VDI 4650 Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen
Die Richtlinienreihe VDI 4650 befasst sich mit Elektrowärmepumpen, insbesondere zur Versorgung von Wohngebäuden mit Wärme für Raumheizung und Trinkwarmwasserbereitung. Um den technischen Fortschritt (z.B. andere Kältemittel, andere Verdichtertechnologien, Leistungsregelung) für die Berechnung der Jahresarbeitszahl besser abzubilden, wurden auf Basis der Ergebnisse der Feldmonitoringprojekte des Fraunhofer ISE wichtige Erkenntnisse aus der Praxis in die Berechnungen übernommen. Die Richtlinie behandelt zusätzlich Themen wie Hocheffizienzpumpen, leistungsgeregelte Wärmepumpen, Trinkwassererwärmung (geändertes Berechnungsverfahren), Solarunterstützung, Kühlung, primärenergetische Bewertung sowie Anpassungen aufgrund geänderter europäischer Normen.
Fragen und Antworten zur Richtlinienreihe VDI 4650
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Die Inhalte von VDI-Richtlinien entstehen in Übereinstimmung mit der VDI 1000 und bilden den Konsens der Verkehrskreise ab. Sie gelten als anerkannte Regeln der Technik. Die Inhalte dieser FAQ dagegen sind rein informativ und haben nicht den Status anerkannter Regeln der Technik. Sie stellen insbesondere auch keine Rechtsberatung dar, sondern sollen als beispielhafte Fallbesprechungen Hilfestellungen für Richtlinienanwender geben. Sie können nicht die eingehende Rechtsberatung durch eine hierzu berufene Person ersetzen und sind nicht als zusätzliche oder über die Richtlinieninhalte hinausgehende Festlegungen zu verstehen.
Antwort:
VDI 4650 Blatt 1 bilanziert die Bereitstellung von Energie zur Trinkwassererwärmung am Verflüssiger der Wärmepumpe. Speicher- und Verteilverluste müssen daher zum Nutzwärmebedarf addiert werden. Die Verluste durch die Anbindungsleitungen der dezentralen Wärmeübertrager sind planerisch zu ermitteln, sie werden dem Anteil der Trinkwassererwärmung zugerechnet und gehen in die Gesamtjahresarbeitszahl ein. Gleiches gilt für Zirkulationsleitungen. Die Aufwände für die Ladepumpe und gegebenenfalls für die Zirkulationspumpe gehen nicht in die Bilanz ein (siehe Bild 1 in VDI 4650 Blatt 1 Ausgabe März 2019).
Antwort:
VDI 4650 Blatt 1 bilanziert die Bereitstellung von Energie zur Trinkwassererwärmung am Verflüssiger der Wärmepumpe. Speicher- und Verteilverluste müssen daher zum Nutzwärmebedarf addiert werden. Verluste der Zirkulation sind planerisch zu ermitteln, sie werden dem Anteil der Trinkwassererwärmung zugerechnet und gehen in die Gesamtjahresarbeitszahl ein. Der Aufwand für die Zirkulationspumpe geht nicht in die Bilanz ein (siehe Bild 1 in VDI 4650 Blatt 1 Ausgabe März 2019).
Antwort:
Zur Bewertung von bivalenten Wärmepumpenanlagen wird der Leistungsanteil als Eingangsgröße für Tabelle 28 benötigt. Der Leistungsanteil ξ ist der Quotient aus der Leistung der Wärmepumpe und dem gesamten Leistungsbedarf der Anlage für Heizung, Warmwasser und sonstige Verbraucher. Diese Daten sind bei Norm-Außentemperatur zu ermitteln. Erforderlich ist hier die tatsächlich verfügbare Leistung der Wärmepumpe im Tagesmittel (Nettoleistung). Hierbei ist die fehlende Leistung während der Sperrzeiten zu berücksichtigen. Die Nettoleistung ist ein 24stel der deklarierten Leistung der Wärmepumpe multipliziert mit der verfügbaren täglichen Betriebszeit.
Beispiel:
Die deklarierte Leistung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe bei Norm-Außentemperatur beträgt 8 kW. Die Wärmepumpe wird täglich 6h gesperrt, damit sind im Tagesmittel 6 kW verfügbar. Bei einem Leistungsbedarf der Anlage von 10 kW ist der Leistungsanteil ξ = 60%. Tabelle 28 liefert für die parallele Betriebsweise einen Deckungsanteil α = 0,98.
Nettoleistung: 8kW * (24 h-6 h)/24h= 6 kW
Leistungsanteil ξ: 6 kW/10 kW = 60%
Deckungsanteil α aus Tabelle 28: 0,98
Antwort:
Die Tabelle 29 zeigt Temperaturbedingungen verschiedener Heizkurven bei unterschiedlichen Außentemperaturen. Sie dient zur Bestimmung der Vorlauftemperatur ?Tvorl am Abschaltpunkt der Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Außentemperatur von bivalenten Wärmepumpen-Anlagen. Diese Temperatur ist Grundlage der Jahresarbeitszahl-Berechnung (SCOP) und darf 55°C nicht überschreiten. Die typischen Systemtemperaturen für Altanlagen (70°C/55 °C) sind vollständig dargestellt, insofern enthält die Tabelle 29 auch Werte, die zur weiteren Berechnung der SCOP der Wärmepumpe nicht verwendet werden dürfen.
Antwort:
Eine Extrapolation von Werten ist nicht zulässig, da die Tabellenwerte teilweise empirisch ermittelt wurden und damit außerhalb der Tabellenbereiche nicht abgesichert sind. Die Tabellenwerte wurden durch unterschiedliche Untersuchungen auf Plausibilität überprüft. Innerhalb der Tabellen sind lineare Interpolationen zulässig.
Antwort:
Die DIN 1988 und gleichermaßen die DVGW W551 fordern aus hygienischen Gründen eine Wassertemperatur von 60°C im Speicher und eine tägliche vollständige Aufwärmung der Vorwärmstufen auf 60°C. In Ausnahmefällen kann davon abgewichen werden, wenn es sich um sogenannte Kleinanlagen in Ein- und Zweifamilienhäusern handelt oder Anlagen, die ein Trinkwasserspeichervolumen von weniger als 400 Litern und einen Wasserinhalt von weniger als 3 Litern in jeder Rohrleitung zwischen dem Abgang Trinkwassererwärmer und Entnahmestelle haben. Zentrale Trinkwassererwärmer mit hohem Wasseraustausch, bei denen ein Wasseraustausch des Speichers innerhalb von 3 Tagen erfolgt, dürfen ebenfalls mit einer empfohlenen Wassertemperatur von mindestens 50°C betrieben werden. Da die VDI 4650 Blatt 1 überwiegend für die Berechnung von Kleinanlagen angewendet wird, ist eine Temperatur von 50°C gewählt worden.
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