Auslegung der Wärmepumpe: Der Schlüssel zur effizienten Heizung

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Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für das Heizen und Kühlen von Gebäuden. Sie sind umweltfreundlich und können dazu beitragen, den Energieverbrauch zu reduzieren und damit die Energiekosten zu senken. Aber wie bei jeder Technologie, gibt es auch hier Raum für Verbesserungen und Optimierung. Bei der Planung einer Wärmepumpe sollte dabei besonders auf eine passgenaue Auslegung und Dimensionierung geachtet werden.

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Was ist eine modulierende Wärmepumpe?

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Modulierende Wärmepumpen arbeiten stufenlos innerhalb eines definierten Leistungsbereichs. Bei moderaten Außentemperaturen arbeiten sie bedarfsgerecht bei geringerer Modulation und steigern ihre Leistung dynamisch bei sinkenden Außentemperaturen oder kurzfristigen Bedarfsschwankungen. Sie unterscheiden sich damit von älteren Modellen mit konstanter Drehzahl, die nur zwischen den Betriebszuständen „an“ und „aus“ wechseln konnten. Ihre Arbeitskurve ist eine Linie, da sie kontinuierlich arbeiten und der Verdichter seine Drehzahl stufenlos an den jeweiligen Heiz- und Warmwasserbedarf anpasst.

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Folgen einer überdimensionierten Wärmepumpe

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Eine überdimensionierte Wärmepumpe kann unerwünschte Effekte haben. Sie kann Energie verschwenden, indem sie unnötig taktet - das entspricht einem Stop-and-Go-Betrieb. Sie liefert in kurzer Zeit zu hohe Wärmemengen, weshalb sie sich dann wieder abschalten muss. Eine hohe Taktzahl belastet die einzelnen Komponenten des Kältekreislaufs übermäßig und führt zu Phasen der Unterkühlung und Überhitzung. Diese ineffiziente Betriebsweise kann die Energieeffizienz erheblich reduzieren.

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Die Bedeutung der Außentemperaturen

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Bei der Auslegung einer Wärmepumpe spielen die Temperaturen vor der eigenen Haustür eine entscheidende Rolle. Es gibt regionale Unterschiede, wie zum Beispiel die „richtigen Winter“ im Erzgebirge oder die eher milden Winter im Rheingraben. Zudem muss man berücksichtigen, an wie vielen Stunden pro Jahr die besonders tiefen Temperaturen lokal tatsächlich erreicht werden.

Für die Beantwortung dieser Fragen liegen deutschlandweit sehr gute statistische Daten vor, beispielsweise von Bundesverband Wärmepumpe (bwp). Diese Daten können bei der Auslegung einer Wärmepumpe helfen und dazu beitragen, ihre Effizienz zu maximieren.

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Die Rolle des Heizstabs

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Der Heizstab ist ein wichtiges Element bei der Konfiguration einer Wärmepumpe. Er wird genutzt, wenn die Temperatur unter den Bivalenzpunkt (Leistungsmaximum der Wärmepumpe bei der Bivalenztemperatur der Außenluft) sinkt und die maximale Leistung der Wärmepumpe mit fallenden Temperaturen etwas abnimmt. Bei weiter sinkenden Temperaturen nimmt die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe ab und eine sogenannte "Versorgungslücke" entsteht zwischen der Leistung der Wärmepumpe und dem tatsächlichen Heizbedarf des Gebäudes. Diese Lücke wird durch das elektrische Heizelement, den Heizstab, geschlossen. Jedoch treten diese besonders tiefen Temperaturen nur an sehr wenigen Stunden im Jahr auf, weshalb der Einsatz des Heizstabs entsprechend selten benötigt wird.

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Vorteile einer optimierten Auslegung und Betriebsweise

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Die korrekte Planung und Dimensionierung einer Wärmepumpe können dazu beitragen, dass etwa 97 % der jährlichen Heizarbeit durch die Wärmepumpe selbst abgedeckt werden. Dies maximiert die Betriebsstunden des Kompressors im modulierenden Betrieb und ermöglicht eine gleichmäßige und bedarfsgerechte Beheizung des Gebäudes. Der Betrieb mit langen Laufzeiten im Teillastbereich ist äußerst effizient, da die Vorlauftemperaturen minimiert werden können. Gleichzeitig werden die Komponenten des Kältekreislaufs geschont.

Außerdem ist eine kleinere Baugröße bei der Investition günstiger als eine größere. Eine modulierende Wärmepumpe kann durch ihren kontinuierlichen, aber niedrigen Leistungsbedarf selbst erzeugten Photovoltaik-Strom sehr effizient verbrauchen. In der Übergangszeit ist es damit tatsächlich möglich, energieautark zu heizen.

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Fazit

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Die richtige Auslegung und Dimensionierung von Wärmepumpen ist essenziell für die Effizienz und den Nutzen dieser Technologie. Die Verwendung modulierender Wärmepumpen und die Berücksichtigung der Außentemperaturen können dabei helfen, den Energieverbrauch zu minimieren und den Komfort zu maximieren. Gleichzeitig kann dies dazu beitragen, die Betriebskosten zu senken und die Lebensdauer der Wärmepumpe zu verlängern.

Für Unterstützung und weitere Informationen zur optimalen Nutzung von Wärmepumpentechnologien stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Es ist unser Ziel, das Potenzial der Wärmepumpe voll auszuschöpfen und Ihr Zuhause oder Unternehmen nachhaltiger und energieeffizienter zu machen.

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Bildrechte: Colasufa, pixabay.com