rechentools „wpesti“ und „rechnach“ für den höchstanteil ... · 2 huber energietechnik ag...
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1
Arthur HuberDipl. Ing. ETH / SIA
Huber Energietechnik AG
Huber Energietechnik AG Zürich
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer EnergienEnergie-Praxis Seminar2 / 2007
GebäudedatenKlimastation #BEZUG!
Gebäudekategorie EFH
Energiebezugsfläche EBF AE m2 360
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 180
Transmissionswärmeverluste nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 240
Lüftungswärmeverluste nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 60
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 8%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 4
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 9.5 kW 10
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 60
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 20%
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Luft - Wärmepumpe
Einsatz (Heizung oder Warmwasser): Heizung + Warmwasser
Heizungsspeicher ohne Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur 7 °C / 50°C (A7 / W50): - 3.5COP bei Normtemperatur -7 °C / 35°C (A-7 / W35): - 3
Beispiel einer Luft - Wasser - Wärmepumpe
Typische WP mit Gütesiegel
EFH
Zürich SMA
Luft - Wärmepumpe
Heizung + Warmwasser
ohne Heizungs - Speicher
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundl
Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
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10.0
12.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundl
Summenhäufigkeit
Rechentools „WPesti“ und „Rechnach“für den Höchstanteil nicht erneuerbarer Energien
2Huber Energietechnik AG Zürich
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer EnergienEnergie-Praxis Seminar2 / 2007
Inhalt
• Zielsetzung Rechentools WPesti und Rechnach
• WPesti: Erfassung des Gebäude - Lastverhaltens
• WPesti: Wärmeerzeugung mit Wärmepumpe
• Rechentool Rechnach
Arthur Huber
1. 8. 1963
dipl. Masch.-Ing. ETH / SIA
1995 Gründung der FirmaHuber Energietechnik
- Geothermische Planungen- MINERGIE – Planungen HLK- Programmentwicklungen- Betriebsoptimierungen- Bauphysik
3Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Zielsetzung Rechentools WPesti und Rechnach
• Rechenhilfe für den Vollzug der Vorschriften für den Höchstanteil nichterneuerbarer Energien und für MINERGIE - Nachweise
• WPesti: Berechnung Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen
• WPesti: Berechnung des Deckungsgrades bei Anlagen mit Wärmepumpen
• WPesti: Monovalente, bivalente und monoenergetisch Anlagen
• Soll mindestens für 80% aller Wärmepumpen-Anlagen einsetzbar sein
4Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool
WPesti, Version 3.0
http://www.energie.zh.ch/
http://www.energie.sg.ch
http://www.minergie.ch
5Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Lastverhalten des Gebäudes
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Projekt:
GebäudedatenKlimastation #BEZUG!
Gebäudekategorie EFH
Energiebezugsfläche EBF AE m2 450
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 136
Transmissionswärmeverluste nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 294
Lüftungswärmeverluste nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 35
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 2%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 4
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 12.8 kW 12
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 58
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 15%
MINERGIE / FWS / AWEL-EnWPesti / V3.0 Sep 07 / HET
REFH Flücken, Meisterschwanden
Architektur: Fischer & Rohner, Dipl. Arch. ETH, Meisterschwanden
EFH
Olten
Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Architektur: Fischer & Rohner, dipl. Arch. ETH MeisterschwandenFoto: Huber Energietechnik AG
Passive – Solares Gebäude im MINERGIE - Standard
Aus Energienachweis SIA 380/1:
Heizwärmebedarf QhTransmissionswärmeverlusteLüftungswärmeverluste
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Projekt:
GebäudedatenKlimastation #BEZUG!
