 l Trinkwarmwasser bei 45° C hat. Allerdings sollte das Volumen des Speichers groß genug sein, um vom EVU geschaltete Sperrzeiten überbrücken zu können. Damit wird das Auskühlen eines Gebäudes verhindert. Dies besonders, wenn wie bei Radiatoren keine zusätzliche Speichermasse (z. B. Estrich bei FBH) vorhanden ist.	Wärmeübertragungsfläche Bei herkömmlichen Speichern steht eine Temperaturdifferenz von 20 K zwischen Heizungswasser und max. Trinkwassertemperatur zur Verfügung. Bei WP beträgt die verfügbare Differenz nur noch 5 K. -> die WT-Fläche muss 4-mal größer sein, um die gleiche Wärmemenge zu übertragen. Faustformel: Pro kW Heizleistung werden 0,2 m² Fläche benötigt. Speicherart In d. R. werden für WP bivalente Solarspeicher (mit 2 Wärmetauschern) verwendet, die auch über eine ausreichend große Wärmetauscherfläche verfügen (beide WT werden hier in Reihe geschaltet). Optimale Warmwassertemperatur Um möglichst hohe Leistungszahlen der WP zu erreichen, sollten gut konzipierte WW-Speicher auf Wassertemperaturen von 45 °C ausgelegt werden.
1. Warmwasserspeicher mit und ohne E-Heizpatrone	2. Warmwasserspeicher mit Luft/Wasser-Wärmepumpe
Mit Heizpatrone Häufigste Anwendung bei Wärmepumpen mit Scrollkompressoren mit Vorlauftemperaturen bis max. 55°C. Die fehlende Wärme wird direkt elektrisch nachgeheizt. Preisgünstige Lösung, aber höhere Energiekosten für die Warmwasserbereitung. Ohne Heizpatrone Wärmepumpen mit Hubkolbenkompessoren erreichen höhere Drücke und somit Vorlauftemperaturen bis 65°C. Eine Nachheizung kann entfallen. Inzwischen erreichen auch WP mit Scrollkompressoren annähernd diese Werte.	Eine energetisch bessere Lösung, allerdings auch höhere Investkosten. Bei gewünschter Warmwassertemperatur von mindestens 60°C muss aber in d. R. mit der eingebauten elektrischen Heizpatrone nachgeheizt werden. Diese Lösung war lange Zeit vom Markt fast verschwunden, wird aber in Verbindung mit Niedrigenergiehäusern und Entlüftungssystemen neuerdings wieder häufiger eingesetzt. ! Besondere Vorsicht ist geboten, wenn Systeme mit Entlüftungsfunktion (z, B. für Bad, Küche) von Installationsfirmen ohne lüftungstechnische Kenntnisse eingebaut werden. Abgesehen von den relativ geringen Energieeinsparungen, könnten Sie böse Überraschungen erleben. Mehr in unseren persönlichen > Fachberatungen.
3. Heißgaswärmetauscher mit Warmwasserspeicher oder Pufferspeicher
Speicher mit Heißgaslanze/Heißgaswärmetauscher Bei einer Wärmepumpe stehen im Kältekreislauf ca. 10-15% der gewonnenen Energie mit einer höheren Temperatur (60-65°C) zur Verfügung. Diesen Anteil kann man über einen zusätzlichen Wärmetauscher (Heißgaslanze) direkt an den Warmwasserspeicher abgeben. > Bild (Während des Heizbetriebes werden ca. 10% des Heißgases abgeleitet und über ein Modul (WT) kontinuierlich und ohne zusätzlichen Energieeinsatz zusätzlich an den Speicher abgegeben.)	Die Leistungszahl hängt dabei nach wie vor von der vom Wärmeverteilsystem benötigten Vorlauftemperatur ab. Der Heißgaswärmetauscher besteht aus einem wesentlich größer dimensionierten patentierten Wärmetauscher. Vorteil: Einsparung von Energiekosten - Nachheizung des Warmwassers mit E-Heizpatrone kann entfallen - Kompressor verbraucht weniger Strom.
