Programm Dokumentation/Wärmepumpe

Der Dialog Wärmepumpen Verwaltung stellt die Wärmepumpen des Projekts aus dem Katalog zusammen und beschreibt jede einzelne im Detail. Verwaltung und Detailansicht bilden einen einzigen Dialog: oben die beiden Listen, darunter die Angaben der markierten Zeile. Gerechnet wird mit den Kennlinien des Geräts: Für jede Stunde werden Wärmeleistung und Leistungszahl zwischen den Stützstellen interpoliert.

Warum Quellen- und Vorlauftemperatur die Leistungszahl bestimmen und was Bivalenz und Booster fachlich bedeuten, steht unter Grundlagen/Wärmepumpe; diese Seite zeigt, wie EPOS-Plan die Wärmepumpe einbindet und rechnet.

Einbindung in EPOS-Plan

Eine Wärmepumpe rechnet mit, wenn drei Dinge zusammenkommen: ein Projektgerät mit Kennlinien, ein Platz in der Kaskade der Simulation und eine Wärmesenke. In der Reihenfolge der Bedienung:

1. Gerät ins Projekt holen – auf der Startseite öffnet im Reiter Energieerzeuger die Kachel Wärmepumpe die Wärmepumpen Verwaltung; den Katalog pflegt Administration → Wärme- und Kälteerzeugung → Wärmepumpen. In das Projekt übernehmen legt aus dem Katalogsatz ein Projektgerät mit eigenen Kennlinien an.
2. Gerät beschreiben – in der Detailansicht der Wärmepumpentyp (nur Sole-Wasser und Wasser-Wasser haben eine wählbare Quelle), die Leistung im Feld Heizstab und unter Auslegung für Verteilung der Vorlauf: Er wählt die Kennlinie, mit der gerechnet wird.
3. Betrieb festlegen – Konfiguration…: Heizstab, Sperrzeit, bivalenter Betrieb, Energieträger, Kühlbetrieb.
4. Kaskade – Simulation Konfiguration (Startseite, Reiter Simulation, Knopf Simulation Konfiguration...; ebenso Menü Projekt → Simulation…, Schritt ① Konfiguration): Die Karte der Wärmepumpe steht auf einem der vier Plätze der Kaskade – ein Platz je Erzeugerart, die Reihenfolge ist die der Direktdeckung jeder Stunde. ▲ und ▼ ordnen, Konfiguration speichern schreibt die Reihenfolge. Eine noch nie gespeicherte Kaskade schlägt die Seite mit den angelegten Erzeugern in der Folge der Ladeprioritäten Solarthermie, Wärmepumpe, BHKW, Heizkessel vor – die Wärmepumpe steht dann vor BHKW und Kessel (Fallstricke).
5. Chips der Karte – ein Doppelklick öffnet Quelle, Senke, WP-Prio und den Betriebsmodus (Einstellungen der Simulation). Einen Pufferspeicher lädt die Wärmepumpe nur, wenn er in ihrer Wärmesenke als Ziel steht.
6. Heizkreis koppeln (wahlweise) – unter Weitere Einstellungen die Anlagenkopplung auf Heizkreis (AK1), am Gebäude Übergabe rechnen (statt idealer Regelung): Dann wählt die Wärmepumpe ihre Kennlinie je Stunde am gerechneten Vorlauf.

Einbindung einer Wärmepumpe mit Spitzenkessel

Quelle
Luft, Erdreich, Puffer

→

1 · Wärmepumpe A
Kaskade Platz 1

Speicher 1
1 000 l, lädt und entlädt

Heizstab
wahlweise, schließt die Stufe ab

offener Rest→

2 · Kessel 1
Platz 2, Spitzenlast

→

Verbraucher
Heizkreis, Warmwasser

Prinzipbild. Die Quelle speist nur die Wärmepumpe. Wärmepumpe A, Speicher 1 und – wenn eingeschaltet – der Heizstab rechnen als eine Stufe Stunde für Stunde; Kessel 1 lädt keinen Speicher und deckt danach an seinem Platz, was offen bleibt.