Gebäudekategorie EFH
Energiebezugsfläche EBF AE m2 450
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 136
Transmissionswärmeverluste nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 294
Lüftungswärmeverluste nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 35
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 2%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 4
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 12.8 kW 12
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 58
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 15%
MINERGIE / FWS / AWEL-EnWPesti / V3.0 Sep 07 / HET
REFH Flücken, Meisterschwanden
Architektur: Fischer & Rohner, Dipl. Arch. ETH, Meisterschwanden
EFH
Olten
Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Architektur: Fischer & Rohner, dipl. Arch. ETH MeisterschwandenFoto: Huber Energietechnik AG
Passive – Solares Gebäude im MINERGIE - Standard
Warmwasserbedarf Qww nach SIA 380/1Verteilverluste Heizung
Zusätzliche Verteilverluste Warmwasser
8Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Summenhäufigkeit im geordneten Lastdiagramm
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
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[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
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gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
Transmissions- und Lüftungswärmeverlustenach SIA 380/1 plus Verteilerluste
Warmwasserbedarf Qww SIA 380/1plus Speicher- und Verteilverluste
Heizwärmebedarf Qh SIA 380/1plus Verteilverluste
genutzte freie Wärme gemäss SIA 380/1
9Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Summenhäufigkeit im geordneten Lastdiagramm
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
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darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
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2.0
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6.0
8.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
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. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
total zu deckender Wärmebedarf
10Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Deckung mit Wärmepumpe und Zusatzheizung
0.0
2.0
4.0
6.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
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[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
Deckung mit Zusatzheizung
Deckung mit Wärmepumpe
11Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Deckung mit Wärmepumpe und Zusatzheizung
ResultateElektro-Anteil für die Heizung ε = 9.6% kWh = 1'868Elektro-Anteil für das Warmwasser ε = 10.6% kWh = 831
Verluste im Heizbetrieb (Anfahren, Speicher, etc.) 6% Etah = 94%Verluste im WW-Betrieb (Anfahren, Speicher, etc.) 8% Etaw = 92%Laufzeit der Wärmepumpe h / a 2'324Anteil und JAZ der Wärmepumpe für die Heizung ε = 90.4% JAZh = 4.51Anteil und JAZ der Wärmepumpe für Warmwasser ε = 89.4% JAZww = 2.72Gewichtungsfaktor Heizung wh: - 0.71Gewichtungsfaktor Warmwasser www: - 0.29
Jahresarbeitszahl Heizung + Warmwasser JAZh+ww: - 3.78
12Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Klima und Lastprofil: Energiebedarf: Bedarfsdeckung und Arbeitszahlen:Wetterstation: Olten Heizwärmebedarf: 17'000 kWh Deckungsgrad WP (Heizung) 90.4%
Heizperiode: 5696 h/a Verteilung Heizung: 340 kWh Deckungsgrad WP (WW) 89.4%
Klimakorrektur: 0 °C Warmwasserbedarf: 6'250 kWh JAZ Wärmepumpe (Heizung) 4.51
Heizwärmebedarf: 17'000 kWh Verteilung WW: 938 kWh JAZ Wärmepumpe (WW) 2.72
freie Wärme: 22'618 kWh Bedarf total: 24'528 kWh Produktion, Verluste und Wirkungsgrade:
"Solaranteil": 57% Wärmepumpe für Heizung: 16'629 kWh
Bedarf WW: 0.82 kW Wärmepumpe für Warmwasser: 8'029 kWh
Heizleistungsbedarf (ohne WW) Zusatzheizung Warmwasser: 956 kWh
Wärmepumpe: Vorschlag bei -8°C 12.8 kW Zusatzheizung Heizung: 800 kWh
Laufzeit WP: 2'324 h/a Rechenwert bei -8°C 12.0 kW Verluste: -1'886 kWh
Strombedarf WP 5'839 kWh Rechenwert bei -8°C: 12.0 kW Bedarfsdeckung: 24'528 kWh
