Heizen und Kühlen mit einer Wärmepumpe – Teil 4

Im Heizkreislauf wird das Grundwasser, die Frostschutzmischung oder das Kältemittel (das durch das unterirdische Rohrleitungssystem zirkuliert und Wärme aus dem Boden aufgenommen hat) zurück zur Wärmepumpeneinheit im Inneren des Hauses gebracht. In Grundwasser- oder Frostschutzmittelgemischsystemen durchläuft es dann den mit Kältemittel gefüllten Primärwärmetauscher. Bei DX-Systemen gelangt das Kältemittel direkt in den Kompressor, ohne Zwischenwärmetauscher.

Die Wärme wird auf das Kältemittel übertragen, das zu einem Dampf mit niedriger Temperatur siedet. In einem offenen System wird das Grundwasser dann wieder abgepumpt und in einen Teich oder einen Brunnen abgeleitet. In einem geschlossenen Kreislaufsystem wird die Frostschutzmischung oder das Kältemittel zurück in das unterirdische Rohrleitungssystem gepumpt, um dort erneut erhitzt zu werden.

Das Umschaltventil leitet den Kältemitteldampf zum Kompressor. Anschließend wird der Dampf komprimiert, wodurch sich sein Volumen verringert und es zu einer Erwärmung kommt.

Schließlich leitet das Umschaltventil das nun heiße Gas zur Kondensatorschlange, wo es seine Wärme an die Luft oder das Wassersystem abgibt, um das Haus zu heizen. Nachdem das Kältemittel seine Wärme abgegeben hat, durchläuft es das Expansionsgerät, wo seine Temperatur und sein Druck weiter sinken, bevor es zum ersten Wärmetauscher oder in einem DX-System zum Boden zurückkehrt, um den Kreislauf erneut zu beginnen.

Der Abkühlungszyklus

Der „aktive Kühlzyklus“ ist im Grunde die Umkehrung des Heizzyklus. Durch das Umschaltventil wird die Richtung des Kältemittelflusses geändert. Das Kältemittel nimmt Wärme aus der Stallluft auf und überträgt sie direkt, in DX-Systemen, oder an das Grundwasser oder Frostschutzmittelgemisch. Die Wärme wird dann nach draußen in ein Gewässer oder einen Rücklaufbrunnen (in einem offenen System) oder in die unterirdischen Rohrleitungen (in einem geschlossenen System) gepumpt. Ein Teil dieser überschüssigen Wärme kann zum Vorwärmen von Warmwasser genutzt werden.

Im Gegensatz zu Luftwärmepumpen ist bei Erdwärmesystemen kein Abtauzyklus erforderlich. Die Temperaturen im Untergrund sind viel stabiler als die Lufttemperaturen, und die Wärmepumpeneinheit selbst befindet sich im Inneren; Daher treten keine Frostprobleme auf.

Teile des Systems

Erdwärmepumpensysteme bestehen aus drei Hauptkomponenten: der Wärmepumpeneinheit selbst, dem flüssigen Wärmeaustauschmedium (offenes System oder geschlossener Kreislauf) und einem Verteilungssystem (entweder auf Luftbasis oder hydronisch), das die Wärmeenergie aus der Wärme verteilt Pumpe zum Gebäude.

Erdwärmepumpen werden auf unterschiedliche Weise konzipiert. Bei luftbasierten Systemen vereinen eigenständige Einheiten das Gebläse, den Kompressor, den Wärmetauscher und die Kondensatorspule in einem einzigen Schrank. Split-Systeme ermöglichen das Hinzufügen der Spule zu einem Umluftofen und die Nutzung des vorhandenen Gebläses und Ofens. Bei Hydroniksystemen befinden sich sowohl der Quell- als auch der Senkenwärmetauscher sowie der Kompressor in einem einzigen Schrank.