Beispiel

Beispielanlage A: Mehrfamilienhaus mit 12 Wohnungen, Heizlast 45 kW bei −12 °C, 80 MWh Heizwärme und 20 MWh Trinkwarmwasser im Jahr, Heizkörper 55/45 °C, Photovoltaik 30 kWp, Stromspeicher 20 kWh. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe A mit rund 25 kW bei A−7/W55 arbeitet mit Kessel 1 (50 kW, Brennwert) als Spitzenlast und Speicher 1, einem Pufferspeicher von 1 000 l.

Dialog	Feld	Wert	Warum
Detailansicht	Wärmepumpentyp	Luft-Wasser	die Quelle ist damit fest die Außenluft der Klimaregion
Detailansicht, Auslegung für Verteilung	Vorlauf / Rücklauf	55 / 45 °C	Heizkörper 55/45 °C; gerechnet wird mit der Kennlinie für 55 °C. Ein leerer Rücklauf stünde ebenfalls auf 45 °C, vorbelegt mit Vorlauf − 10 K
Konfiguration	Heizstab mitrechnen	aus	die Spitze soll Kessel 1 decken; ein eingeschalteter Heizstab käme vor ihm zum Zug (Zusammenspiel)
Konfiguration	Bivalenter Betrieb	aus	monovalent gerechnet; der Kessel ergänzt ohnehin jede Stunde. Alternativbetrieb oder Teilparallelbetrieb schalteten die Wärmepumpe unter der Bivalenztemperatur ab
Pufferspeicher im Projekt	Bezeichner:, Gesamtvolumen [l]:, Vorlauf [°C]: / Rücklauf [°C]:, Verwendung:	Speicher 1, 1 000, 55 / 45, Heizung	nutzbar 1 000 l · 1,16 Wh/(l·K) · 10 K ≈ 11,6 kWh; der Speicher bedient nur den Heizkreis, das Warmwasser deckt die Wärmepumpe direkt (Pufferspeicher: Beispiel)
Simulation Konfiguration	Kaskade	Platz 1 Wärmepumpe, Platz 2 Heizkessel	die Vorwahl einer neuen Kaskade stellt den Kessel auf Platz 1: Karte der Wärmepumpe mit ▲ nach vorn, dann Konfiguration speichern
Simulation Konfiguration	Gruppe Stromerzeuger / Energiespeicher	Photovoltaik / Stromspeicher	die Vorwahl setzt beide; ohne Photovoltaik hätte die Variante PV-optimiert keinen Überschuss
Wärmesenke - Wärmepumpe A	Rang 1 / Rang 2	Heizkreis (direkte Deckung des Bedarfs) mit Beides (Warmwasser zuerst) / Pufferspeicher Heizung, Speicher 1, Ladeprio nach Vorgabe (20)	deckt zuerst direkt und lädt Speicher 1 mit dem Überschuss; als einziger Lader füllt sie ihn bis zur Abschaltschwelle 95 %
Betriebsmodus - Wärmepumpe A	Leistungssteuerung der Wärmepumpe	Laufzeitoptimiert - maximale Leistung (Vorgabe)	volle Leistung, der Überschuss über den Bedarf lädt Speicher 1. Variante PV-optimiert - Überschuss nur mit PV-Strom: lädt nur mit PV-Überschuss und arbeitet sonst leistungsoptimiert
Simulation Konfiguration, Weitere Einstellungen	Anlagenkopplung:	aus	gerechnet wird das ganze Jahr mit 55 °C; als Variante Heizkreis (AK1) mit Heizkurve am Gebäude

Was herauskommt und wo es steht. Der Ergebnisreiter Wärmepumpe zeigt von oben nach unten Wärmebedarfsdeckung, Wärmeproduktion WP, Restwärmebedarf, den Strom von Wärmepumpe und Heizstab mit der Jahresarbeitszahl WP und der Jahresarbeitszahl mit Heizstab, dann die Modultabelle je Wärmepumpe mit der Spalte JAZ und die Speichertabelle, dann die Jahresganglinien auf den Unterreitern Wärmeproduktion, Stromverbrauch und – wenn der Lauf Speichertemperaturen führt – Speichertemperaturen, am Ende unter Auslegung den Bivalenzpunkt, die durchschnittlichen Vollbenutzungsstunden und die Minimale Spitzenkesselleistung mit dem Bild Leistung über Außentemperatur. Das Modell unter Zusammenspiel lässt für Anlage A eine Deckung um 95 % erwarten, den Rest von rund 5 MWh deckt Kessel 1. Weil Kessel 1 keinen Speicher lädt, rechnet er erst nach der Stufe der Wärmepumpe: Bivalenzpunkt und Minimale Spitzenkesselleistung messen den Rest vor ihm und sind damit genau seine Auslegungsgrößen (Fallstricke).