Aussentemp. Leistungs- BIN- Lastkurve ohne Summen- Lastkurve mit Summen- Wärmeabgabe Wärmepumpe Ta bedarf Verteilung freie Wärme häufigkeit freier Wärme häufigkeit Wärmepumpe + Zusatzheiz. [°C] [kW] [%] [h] [h] [h] [h] [kW] [kW]
12.0 -8 12.8 3.0% 185 185 79 79 9.2 12.82-7 12.4 0.8% 46 231 20 99 9.2 12.39-6 12.0 1.2% 76 306 33 131 9.2 11.96-5 11.5 1.6% 98 404 42 174 9.2 11.53-4 11.1 1.9% 115 520 49 223 9.2 11.11-3 10.7 2.9% 173 693 74 297 9.2 10.68-2 10.2 3.4% 208 901 89 387 9.2 10.25-1 9.8 4.4% 266 1167 114 501 9.2 9.820 9.4 5.3% 323 1490 139 639 9.2 9.391 9.0 6.3% 381 1871 163 803 9.0 8.962 8.5 6.7% 404 2275 174 976 8.5 8.533 8.1 7.5% 453 2728 194 1171 8.1 8.114 7.7 7.8% 473 3201 203 1373 7.7 7.685 7.2 7.1% 431 3632 185 1558 7.2 7.256 6.8 7.4% 450 4082 193 1752 6.8 6.827 6.4 6.9% 418 4501 180 1931 6.4 6.39
20 0.8 26.0% 1577 6078 677 2608 0.8 0.8230 0.8 0.0% 2682 8760 6152 8760 0.8 0.82
bis 20°C 100.0% 6078 2608
Kennzahlen
13
Projekt:
GebäudedatenKlimastation #BEZUG!
Gebäudekategorie EFH
Energiebezugsfläche EBF AE m2 450
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 136
Transmissionswärmeverluste nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 294
Lüftungswärmeverluste nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 35
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 2%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 4
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 12.8 kW 12
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 58
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 15%
MINERGIE / FWS / AWEL-EnWPesti / V3.0 Sep 07 / HET
REFH Flücken, Meisterschwanden
Architektur: Fischer & Rohner, Dipl. Arch. ETH, Meisterschwanden
EFH
Olten
Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Heizleistungsbedarf
Vorschlagswert aus Heizgradtagen undTransmissions- und Lüftungswärmeverlusten:
( ) ( ) ( )TaC20h24065.1HGTkWh/MJ6.3
EBFQQTaTaQ Min12/20
VTMin −°⋅
⋅⋅⋅⋅+
==&
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
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. Lei
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[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf G
Summenhäufigkeit
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
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[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf G
Summenhäufigkeit
14Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Strom - Sperrzeiten der Elektrizitätswerke
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
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[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
g
Energiebezugsfläche EBF AE m2 450
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 136
Transmissionswärmeverluste nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 294
Lüftungswärmeverluste nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 35
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 2%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 6
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 12.8 kW 12
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 58
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 15%
0.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
keine Sperrzeiten 6 h Sperrzeit pro Tag
15Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Wärme - Erzeugung
16Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Bild: CTA AGLuft-Wasser-WP CTA CS7i
Luft – Wasser - Wärmepumpen:
17Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Quelle: Calmotherm AGWärmepumpe LWC 80M-I
Innenaufstellung undAussenaufstellung werdengleich behandelt
Luft – Wasser - Wärmepumpen: Beispiel Innenaufstellung
18Huber Energietechnik AG Zürich
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer EnergienEnergie-Praxis Seminar2 / 2007
Quelle: www.wpz.ch
Heizung Warmwasser ΔT Nutzer
Wärmepumpen – Daten aus WPZ – Testzentrum
19Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechenmethode: Carnot-COP und Gütegradphysikalisch maximal möglicher Wirkungsgrad (COP) einer Wärmepumpenheizung