Überlegungen zur Energieeffizienz

Wie Luftwärmepumpen gibt es auch Erdwärmepumpensysteme mit unterschiedlichen Wirkungsgraden. Eine Erläuterung dessen, was COPs und EERs darstellen, finden Sie im vorherigen Abschnitt „Einführung in die Effizienz von Wärmepumpen“. Nachfolgend sind die COP- und EER-Bereiche für marktverfügbare Einheiten aufgeführt.

Grundwasser oder Open-Loop-Anwendungen

Heizung

• Minimaler Heiz-COP: 3,6
• Bereich, Heiz-COP in marktverfügbaren Produkten: 3,8 bis 5,0

Kühlung

• Mindest-EER: 16,2
• Bereich, EER in marktverfügbaren Produkten: 19,1 bis 27,5

Closed-Loop-Anwendungen

Heizung

• Minimaler Heiz-COP: 3,1
• Bereich, Heiz-COP in marktverfügbaren Produkten: 3,2 bis 4,2

Kühlung

• Mindest-EER: 13,4
• Bereich, EER in marktverfügbaren Produkten: 14,6 bis 20,4

Der Mindestwirkungsgrad für jeden Typ ist auf Bundesebene sowie in einigen Provinzgerichtsbarkeiten geregelt. Die Effizienz von Bodenquellensystemen hat sich dramatisch verbessert. Die gleichen Entwicklungen bei Kompressoren, Motoren und Steuerungen, die den Herstellern von Luftwärmepumpen zur Verfügung stehen, führen zu höheren Wirkungsgraden bei Erdwärmesystemen.

In Systemen der unteren Leistungsklasse kommen typischerweise zweistufige Kompressoren, Kältemittel-Luft-Wärmetauscher in relativ Standardgröße und übergroße Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher mit verbesserter Oberfläche zum Einsatz. Geräte im Hocheffizienzbereich verwenden in der Regel Kompressoren mit mehreren oder variablen Drehzahlen, Innenventilatoren mit variablen Drehzahlen oder beides. Eine Erklärung zu Wärmepumpen mit einfacher und variabler Drehzahl finden Sie im Abschnitt Luftwärmepumpen.

Zertifizierung, Standards und Bewertungsskalen

Die Canadian Standards Association (CSA) überprüft derzeit alle Wärmepumpen auf elektrische Sicherheit. Eine Leistungsnorm legt Tests und Testbedingungen fest, bei denen die Heiz- und Kühlleistung und der Wirkungsgrad von Wärmepumpen bestimmt werden. Die Leistungsteststandards für Erdquellensysteme sind CSA C13256 (für Sekundärschleifensysteme) und CSA C748 (für DX-Systeme).

Überlegungen zur Größe

Es ist wichtig, dass der Erdwärmetauscher gut auf die Leistung der Wärmepumpe abgestimmt ist. Systeme, die nicht ausgeglichen sind und nicht in der Lage sind, die aus dem Bohrfeld entnommene Energie wieder aufzufüllen, werden mit der Zeit immer schlechtere Leistungen erbringen, bis die Wärmepumpe keine Wärme mehr entziehen kann.

Wie bei Luftwärmepumpensystemen ist es im Allgemeinen keine gute Idee, ein Erdwärmesystem so zu dimensionieren, dass es die gesamte von einem Haus benötigte Wärme liefert. Aus Kostengründen sollte die Anlage grundsätzlich so dimensioniert sein, dass sie den Großteil des jährlichen Heizenergiebedarfs des Haushalts abdeckt. Die gelegentlich auftretende Spitzenheizlast bei ungünstigen Witterungsbedingungen kann durch eine Zusatzheizung gedeckt werden.

Mittlerweile sind Systeme mit drehzahlgeregelten Ventilatoren und Kompressoren erhältlich. Dieser Systemtyp kann alle Kühllasten und die meisten Heizlasten bei niedriger Drehzahl erfüllen, wobei eine hohe Drehzahl nur für hohe Heizlasten erforderlich ist. Eine Erklärung zu Wärmepumpen mit einfacher und variabler Drehzahl finden Sie im Abschnitt Luftwärmepumpen.

