Zur Beheizung einer neuen Sporthalle wird eine Wärmepumpe mit zwei Pufferspeichern und jeweils ergänzenden Elektroheizstäben betrieben. Ein wegen des hohen Stromverbrauchs der Anlage vom Betreiber beauftragter Sachverständiger bezeichnet diese Lösung als „nicht dem Stand der Technik entsprechend“ und verweist auf die DIN EN 15450. Zu Recht? fragt der Planer die Leser von cci Branchenticker.
Nachfolgend der Beitrag des Planers zu diesem Projekt und seine Fragen an die Leser von cci Branchenticker:
Für den Neubau einer Sporthalle wurde eine Gesamtheizlast von rund 25 kW berechnet. Die Stromversorgung für die Halle erfolgt über eine PV-Anlage und Ökostrom. Die Außenluft strömt thermisch unbehandelt über Außenluftdurchlässe in die Halle ein.
In einem Wärmeübertrager erwärmt die mechanisch abgeführte Hallenabluft Sole für den Primärspeicher der Anlage. Zum Sicherstellen einer Mindesttemperatur der Sole befindet sich in diesem Speicher ein elektrischer 9-kW-Heizstab. Die Sole aus dem Speicher dient der Wärmepumpe (13 kW) als Wärmequelle. Das von der Wärmepumpe erzeugte Heizwasser strömt in einen Sekundärspeicher, in dem sich zwei weitere je 6-kW-Heizstäbe befinden. Mit dem Wasser dem aus Sekundärspeicher wird eine Fußbodenheizung und eine Strahlungsheizung zum Erwärmen der Halle betrieben. Somit wird die 25-kW-Heizlast der Halle auf der Wärme abgebenden Seite durch die Wärmepumpe (13 kW) plus die beiden je 6-kW-Heizstäbe im Sekundärspeicher gedeckt.
Da die Gesamtanlage einen hohen Stromverbrauch aufweist, hat der Betreiber zur Klärung einen Sachverständigen beauftragt. Dieser deklariert die Gesamtanlage als „nicht dem Stand der Technik entsprechend“ und verweist dazu insbesondere auf die Vorgaben der DIN EN 15450 „Heizungsanlagen in Gebäuden. Planung von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen“ (2007). Dort steht im Abschnitt 4.3 „Zusatzheizer. Wärmepumpen, die mit einem Zusatzheizer ausgestattet sind, müssen so ausgewählt werden, dass die vom Zusatzsystem gelieferte Energie auf ein Mindestmaß reduziert wird (z. B. unter 5 % der von der Wärmepumpe erzeugten Gesamtenergie, wenn die Energiequelle des Zusatzheizers nicht erneuerbar ist)“. Bei der beschriebenen Wärmepumpenanlage beträgt die Stromarbeit der Zusatzheizungen – allerdings ohne vorliegende Messungen der insgesamt erzeugten thermischen Energie – deutlich über 5 %.
Der Planer fragt sich nun:
– Entspricht die zuvor beschrieben Lösung mit der 13-kW-Wärmepumpe plus den beiden 6-kW-Heizstäben im Sekundärspeicher dem Stand der Technik? Oder hätte die Wärmepumpe für die gesamte Gebäudeheizlast von 25 kW ausgelegt werden müssen?
– Gilt auch für die elektrische Energie des Heizstabs, die zur Temperierung der Sole im Primärspeicher aufgewendet wird, die Vorgabe der DIN EN 15450? Fällt diese Maßnahme somit in die Betrachtung „maximal 5 %“ von Punkt 4.3 der Norm, obwohl sie ja nicht direkt zur Raumheizung, sondern nur zur Systemstabilisierung dient?
– Gibt es einen Grenzwert (beschrieben sind ja in 4.3 „5 % bei normalem“ Strom), wie hoch der Anteil für die Zusatzheizer/Heizstäbe maximal sein darf?
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Hallo Leute, da habt ihr ja alles richtig durchdacht. Was mir immer wieder aufstößt, dass anscheinend immer wieder nicht beachtet wird oder man sogar vergisst, dass bei einem Wärmepumpenbetrieb Luft/Wasser aus 1 kW elektrischer Leistung die Energie von 3 bis 5 kW Heizleistung erzeugt werden kann. Was um Himmelswillen möchte ich da mit Elektroheizstäbe in der Größenordnung von fasst 21 kW einsetzen!! Nicht nur, dass die DIN EN 15450 sondern auch die DIN EN 16798 Energetische Bewertung von Gebäuden hier berücksichtigt werden muss, da es sich schon um eine Energiebilanz von einer Lüftungsanlage handelt, die so nicht eingehandelt werden kann.