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
-15 -10 -5 0 5 10 15
Quellen-Temperatur °C
Car
not -
Wirk
ungs
grad
[-]
25°C
30°C
35°C
40°C
45°C
50°C
55°C
60°C
65°C
Wärmeabgabe
Huber Energietechnik AG, Zürich
Gütegrad 100% -> physikalische Grenze
20Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Beispiel: Gütegrad 50%
0
1
2
3
4
5
6
7
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Quellen-Temperatur °C
CO
P [-
]
30°C
35°C
40°C
45°C
50°C
55°C
60°C
Wärmeabgabe
Huber Energietechnik AG, Zürich
COP einer Wärmepumpe bei einem Gütegrad von 0.5
21Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Luft – Wasser - Wärmepumpen: Eingabe in WPesti
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Luft - Wärmepumpe
Einsatz (Heizung oder Warmwasser): Heizung + Warmwasser
Heizungsspeicher ohne Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur 7 °C / 50°C (A7 / W50): - 2.7COP bei Normtemperatur -7 °C / 35°C (A-7 / W35): - 2.6
Heizleistung bei Normtemperatur -7 °C (A-7 / W35): kW 6.4COP bei Normtemperatur +2 °C (A2 / W35): - 3.4Heizleistung bei Normtemperatur +2 °C (A2 / W35): kW 8.1COP bei Normtemperatur +7 °C (A7 / W35): - 4Heizleistung bei Normtemperatur +7 °C (A7 / W35): kW 9.8
Temperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 9.6Vorlauftemperatur der Heizung: T VL °C 40
Rücklauftemperatur der Heizung: T RL °C 30
Calmotherm LWC 80M-I
Luft - Wärmepumpe
Heizung + Warmwasser
ohne Heizungs - Speicher
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
22Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Luft – Wasser - Wärmepumpen: Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
23
Abluftwärmepumpen werdengleich behandelt wie Luft-Wasser-Wärmepumpen
Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Bild: Stiebel-Eltron AGAbluftwärmepumpe LWA 303
Abluft – Wärmepumpen:
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Luft - Wärmepumpe
Einsatz (Heizung oder Warmwasser): Heizung + Warmwasser
Heizungsspeicher ohne Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur 7 °C / 50°C (A7 / W50): - 2.61COP bei Normtemperatur -7 °C / 35°C (A-7 / W35): - 4.03
Heizleistung bei Normtemperatur -7 °C (A-7 / W35): kW 1.45COP bei Normtemperatur +2 °C (A2 / W35): - 4.03Heizleistung bei Normtemperatur +2 °C (A2 / W35): kW 1.45COP bei Normtemperatur +7 °C (A7 / W35): - 4.03Heizleistung bei Normtemperatur +7 °C (A7 / W35): kW 1.45
Temperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 5
Stiebel Eltron LWA 303
Luft - Wärmepumpe
Heizung + Warmwasser
ohne Heizungs - Speicher
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
Die Kennwerte sind konstant und unabhängig von der Aussentemperatur
24Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Abluft – Wärmepumpen:
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
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1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
25Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Sole – Wasser – Wärmepumpen:
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Erdsonden-Wärmepumpe
Einsatz (Heizung oder Warmwasser): Heizung + Warmwasser
Heizungsspeicher ohne Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur (B0 / W50): - 3Sondenanzahl: - 2
Länge pro Erdwärmesonde: m 150Auslegungs-Sondentemperatur (optional, aus externer Berechnung in Beilage) 3.3 °CElektrische Leistungsaufnahme Sondenpumpe: W 380Leistungszahl COP (B0 / W35): - 4.7Heizleistung bei (B0 / W35): kW 11.8
Temperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 6Vorlauftemperatur der Heizung: T VL °C 34
Rücklauftemperatur der Heizung: T RL °C 28
elektrische Zusatzheizung Warmwasser: Elektroeinsatz zur Nachwärmunggarantierte Warmwassertemperatur ohne Elektroheizstab: °C 52Warmwassertemperatur mit Elektro - Nachwärmer Qww : °C 57WW-Speicher-Inhalt Liter 800
2 x CTA Optiheat 6es
Erdsonden-Wärmepumpe
Heizung + Warmwasser
ohne Heizungs - Speicher
Elektroeinsatz zur Nachwärmung
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
Quellentemperatur wird aus Sondenlänge, WP-Leistung und Entzugsenergie abgeschätzt.
26Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Sole – Wasser – Wärmepumpen:
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Jahresstunden
max
. Lei
stun
gsbe
darf
[kW
]
Zusatzheizung Wärmebedarf ohne Wärmegewinne Wärmebedarf Grundlast mit Wärmepumpe gedeckt
Summenhäufigkeit
27Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Sole – Wasser – Wärmepumpen:
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Erdsonden-Wärmepumpe
Einsatz (Heizung oder Warmwasser): Heizung + Warmwasser
Heizungsspeicher ohne Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur (B0 / W50): - 3Sondenanzahl: - 2
Länge pro Erdwärmesonde: m 150Auslegungs-Sondentemperatur (optional, aus externer Berechnung in Beilage) 3.3 °CElektrische Leistungsaufnahme Sondenpumpe: W 380Leistungszahl COP (B0 / W35): - 4.7Heizleistung bei (B0 / W35): kW 11.8
Temperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 6Vorlauftemperatur der Heizung: T VL °C 34
Rücklauftemperatur der Heizung: T RL °C 28
elektrische Zusatzheizung Warmwasser: Elektroeinsatz zur Nachwärmunggarantierte Warmwassertemperatur ohne Elektroheizstab: °C 52Warmwassertemperatur mit Elektro - Nachwärmer Qww : °C 57WW-Speicher-Inhalt Liter 800
2 x CTA Optiheat 6es
Erdsonden-Wärmepumpe
Heizung + Warmwasser
ohne Heizungs - Speicher
Elektroeinsatz zur Nachwärmung
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
Fakultativ:Eigene Eingaben für Sondentemperaturensind möglich -> Berechnung beilegen
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Externe Berechnung der Sondentemperaturen möglich
http://www.hetag.ch
-
Empfohlen bei grösseren Anlagenund bei Sondenregeneration !
-
29Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Vorlauf-Temperaturen und Legionellen – Schaltung für Warmwasser:Temperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 6Vorlauftemperatur der Heizung: T VL °C 34
Rücklauftemperatur der Heizung: T RL °C 28
elektrische Zusatzheizung Warmwasser: Elektroeinsatz zur Nachwärmunggarantierte Warmwassertemperatur ohne Elektroheizstab: °C 52Warmwassertemperatur mit Elektro - Nachwärmer Qww : °C 57WW-Speicher-Inhalt Liter 800
ResultateElektro-Anteil für die Heizung ε = 9.6% kWh = 1'868Elektro-Anteil für das Warmwasser ε = 10.6% kWh = 831
Verluste im Heizbetrieb (Anfahren, Speicher, etc.) 6% Etah = 94%Verluste im WW-Betrieb (Anfahren, Speicher, etc.) 8% Etaw = 92%Laufzeit der Wärmepumpe h / a 2'324Anteil und JAZ der Wärmepumpe für die Heizung ε = 90.4% JAZh = 4.51Anteil und JAZ der Wärmepumpe für Warmwasser ε = 89.4% JAZww = 2.72Gewichtungsfaktor Heizung wh: - 0.71Gewichtungsfaktor Warmwasser www: - 0.29
Jahresarbeitszahl Heizung + Warmwasser JAZh+ww: - 3.78
Elektroeinsatz zur Nachwärmung
30Huber Energietechnik AG Zürich
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Technische Speicher erhöhen Kondensationstemperatur