Passend zum kanadischen Klima sind verschiedene Systemgrößen erhältlich. Wohneinheiten haben eine Nenngröße (Kühlung mit geschlossenem Kreislauf) von 1,8 kW bis 21,1 kW (6.000 bis 72.000 Btu/h) und verfügen über Optionen für die Warmwasserbereitung (Warmwasserbereitung).

Entwurfsüberlegungen

Im Gegensatz zu Luftwärmepumpen benötigen Erdwärmepumpen einen Erdwärmetauscher, um die Wärme im Untergrund zu sammeln und abzuleiten.

Open-Loop-Systeme

Ein offenes System nutzt Grundwasser aus einem konventionellen Brunnen als Wärmequelle. Das Grundwasser wird zu einem Wärmetauscher gepumpt, wo Wärmeenergie gewonnen und als Quelle für die Wärmepumpe genutzt wird. Das aus dem Wärmetauscher austretende Grundwasser wird dann wieder in den Grundwasserleiter eingespeist.

Eine andere Möglichkeit, das verbrauchte Wasser abzulassen, ist ein Rückführungsbrunnen, ein zweiter Brunnen, der das Wasser in den Boden zurückführt. Ein Rückführungsbrunnen muss über eine ausreichende Kapazität verfügen, um das gesamte durch die Wärmepumpe geleitete Wasser zu entsorgen, und sollte von einem qualifizierten Brunnenbohrer installiert werden. Wenn Sie über einen zusätzlichen Brunnen verfügen, sollte Ihr Wärmepumpenbauer einen Brunnenbohrer beauftragen, um sicherzustellen, dass dieser für die Verwendung als Ausgleichsbrunnen geeignet ist. Unabhängig vom gewählten Ansatz sollte das System so konzipiert sein, dass jegliche Umweltschäden vermieden werden. Die Wärmepumpe entzieht dem Wasser einfach Wärme oder fügt ihm Wärme hinzu. Es werden keine Schadstoffe hinzugefügt. Die einzige Veränderung des in die Umwelt zurückgeführten Wassers ist ein leichter Temperaturanstieg oder -abfall. Es ist wichtig, sich bei den örtlichen Behörden zu erkundigen, ob es in Ihrer Region Vorschriften oder Regeln für Open-Loop-Systeme gibt.

Die Größe der Wärmepumpeneinheit und die Angaben des Herstellers bestimmen die Wassermenge, die für ein offenes System benötigt wird. Der Wasserbedarf für ein bestimmtes Wärmepumpenmodell wird normalerweise in Litern pro Sekunde (L/s) ausgedrückt und ist in den technischen Daten des jeweiligen Geräts aufgeführt. Eine Wärmepumpe mit einer Leistung von 10 kW (34.000 Btu/h) verbraucht im Betrieb 0,45 bis 0,75 l/s.

Ihre Brunnen-Pumpen-Kombination sollte groß genug sein, um zusätzlich zu Ihrem Brauchwasserbedarf auch das von der Wärmepumpe benötigte Wasser zu liefern. Möglicherweise müssen Sie Ihren Drucktank vergrößern oder Ihre Leitungen modifizieren, um die Wärmepumpe mit ausreichend Wasser zu versorgen.

Eine schlechte Wasserqualität kann in offenen Systemen zu ernsthaften Problemen führen. Als Quelle für Ihre Wärmepumpenanlage sollten Sie kein Wasser aus einer Quelle, einem Teich, einem Fluss oder einem See verwenden. Partikel und andere Stoffe können ein Wärmepumpensystem verstopfen und es innerhalb kurzer Zeit funktionsunfähig machen. Bevor Sie eine Wärmepumpe installieren, sollten Sie Ihr Wasser außerdem auf Säuregehalt, Härte und Eisengehalt testen lassen. Ihr Auftragnehmer oder Gerätehersteller kann Ihnen sagen, welche Wasserqualität akzeptabel ist und unter welchen Umständen spezielle Wärmetauschermaterialien erforderlich sein können.

