Effizienzsteigerung einer Grundwasser-Wärmepumpe
Gebäudekühlung, Heizung und Warmwasser - Monitoring deckt Einsparpotential in Dresdener Wohngebäude auf
Das Haus
Das hier beschriebene Mehrfamilienhaus wurde 2009 am Elbhang in Dresden errichtet. Für die Energieversorgung ist es mit einer Grundwasser-Wärmepumpe der Firma Weider aus Österreich ausgestattet worden. Im gesamten Objekt wurden Fußbodenheizungen installiert, mit denen das Gebäude entsprechend der Außentemperatur beheizt oder gekühlt wird.
Die Funktionen Heizen und Kühlen wurden durch zwei separate Steuerungen organisiert. Die Warmwasserversorgung erfolgt nach wie vor mittels Frischwasserstationen, die in jeder einzelnen Wohnung eingebaut sind. Durch die bestehende Hydraulik des Heizungssystems werden die Rückläufe der Fußbodenheizung sowie der Frischwasserstationen zu einem Strang zusammengeführt. Angesichts dessen ergibt sich ein sensibles Anlagenverhalten.
Aufgabenstellung
Aufgrund ständig steigender Verbrauchs- bzw. Stromkosten ließen die Besitzer ein Gutachten erstellen. Dieses ergab für die Grundwasser-Wärmepumpe eine verhältnismäßig niedrige Jahresarbeitszahl (JAZ) von 2,7. Gewöhnliche JAZ liegen im Bereich von 3,8 bis 4,2. Ziel war es, die Ursachen des Mehrverbrauchs aufzudecken und den Energieverbrauch nachhaltig zu senken.
Lösung
Um die steuerungstechnischen und hydraulischen Knackpunkte in der Anlage eindeutig identifizieren zu können, wurde die Verschaltung der Anlage neu aufgenommen. Zusammen mit den Messergebnissen und Erkenntnissen aus dem vorangegangenen Gutachten konnten die Mängel in der Anlage schnell und eindeutig herausgestellt werden.
Darauf aufbauend wurde eine zentrale Regelung in das System integriert, welche die bestehenden Steuerungen der Wärmepumpe und der Kühlung ersetzt. Mit der neuen Technik ist es möglich, alle relevanten Temperaturen und Schaltzustände im System aufzuzeichnen. Mithilfe der Messung kann die Arbeitsweise der Anlage besser verstanden und optimiert werden. Z.B. konnte durch das Datenmonitoring die Rücklauftemperatur der Frischwasserstationen aufgezeichnet und ein deutlich über den Planungsvorgaben liegender Volumenstrom festgestellt werden. Der zuvor hohe Volumenstrom führte zu einer raschen Umwälzung des Pufferspeichers, wodurch die Wärmepumpe stündlich zur Temperierung gerufen wurde.
Aufgrund dieser Erkenntnis wurden die Frischwasserstationen kontrolliert und neu eingestellt. Daraufhin sank die Rücklauftemperatur im System, was zu einer sofortigen Verbesserung führte. Die Schaltintervalle der Wärmepumpe konnten von 24 auf 2,5 Zyklen pro Tag gesenkt werden.
Ergebnis
Durch die Erneuerung der Steuer- und Regelungstechnik konnte der Energieverbrauch der Anlage wesentlich verringert werden. Dank des Monitorings wurden Mängel sichtbar, die durch gezielte Eingriffe im Programmablauf abgestellt werden konnten. Die Schaltintervalle der Wärmepumpe wurden drastisch reduziert. Durch die angepasste Fahrweise von Umwälzpumpen und Mischern gibt es jetzt eine eindeutige Trennung zwischen Warmwasserbereitung, Gebäudekühlung und Heizbetrieb.