technischerSpeicher
Thermostat-Ventile
Wasser-erwärmer
p
ein28 °C
aus35 °C
28 °C
35 °C
34 °C
42 °C42 °C
34 °C
31Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Technische Speicher erhöhen Kondensationstemperatur
Heizungsspeicher mit Heizungs - Speicher
Betriebsweise der Wärmepumpen-Anlage: mit elektrischer ZusatzheizungSteuerung des Elektro-Heizeinsatzes Elektro DurchlauferhitzerCOP bei Normtemperatur (B0 / W50): - 3Sondenanzahl: - 2
Länge pro Erdwärmesonde: m 150Auslegungs-Sondentemperatur (optional, aus externer Berechnung in Beilage) 3.2 °CElektrische Leistungsaufnahme Sondenpumpe: W 380Leistungszahl COP (B0 / W35): - 4.7Heizleistung bei (B0 / W35): kW 11.8Grösse Heizungsspeicher LiterTemperaturerhöhung in der Wärmepumpe bei Normbedingungen dT Nutzer °C 6Vorlauftemperatur der Heizung: T VL °C 34
Rücklauftemperatur der Heizung: T RL °C 28Differenz Speichertemperatur - Vorlauftemperatur Heizung dT Speicher °C 7
mit Heizungs - Speicher
mit elektrischer Zusatzheizung
Elektro Durchlauferhitzer
32Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool
Rechnach, Version 4.0
http://www.energie.zh.ch/
http://www.energie.sg.ch
http://www.minergie.ch
33Huber Energietechnik AG Zürich
Energie-Praxis Seminar2 / 2007
Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool „Rechnach“, Blatt „Rechengang“Beilage / Seite:
Projekt: RechNach.XLT / Version 4.0b / September 2007
Gebäudedaten Gebäudestandort 560 m.ü.M. Klimastation: 46 8.8
(Diese sind der Heizwärmebedarfsberechnung gemäss SIA 380/1 zu entnehmen.)
Thermische Zone 1 2 3 4 Summe
Gebäudekategorie (Mittel)
Energiebezugsfläche EBF AE m2 450 450
Gebäudehüllzahl Ath/AE - 1.90 1.90
Heizwärmebedarf Qh MJ/m2a 136 136
Anteil Qh: Elektrodirektheizung %Qh -
Qh,li0 MJ/m2a 90
ΔQh,li MJ/m2a 90
Grenzwert Heizwärmebedarf Qh,li MJ/m2a 258 258
Warmwasserbedarf Qww MJ/m2a 50 50
REFH Flücken, MeisterschwandenArchitektur: Fischer & Rohner, Dipl. Arch. ETH, MeisterschwandenBeispiel Energiepraxis-Seminar 2007/2
EFH
Olten
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool „Rechnach“, Blatt „WP“
Wärmepumpen für das Projekt:
Architektur: Fischer & Rohner, Dipl. Arch. ETH, MeisterschwandenBeispiel Energiepraxis-Seminar 2007/2
Zusatzangaben GebäudeEnergiebezugsfläche EBF AE m2 450
Heizwärmebedarf nach SIA 380/1 Qh MJ/m2a 136
Transmissionswärmeverlust nach SIA 380/1 QT MJ/m2a 294
Lüftungswärmeverlust nach SIA 380/1 QV MJ/m2a 35
Heizung: Zusätzliche Verteilverluste % 2%
Sperrzeiten für Wärmepumpe h/d 4
Heizleistungsbedarf SIA 384/201 bei -8°C Vorschlagswert: 12.8 kW 12
Warmwasserbedarf nach SIA 380/1 Qww MJ/m2a 55
Warmwasser: Zusätzliche Speicher- und Verteilverluste % 10%
Wärmepumpen-AnlageName und Typ der Wärmepumpe:
Wärmequelle: Erdsonden-Wärmepumpe
2 x CTA Optiheat 6es
MINERGIE / FWS / AWEL-EnWPesti / V3.0 Sep 07 / HET