Die Installation eines offenen Systems unterliegt häufig den örtlichen Bebauungsgesetzen oder Lizenzanforderungen. Erkundigen Sie sich bei den örtlichen Behörden, ob in Ihrer Region Einschränkungen gelten.

Closed-Loop-Systeme

Ein System mit geschlossenem Kreislauf entzieht dem Boden selbst Wärme mithilfe einer durchgehenden Schleife aus erdverlegten Kunststoffrohren. Bei DX-Systemen werden Kupferrohre verwendet. Das Rohr ist mit der Innenwärmepumpe verbunden, um einen versiegelten unterirdischen Kreislauf zu bilden, durch den eine Frostschutzlösung oder ein Kältemittel zirkuliert. Während ein offenes System Wasser aus einem Brunnen ableitet, zirkuliert ein geschlossenes System die Frostschutzlösung in der Druckleitung.

Das Rohr wird in einer von drei Anordnungsarten platziert:

• Vertikal: Eine vertikale Anordnung mit geschlossenem Kreislauf ist eine geeignete Wahl für die meisten Vorstadthäuser, in denen der Platz auf dem Grundstück begrenzt ist. Die Rohrleitungen werden in Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 150 mm (6 Zoll) bis zu einer Tiefe von 45 bis 150 m (150 bis 500 Fuß) eingeführt, abhängig von den Bodenbedingungen und der Größe des Systems. In die Löcher werden U-förmige Rohrschlaufen eingelegt. DX-Systeme können Löcher mit kleinerem Durchmesser haben, was die Bohrkosten senken kann.
• Diagonal (abgewinkelt): Eine diagonale (abgewinkelte) Anordnung mit geschlossenem Regelkreis ähnelt einer vertikalen Anordnung mit geschlossenem Regelkreis; Allerdings sind die Bohrlöcher abgewinkelt. Diese Art der Anordnung wird verwendet, wenn der Platz sehr begrenzt ist und der Zugang auf einen Zugangspunkt beschränkt ist.
• Horizontal: Die horizontale Anordnung ist in ländlichen Gebieten üblicher, wo die Grundstücke größer sind. Das Rohr wird in Gräben verlegt, die normalerweise 1,0 bis 1,8 m (3 bis 6 Fuß) tief sind, abhängig von der Anzahl der Rohre in einem Graben. Im Allgemeinen sind pro Tonne Wärmepumpenkapazität 120 bis 180 m (400 bis 600 Fuß) Rohr erforderlich. Beispielsweise würde ein gut isoliertes Haus mit 185 m² (2000 Quadratfuß) normalerweise ein Drei-Tonnen-System benötigen, das 360 bis 540 m (1200 bis 1800 Fuß) Rohrlänge erfordert.
  Die gebräuchlichste horizontale Wärmetauscherkonstruktion besteht aus zwei Rohren, die nebeneinander im selben Graben verlegt werden. Andere horizontale Schleifenkonstruktionen verwenden vier oder sechs Rohre in jedem Graben, wenn die Landfläche begrenzt ist. Ein anderes Design, das manchmal bei begrenzter Fläche verwendet wird, ist eine „Spirale“ – was ihre Form beschreibt.

Unabhängig von der gewählten Anordnung müssen alle Rohrleitungen für Frostschutzlösungssysteme mindestens aus Polyethylen oder Polybutylen der Serie 100 mit thermisch verschmolzenen Verbindungen (im Gegensatz zu Steckverbindungen, Klemmen oder Klebeverbindungen) bestehen, um leckagefreie Verbindungen während der gesamten Lebensdauer zu gewährleisten Rohrleitungen. Bei ordnungsgemäßer Installation haben diese Rohre eine Lebensdauer von 25 bis 75 Jahren. Sie sind unempfindlich gegenüber den im Boden vorkommenden Chemikalien und verfügen über gute Wärmeleiteigenschaften. Die Frostschutzlösung muss für die örtlichen Umweltbehörden akzeptabel sein. DX-Systeme verwenden Kupferrohre in Kühlqualität.