Mit gutacherlichen Gruß
Olaf Mayer (SV)
Zunächst finde ich das Konzept insgesamt sehr interessant und innovativ. Aber offensichtlich verstößt es gegen geltendes Regelwerk. Wir hätten uns jedoch für eine einfachere und konventionellere Lösung entschieden (WP-Luft-Wasser & RLT mit WRG). Aber ohne die exakten örtlichen und projektbezogenen Anforderungen zu kennen, kann das aus der Ferne eigentlich nicht bewertet werden.
Was ich am Interessantesten finde, ist der Umstand der Einbringung der unbehandelten Außenluft in die Halle.. Dazu würden mich mehr Details interessieren: welche/wieviel ALD, welche Luftmengen, wie ist die Behaglichkeit planerisch bewertet und wie stellt sie sich tatsächlich dar, wie ist der Zustand der Verschmutzung durch Staub etc. etc..
Vielleicht liegt hier aber auch der Hase im Pfeffer und es wird für die Erwärmung der AUL doch mehr Energie benötigt, als durch das System zur Verfügung gestellt wird. Wurden bei der raumweisen Heizlast-Berechnung die (kalten) AUL-Mengen korrekt berücksichtigt?
Der Sachverständige hat die Situation m.E. richtig beurteilt.
Eine Wärmepumpe mit 13 kW Heizleistung bei einer Heizlast von 25 kW deckt nur 52 % der Heizlast.
Die restlichen 48% Heizlast werden über E-Heizstäbe abgedeckt.
Da sind erhöhte Energiekosten keine Überraschung.
Auch das Lüftungskonzept ist ungewöhnlich.
Der Verzicht auf eine klassische Wärmerückgewinnung und die Einbringung unbeheizter Zuluft trägt sicher nicht zum thermischen Komfort und Behaglichkeit in der Halle bei. Weiterhin dürfte dieses Lüftungskonzept auch seinen Anteil an den erhöhten Energiekosten beitragen.
Michael Kaß
WRG-Experte.de
Die Wärmepumpe nutzt die Hallenabluft als Wärmequelle, wird daher nur zur Wärmerückgewinnung eingesetzt. Die Elektroheizstäbe ergeben dann die eigentliche Heizung. Somit handelt es sich hier um keine Wärmepumpenheizung, sondern um eine Stromheizung.
Bei dieser Anlage stört mich der Umstand „Außenluft strömt thermisch unbehandelt über Außenluftdurchlässe in die Halle“, diese hätte man wenigstens über Wärmerückgewinn aus der Abluft erwärmen können. Denn Zugerscheinungen mit Kaltluft sind nicht angenehm. Der Umweg über einen Solekreislauf und einen Speicher erscheint mir etwas umständlich. Die Fortluft nach dem Wärmerückgewinn wäre dann immer noch wärmer als die Außenluft und könnte eine Wärmepumpe als Wärmequelle dienen. Oder die Wärmepumpe nimmt die Abluft (ohne WR) als Wärmequelle, heizt die Halle über die warme Zuluft und schickt Restwärme in die Fußbodenheizung, die nur auf eine Raumtemperatur erwärmt wird, nicht als Heizfläche. Allerdings wird die Wirtschaftlichkeit dann vielleicht nicht gegeben.
Um das zu untersuchen sollte die geplante Temperatur in der Halle und die dort zu rechnende Auslegungs-Außenlufttemperatur. Aber das sage ich alles frei ohne Sicht auf ein Rohrschema und genauere Berechnung. Ich meine auch dieses System sollte rechnerisch energetisch und wirtschaftlich optimiert werden.
Freundliche Grüße Reinhard Siegismund
Wenn ich das richtig verstanden habe, sind alle Wärmequellen der Halle elektrisch der Heizstab 9 kW (primär) und zwei Heizstäbe 6 kW (sekundär) als Reserve wenn die Leistung der Wärmepumpe nicht ausreichend ist und weiterhin steht der Wärmepumpe die Abluftwärme der Halle zur Verfügung die ja aber auch nur von dem Heizstäben erzeugt wird. Somit verstehe ich die Wärmepumpe nur als Buster der das Temperaturniveau anhebt. Hier wäre meiner Meinung nach der Kunde besser beraten gewesen eine Luft-Wasserwärmepumpe zu verbauen und den Bivalenzpunkt der Wärmepumpe je nach Aufstellungsort so zu wählen das unterhalb des Bivalenzpunktes die Heizstäbe im besten Fall mit der PV-Anlage versorgt werden können. Mir stellt sich hier nicht die Frage ob die DIN 15450 hier das Problem des hohen Stromverbrauchs ist oder das Konzept der Anlage.