Jahresarbeitszahl. Die Jahresarbeitszahl WP ist die Wärmeproduktion der Wärmepumpe geteilt durch ihren Strom, samt dem Mehrstrom aus Takten. Die Jahresarbeitszahl mit Heizstab zählt die Wärme des Heizstabs in den Zähler und seinen Strom in den Nenner – die Bilanzgrenze der Anlage nach VDI 4650. Weil der Heizstab so viel Wärme abgibt, wie er Strom aufnimmt, sinkt sie, je mehr er deckt; ohne Heizstab sind beide Zahlen gleich. Die Jahresarbeitszahl mit Heizstab steht auch im Bericht, als Jahresarbeitszahl (JAZ) Wärmepumpe mit Heizstab. Die Spalte JAZ der Modultabelle rechnet je Modul ohne Heizstab; der Schalter Heizstab in die JAZ einrechnen über der Tabelle nimmt den Heizstab des Moduls dazu, der Spaltenkopf heißt dann JAZ mit Heizstab. Der Schalter gilt nur für die Ansicht. Ohne Strom steht statt einer Zahl ein Strich.

Variante Booster

Das Booster-Konzept rechnet EPOS-Plan mit zwei Wärmepumpen und einem gemeinsamen Puffer:

• Wärmepumpe A heizt: Senke Rang 1 Heizkreis mit nur Heizwärme, Rang 2 Pufferspeicher Heizung auf Speicher 1 mit Temperaturpaar, etwa 45/35 °C.
• Wärmepumpe B (Wärmepumpentyp Sole-Wasser oder Wasser-Wasser, sonst ist die Quelle nicht wählbar) nimmt als Quelle Pufferspeicher mit Speicher 1 und liefert über Heizkreis mit nur Warmwasser und eigenem Vorlauf, etwa 60 °C, das Trinkwarmwasser. Die Karte von B zeigt dann Booster: Ihre Quelltemperatur folgt stündlich dem Ladezustand von Speicher 1, sie rechnet nach dem Erzeuger, der ihn lädt, und ihre Entnahme wird diesem gutgeschrieben. Über dem obersten und unter dem untersten Stützpunkt ihrer Kennlinie gilt der Randwert; der Lauf meldet die Stunden. Mit nur Warmwasser behält B auch bei Anlagenkopplung ihren Vorlauf.

Zusammenspiel mit anderen Technologien

Die Wärmepumpe rechnet immer in der Speicherstufe: einer gemeinsamen Stundenschleife mit ihren Speichern und mit jedem Erzeuger, der einen Pufferspeicher lädt oder als Quelle nutzt. In jeder Stunde läuft dieselbe Folge: Speicher entladen vorab, die Erzeuger der Stufe decken in der Reihenfolge der Kaskade, Speicher laden nach Ladeprio, Speicher geben den Rest ab, zuletzt der Heizstab. Ein Erzeuger ohne Speicherbeteiligung – etwa ein Kessel mit reiner Direktsenke – rechnet an seinem Kaskadenplatz vor oder nach dieser ganzen Stufe (Berechnung: Simulationsablauf).