Weder vertikale noch horizontale Schleifen beeinträchtigen das Landschaftsbild, solange die vertikalen Bohrlöcher und Gräben ordnungsgemäß verfüllt und gestampft (fest verdichtet) werden.

Bei horizontalen Schleifeninstallationen werden Gräben mit einer Breite von 150 bis 600 mm (6 bis 24 Zoll) verwendet. Dadurch bleiben kahle Flächen zurück, die mit Grassamen oder Rasen wiederhergestellt werden können. Vertikale Schleifen benötigen wenig Platz und führen zu weniger Rasenschäden.

Es ist wichtig, dass horizontale und vertikale Schleifen von einem qualifizierten Auftragnehmer installiert werden. Kunststoffrohre müssen thermisch verschmolzen sein und es muss ein guter Erd-Rohr-Kontakt bestehen, um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten, wie sie beispielsweise durch Tremie-Injektionen von Bohrlöchern erreicht wird. Letzteres ist besonders wichtig für vertikale Wärmetauschersysteme. Eine unsachgemäße Installation kann zu einer schlechteren Leistung der Wärmepumpe führen.

Überlegungen zur Installation

Wie Luftwärmepumpensysteme müssen Erdwärmepumpen von qualifizierten Auftragnehmern geplant und installiert werden. Wenden Sie sich an einen örtlichen Wärmepumpenlieferanten, um Ihre Ausrüstung zu entwerfen, zu installieren und zu warten, um einen effizienten und zuverlässigen Betrieb sicherzustellen. Stellen Sie außerdem sicher, dass alle Herstelleranweisungen sorgfältig befolgt werden. Alle Installationen sollten den Anforderungen von CSA C448 Serie 16 entsprechen, einem Installationsstandard der Canadian Standards Association.

Die gesamten Installationskosten von Erdquellensystemen variieren je nach standortspezifischen Bedingungen. Die Installationskosten variieren je nach Art des Erdkollektors und den Ausstattungsmerkmalen. Die Mehrkosten eines solchen Systems können durch Energiekosteneinsparungen über einen Zeitraum von nur 5 Jahren ausgeglichen werden. Die Amortisationszeit hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z. B. den Bodenbedingungen, den Heiz- und Kühllasten, der Komplexität von HVAC-Nachrüstungen, den örtlichen Versorgungstarifen und der zu ersetzenden Heizbrennstoffquelle. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Energieversorger, welche Vorteile die Investition in ein Erdstromsystem mit sich bringt. Manchmal wird für genehmigte Installationen ein kostengünstiger Finanzierungsplan oder ein Anreiz angeboten. Es ist wichtig, mit Ihrem Auftragnehmer oder Energieberater zusammenzuarbeiten, um eine Einschätzung der Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen in Ihrer Region und der möglichen Einsparungen zu erhalten.

Überlegungen zum Betrieb

Beim Betrieb Ihrer Wärmepumpe sollten Sie einige wichtige Dinge beachten:

• Optimieren Sie die Sollwerte der Wärmepumpe und des Zusatzsystems. Wenn Sie über ein elektrisches Zusatzsystem verfügen (z. B. Fußleisten oder Widerstandselemente im Kanal), stellen Sie sicher, dass Sie für Ihr Zusatzsystem einen niedrigeren Temperatursollwert verwenden. Dies trägt dazu bei, die Wärmemenge, die die Wärmepumpe Ihrem Zuhause liefert, zu maximieren und Ihren Energieverbrauch und Ihre Stromrechnungen zu senken. Ein Sollwert von 2 °C bis 3 °C unter dem Heiztemperatur-Sollwert der Wärmepumpe wird empfohlen. Fragen Sie Ihren Installationsunternehmer nach dem optimalen Sollwert für Ihr System.
• Minimieren Sie Temperaturrückschläge. Wärmepumpen reagieren langsamer als Ofensysteme und reagieren daher schwieriger auf starke Temperaturabfälle. Es sollten mäßige Rückschläge von nicht mehr als 2 °C eingesetzt werden oder es sollte ein „intelligenter“ Thermostat verwendet werden, der das System frühzeitig einschaltet, um eine Erholung nach dem Rückschlag zu erwarten. Fragen Sie auch hier Ihren Installateur nach der optimalen Absenktemperatur für Ihr System.