Wärmepumpen mit Dampfeinspritzung
In älteren Heizungsanlagen mit Radiatoren sind wegen der höheren Heizsystemtemperaturen größere Temperaturunterschiede zu überwinden. Mit herkömmlich arbeitenden einstufigen Wärmepumpen und den üblichen Arbeitsmedien (R 407 C, R 404 A etc.) sind diese hohen Vorlauftemperaturen von über 55°C jedoch nicht zu erreichen.	Mit einem technischen Trick, der Dampfeinspritzung (EVI-Zyklus= Enhanced Vapour Injection) > Funktionsschema kann man Vorlauftemperaturen bis 65°C und somit Trinkwassertemperaturen von ca. 58°C erreichen. Dadurch können auch mit den Kältemittel R 407 C Heizsysteme mit einer Auslegung 65/55°C versorgt werden, ohne dass eine Jahresarbeitszahl von 3 unterschritten wird. > mehr...
Puffer- und Multispeichersysteme zur Erzielung optimaler Laufzeiten und Steigerungen der Jahresarbeitszahl - Vorteile
Entkoppelung der Volumenströme Heizwasser-Pufferspeicher sorgen für eine Entkoppelung der Volumenströme im Wärmepumpen- und Heizkreis. Außerdem wird ein konstanter und auch ausreichend großer Wasservolumenstrom für die WP gewährleistet. Ausgeglichener Betrieb Mit dem Pufferspeicher lässt sich ein ausgeglichener Betrieb erreichen, denn die Heizleistung der WP deckt sich nicht immer mit dem vorhandenen Wärmebedarf. Dies könnte dazu führen, dass die WP unregelmäßig arbeitet (taktet=häufiges ein- und ausschalten). Wenn z.B. der Volumenstrom im Heizkreis über Thermostat-Ventile reduziert wird, arbeitet der Volumenstrom im Wärmepumpenkreis immer noch konstant. Vor allem bei Luft/Wasser-Wärmepumpen im Abtaubetrieb ist eine Mindestlaufzeit von 10 Minuten zu gewährleisten.	Einbindung von Solaranlagen Auch thermische Solaranlagen können bei der Unterstützung von Trinkwassererwärmung und Heizung dienen. Dabei muss jedoch die Solar-Wärme in das gesamte Heizsystem eingespeist werden. Dies ist nur mit einem Pufferspeicher sinnvoll möglich. Überbrückung von Sperrzeiten der Energieversorger Pufferspeicher können Sperrzeiten der EVU (z. B. 2x3 h/Tag) überbrücken. Kein Auswechseln der Umwälzpumpe bei Modernisierung Bei der Verwendung von Pufferspeichern ist das Auswechseln der Umwälzpumpe bei einer Heizungsmodernisierung nicht nötig. Keine Strömungsgeräusche Auch treten keine Strömungsgeräusche im Wärmeverteilersystem auf (Volumenstrom im Heizkreis bleibt unverändert).
Multispeichersystem (Puffer) mit Heißgaswärmetauscher (Beispiel)
In Verbindung mit einem Multispeichersystem (Pufferspeicher/ Schichtenspeicher) und externen Edelstahl-Plattenwärmetauscher ist eine vollhygienische Warmwasserbereitung (Durchlauferhitzer) möglich. Zur Heizungsunterstützung kann auch eine zusätzliche Solaranlage* eingebunden werden. Die Heißgaslanze besteht hier aus einem wesentlich größer dimensionierten patentierten Wärmetauscher (Heißgaswärmetauscher). Hydraulikbeispiele: > Multi-Solar Speichersystem, > Wärmepumpe mit WW-Bereiter, > Wärmepumpe und Solaranlage mit WW-Bereiter (Quelle: IDM Energiesysteme)	Vorteile: - Hohe Speichertemperaturen bei niedrigen Kompressordruck - geringerer Stromverbrauch - längere Lebensdauer des Kompressors (geringe Schaltintervalle). - Vollhygienische Warmwasserbereitung über Plattenwärmetauscher Das Multispeichersystem mit großem Puffervolumen bietet die optimale Vorraussetzung für die Einbindung mehrerer Wärmequellen (z. B. Solaranlage und/oder besonders für einen zusätzlichen Holzkessel! *) Anmerkung: Das Verhältnis Aufwand zum Nutzen für eine Solaranlage in Verbindung mit einer Wärmepumpe sollte generell wegen der zusätzlichen Kosten von Fall zu Fall in einer neutralen Fachberatung untersucht werden.
Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.
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