REFH Flücken, Meisterschwanden
Erdsonden-Wärmepumpe
34Huber Energietechnik AG Zürich
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool „Rechnach“, Blatt „Rechengang“Zulässiger Energiebedarf für Heizung MJ/m2a 258
für Warmwasser MJ/m2a 50
für Heizung und Warmwasser Qh+ww, li MJ/m2a 308
Höchstanteil an nichterneuerbaren Energien (80%) MJ/m2a 246
Geplanter Energiebedarf Zone: 1 2 3 4 Summe
Heizwärmebedarf Qh MJ/m2a 136 136
Warmwasserbedarf Qww MJ/m2a 50 50
Strom Lüftung doppelt gewichtet 2 Qe MJ/m2a
Gewichteter Energiebedarf MJ/m2a 186 186
Erneuerbare Energie/Abwärme Ertrag: Wärme Strom Netto
Solaranlage kWh/a (Negative
Wärmepumpe kWh/a 21'041 -5'537 9'967 Zahlen
Holzheizung kWh/a bedeuten
Abwärmenutzung kWh/a Aufwand)andere erneuerbare Energien kWh/a
Summe erneuerbare Energie kWh/a 9'967 MJ/m2a 80
Durch nichterneuerbare Energie gedeckt MJ/m2a 106
Vergleich Anforderung Deckung
Durch nichterneuerbare Energie gedeckt MJ/m2a 246 <-----> 106 i.O.
36Huber Energietechnik AG Zürich
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Rechentool „Rechnach“, Blatt „Erneuerbar“Beitrag der erneuerbaren Energien
Solaranlagen I IIAnlage (Bezeichnung):Einsatz (Heizung oder Warmwasser)Absorberfläche m²Ertrag pro m² Absorberfläche (inkl. Reduktionsfaktor) kWh/m²- Eingabe (Berechnung beilegen) kWh/m²Produktion der Solaranlage: kWh/aZu deckender Bedarf 6'250 6'250 kWh/aDeckungsbeitrag Solaranlage %Nettobeitrag der Solaranlage kWh/a
Wärmepumpe (WP) I IIAnlage (Bezeichnung): CTA Optiheat 6esWärmequelle 3Einsatz (Heizung oder Warmwasser) 4bei Wärmepumpen-BoilerJahresarbeitszahl (ohne weitere Berechnung): 3.0Jahresarbeitszahl (aus Berechnungsblatt 'WP') 3.8- Eingabe JAZ (Berechnung beilegen)Mittlere elektrische Leistungsaufnahme der WP: WVoll-Betriebsstunden bezogen auf mittl. Leistung: h/aZu deckender Bedarf für Heizung 17'000 17'000 kWh/aZu deckender Bedarf für Warmwasser 6'250 6'250 kWh/aZu deckender Bedarf (Heizung und Warmwasser) 23'250 23'250 kWh/aWärmeproduktion der WP: 21'041 kWh/aWärme-Beitrag der WP an Heizung und Warmwasser 21'041 kWh/aAnteil der durch die Wärmepumpe gedeckt wird: 90%Strombedarf der WP 5'537 kWh/a
Heizung + Warmwasser
Erde
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Rechentools für Höchstanteil nichterneuerbarer Energien
Zusammenfassung• Mit dem Rechentool WPesti steht ein Rechentool zur Verfügung
für die Berechnung der Arbeitszahl und des Deckungsgradesvon monovalenten und bivalenten Wärmepumpenanlagen
• Es lassen sich sich die folgenden Wärmepumpen berechnen- Luft – Wasser – Wärmepumpen- Abluft – Wärmepumpen mit und ohne WRG- Erdwärmesonden – Wärmepumpen- Grundwasserwärmepumpen
• Das Rechentool eignet sich für den rechnerischen Nachweis dernichterneuerbaren Energien bei monovalenten und bivalentenWärmepumpenanlagen
• Das Rechentool eignet sich für MINERGIE – Nachweise