Überlegungen zur Wartung

Um sicherzustellen, dass Ihr System effizient und zuverlässig bleibt, sollten Sie die jährliche Wartung einmal im Jahr von einem qualifizierten Auftragnehmer durchführen lassen.

Wenn Sie über ein luftbasiertes Verteilungssystem verfügen, können Sie auch einen effizienteren Betrieb unterstützen, indem Sie Ihren Filter alle drei Monate austauschen oder reinigen. Sie sollten außerdem sicherstellen, dass Ihre Lüftungsschlitze und Register nicht durch Möbel, Teppiche oder andere Gegenstände blockiert werden, die den Luftstrom behindern könnten.

Betriebskosten

Die Betriebskosten einer Erdwärmeanlage liegen aufgrund der Brennstoffeinsparung in der Regel deutlich unter denen anderer Heizsysteme. Qualifizierte Wärmepumpeninstallateure sollten Ihnen Auskunft darüber geben können, wie viel Strom ein bestimmtes Erdwärmesystem verbrauchen würde.

Die relativen Einsparungen hängen davon ab, ob Sie derzeit Strom, Öl oder Erdgas nutzen, und von den relativen Kosten der verschiedenen Energiequellen in Ihrer Region. Durch den Betrieb einer Wärmepumpe verbrauchen Sie weniger Gas oder Öl, aber mehr Strom. Wenn Sie in einer Gegend wohnen, in der Strom teuer ist, können Ihre Betriebskosten höher sein.

Lebenserwartung und Garantien

Erdwärmepumpen haben im Allgemeinen eine Lebenserwartung von etwa 20 bis 25 Jahren. Dieser ist höher als bei Luftwärmepumpen, da der Kompressor thermisch und mechanisch weniger belastet wird und vor der Umgebung geschützt ist. Die Lebensdauer der Erdschleife selbst beträgt nahezu 75 Jahre.

Für die meisten Erdwärmepumpeneinheiten gilt eine einjährige Garantie auf Teile und Arbeit, und einige Hersteller bieten erweiterte Garantieprogramme an. Allerdings variieren die Garantien je nach Hersteller. Lesen Sie daher unbedingt das Kleingedruckte.

Zugehörige Ausrüstung

Modernisierung des Elektrodienstes

Im Allgemeinen ist es bei der Installation einer Luftwärmepumpe nicht erforderlich, die Stromversorgung zu modernisieren. Das Alter der Anlage und die gesamte elektrische Belastung des Hauses können jedoch eine Modernisierung erforderlich machen.

Für die Installation einer vollelektrischen Luftwärmepumpe oder einer Erdwärmepumpe ist normalerweise ein Stromanschluss von 200 Ampere erforderlich. Wenn Sie von einem Heizsystem auf Erdgas- oder Heizölbasis umsteigen, kann es erforderlich sein, Ihre Schalttafel zu modernisieren.

Zusatzheizsysteme

Luftwärmepumpensysteme

Luftwärmepumpen haben eine Mindestbetriebstemperatur im Freien und können bei sehr niedrigen Temperaturen einen Teil ihrer Heizleistung verlieren. Aus diesem Grund benötigen die meisten Luftheizungsanlagen eine zusätzliche Heizquelle, um die Innentemperaturen an den kältesten Tagen aufrechtzuerhalten. Auch beim Abtauen der Wärmepumpe kann eine Zusatzheizung erforderlich sein.

Die meisten Luftversorgungssysteme schalten sich bei einer von drei Temperaturen ab, die von Ihrem Installateur eingestellt werden können:

• Wärmebilanzpunkt: Die Temperatur, unterhalb derer die Wärmepumpe nicht mehr über genügend Leistung verfügt, um den Heizbedarf des Gebäudes allein zu decken.
• Ökonomischer Gleichgewichtspunkt: Die Temperatur, unterhalb derer das Verhältnis von Strom zu einem Zusatzbrennstoff (z. B. Erdgas) bedeutet, dass die Nutzung des Zusatzsystems kostengünstiger ist.
• Abschalttemperatur: Die minimale Betriebstemperatur für die Wärmepumpe.

Die meisten Zusatzsysteme lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

• Hybridsysteme: In einem Hybridsystem nutzt die Luftwärmepumpe ein Zusatzsystem wie einen Ofen oder Kessel. Diese Option kann bei Neuinstallationen eingesetzt werden und ist auch eine gute Option, wenn eine Wärmepumpe zu einem bestehenden System hinzugefügt wird, beispielsweise wenn eine Wärmepumpe als Ersatz für eine zentrale Klimaanlage installiert wird.
  Derartige Anlagen ermöglichen die Umschaltung zwischen Wärmepumpen- und Zusatzbetrieb je nach thermischem oder wirtschaftlichem Gleichgewichtspunkt.
  Diese Systeme können nicht gleichzeitig mit der Wärmepumpe betrieben werden – entweder läuft die Wärmepumpe oder der Gas-/Ölofen.
• Alle elektrischen Systeme: In dieser Konfiguration wird der Wärmepumpenbetrieb durch elektrische Widerstandselemente ergänzt, die sich in den Leitungen oder mit elektrischen Fußleisten befinden.
  Diese Systeme können gleichzeitig mit der Wärmepumpe betrieben werden und können daher in Balance-Point- oder Cut-Off-Temperaturregelungsstrategien eingesetzt werden.

Ein Außentemperatursensor schaltet die Wärmepumpe ab, wenn die Temperatur unter den voreingestellten Grenzwert fällt. Unterhalb dieser Temperatur arbeitet nur die Zusatzheizung. Der Fühler wird in der Regel so eingestellt, dass er bei der Temperatur abschaltet, die dem ökonomischen Gleichgewichtspunkt entspricht, oder bei der Außentemperatur, unterhalb derer es günstiger ist, mit der Zusatzheizung statt mit der Wärmepumpe zu heizen.

Erdwärmepumpensysteme

Erdwärmesysteme funktionieren unabhängig von der Außentemperatur weiter und unterliegen daher nicht den gleichen Betriebsbeschränkungen. Die Zusatzheizung liefert nur Wärme, die über die Nennleistung des Erdwärmegeräts hinausgeht.

Thermostate

Konventionelle Thermostate

Die meisten kanalisierten Einzelgeschwindigkeits-Wärmepumpensysteme für Privathaushalte sind mit einem „zweistufigen Heizen/einstufigen Kühlen“-Innenthermostat ausgestattet. Stufe eins fordert Wärme von der Wärmepumpe an, wenn die Temperatur unter den voreingestellten Wert fällt. Stufe zwei fordert Wärme aus der Zusatzheizung an, wenn die Innentemperatur weiterhin unter die gewünschte Temperatur fällt. Kanallose Luftwärmepumpen für Privathaushalte werden typischerweise mit einem einstufigen Heiz-/Kühlthermostat oder in vielen Fällen mit einem eingebauten Thermostat installiert, der über eine mit dem Gerät gelieferte Fernbedienung eingestellt wird.

Der am häufigsten verwendete Thermostattyp ist der „Set-and-Forget“-Typ. Der Installateur berät Sie vor der Einstellung der gewünschten Temperatur. Sobald dies erledigt ist, können Sie den Thermostat vergessen; Dadurch wird das System automatisch vom Heiz- in den Kühlmodus oder umgekehrt umgeschaltet.

Bei diesen Systemen werden zwei Arten von Außenthermostaten verwendet. Der erste Typ steuert den Betrieb des elektrischen Widerstands-Zusatzheizsystems. Dies ist derselbe Thermostattyp, der auch bei einem Elektroofen verwendet wird. Es schaltet verschiedene Heizstufen ein, wenn die Außentemperatur zunehmend sinkt. Dadurch wird sichergestellt, dass entsprechend den Außenbedingungen die richtige Menge an zusätzlicher Wärme bereitgestellt wird, was die Effizienz maximiert und Ihnen Geld spart. Der zweite Typ schaltet die Luftwärmepumpe einfach ab, wenn die Außentemperatur unter einen bestimmten Wert fällt.

Thermostatrückschläge bringen bei Wärmepumpensystemen möglicherweise nicht die gleichen Vorteile wie bei konventionelleren Heizsystemen. Abhängig vom Ausmaß der Absenkung und des Temperaturabfalls ist die Wärmepumpe möglicherweise nicht in der Lage, kurzfristig die gesamte Wärme zu liefern, die erforderlich ist, um die Temperatur wieder auf das gewünschte Niveau zu bringen. Dies kann bedeuten, dass die Zusatzheizung so lange in Betrieb ist, bis die Wärmepumpe „aufholt“. Dadurch verringern sich die Einsparungen, die Sie durch die Installation der Wärmepumpe erwartet hätten. Siehe Diskussion in den vorherigen Abschnitten zur Minimierung von Temperaturrückschlägen.

Programmierbare Thermostate

Programmierbare Wärmepumpenthermostate sind heute bei den meisten Wärmepumpenherstellern und deren Vertretern erhältlich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermostaten erzielen diese Thermostate Einsparungen durch Temperaturabsenkung während unbesetzter Zeiten oder über Nacht. Obwohl dies von den verschiedenen Herstellern auf unterschiedliche Weise erreicht wird, bringt die Wärmepumpe das Haus mit oder ohne minimale Zusatzheizung wieder auf das gewünschte Temperaturniveau. Für diejenigen, die mit Thermostatabsenkungen und programmierbaren Thermostaten vertraut sind, kann dies eine lohnende Investition sein. Zu den weiteren Funktionen einiger dieser elektronischen Thermostate gehören die folgenden:

• Programmierbare Steuerung, die dem Benutzer die Wahl zwischen automatischem Wärmepumpen- oder Nur-Lüfter-Betrieb je nach Tageszeit und Wochentag ermöglicht.
• Verbesserte Temperaturregelung im Vergleich zu herkömmlichen Thermostaten.
• Es sind keine Außenthermostate erforderlich, da der elektronische Thermostat nur bei Bedarf zusätzliche Wärme anfordert.
• Bei Zusatzwärmepumpen ist keine Außenthermostatsteuerung erforderlich.

Die Einsparungen durch programmierbare Thermostate hängen stark von der Art und Größe Ihres Wärmepumpensystems ab. Bei Systemen mit variabler Geschwindigkeit können Rückschläge dazu führen, dass das System mit einer niedrigeren Geschwindigkeit arbeitet, was den Verschleiß des Kompressors verringert und zur Steigerung der Systemeffizienz beiträgt.

Wärmeverteilungssysteme

Wärmepumpensysteme liefern im Allgemeinen im Vergleich zu Ofensystemen ein größeres Luftvolumen bei niedrigerer Temperatur. Daher ist es sehr wichtig, den Zuluftstrom Ihres Systems zu prüfen und zu prüfen, wie dieser mit der Luftstromkapazität Ihrer vorhandenen Kanäle verglichen werden kann. Wenn der Luftstrom der Wärmepumpe die Kapazität Ihrer vorhandenen Rohrleitungen überschreitet, kann es zu Lärmproblemen oder einem erhöhten Energieverbrauch des Ventilators kommen.

Neue Wärmepumpensysteme sollten nach bewährter Praxis ausgelegt werden. Handelt es sich bei der Installation um eine Nachrüstung, sollte das vorhandene Kanalsystem sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass es ausreichend ist.

Anmerkung:

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