Technik	Wirkung auf die Wärmepumpe	Wirkung der Wärmepumpe	So rechnet EPOS-Plan
Heizkessel	übernimmt, was sie in der Stunde offen lässt, unter der Bivalenztemperatur alles	je mehr Leistung sie bei Kälte hat, desto weniger Kesselstunden	Reihenfolge der Kaskadenplätze; in einer neuen Kaskade setzt die Vorwahl den Kessel vor die Wärmepumpe (Fallstricke). Ein Kessel ohne Puffersenke hinter der Wärmepumpe bekommt den Rest nach Speichern und Heizstab; mit Puffersenke rechnet er in derselben Stundenschleife an seinem Platz. Alternativbetrieb und Teilparallelbetrieb schalten die Wärmepumpe nach der Außentemperatur ab, Parallelbetrieb rechnet wie monovalent.
Heizstab	deckt den Rest bis zu seiner Leistung, Wärme gleich Strom	zählt zu ihrer Deckung; seine Wärme und sein Strom gehen in die Jahresarbeitszahl mit Heizstab ein, nicht in die Jahresarbeitszahl WP	letzter Schritt der Speicherstufe, nach allen Erzeugern der Stufe und den Speichern – vor einem Kessel, der ohne Puffersenke hinter der Wärmepumpe steht; Heizung und Warmwasser, Warmwasser zuerst. Sperrzeit und Bivalenzabschaltung halten ihn nicht an.
Pufferspeicher, Solarthermie	nimmt ihren Überschuss auf und gibt ihn später ab	lädt ihn je nach Betriebsmodus	Geladen wird nur ein Speicher aus ihrer Wärmesenke. Vorgabe-Ladeprio 20: nach der Solarthermie (10), vor BHKW (30) und Kessel (40); der Kaskadenplatz entscheidet nur bei gleicher Ladeprio. Lädt eine Solarthermie denselben Puffer vorrangig, lädt die Wärmepumpe ihn ohne eingetragene nachrangige Schwelle nur bis 30 %.
Photovoltaik, Stromspeicher	PV-Strom deckt Wärmepumpe und Heizstab wie jeden Verbrauch; der Stromspeicher entlädt in die Restlast	hebt den Eigenverbrauch	PV-optimiert lädt zusätzlich höchstens so viel, wie der vorab bestimmte PV-Überschuss (PV-Ertrag minus übriger Strombedarf) mal COP zulässt. Die Ladepriorität Bei PV-Überschuss: gilt nur in diesem Modus.
Gebäude, Heizkreis	mit Heizkreis (AK1) bestimmt der gerechnete Vorlauf die Kennlinie der Stunde; in Stunden mit Heizsollwert aus – etwa außerhalb der Heizperiode, die der Reiter Konditionierung des Gebäudes festlegt – fordert das Gebäude keine Heizwärme	ohne Heizkurve fährt das Gebäude den höchsten projektierten Vorlauf der Erzeuger im Heizkanal	zwischen zwei Vorlaufstufen linear interpoliert; unter der untersten die unterste, über der obersten die oberste Kennlinie, bei verbotener Extrapolation dort Abbruch; braucht kein gekoppeltes Gebäude Heizwärme, die Kennlinie des Vorlaufs an der Anlage. Gilt für Module mit Heizwärme.
Kühlung	ein reversibles Gerät kühlt an Tagen, an denen der Kältebedarf den Heizbedarf übersteigt	an diesen Tagen ruht ihr Heizkanal, Warmwasser bleibt	Kühlung: Kühlbetrieb der Wärmepumpe

Jahresdauerlinie der Wärmelast, Beispielanlage A

Wärmelast in kW, größte Säule 47 kW

47

0

30

0,5

25

1

21

1,5

19

2

16

2,5

14

3

12

3,5

10

4

8

4,5

6

5

4

5,5

2,3

6

2,3

6,5

2,3

7

2,3

7,5

2,3

8

2,3

8,5

Stunden des Jahres in Tausend, nach Wärmelast geordnet

Wärmepumpe AKessel 1

Beispielwerte, gerundet: vereinfachtes Modell der Anlage A, kein Ergebnis von EPOS-Plan. Die Wärmepumpe deckt rund 95 % der Jahreswärme, Kessel 1 den Rest in rund 630 Stunden unterhalb von etwa −1,5 °C.

Fallstricke

• Kessel vor der Wärmepumpe. Solange die Kaskade nicht von Hand gepflegt ist, schlägt die Konfiguration die Wärmepumpe vor BHKW und Kessel vor. In einer von Hand gepflegten Kaskade bleibt die Reihenfolge, die Sie gesetzt haben; steht der Kessel dort vor der Wärmepumpe, deckt er zuerst, soweit seine Leistung reicht, und die Wärmepumpe bekommt nur den Rest; geladen wird weiter nach Ladeprio. Die Übersicht des Ergebnisses nennt die Kaskade des Laufs über der Wärmespalte. Abhilfe: Karte der Wärmepumpe mit ▲ vor den Kessel schieben, Konfiguration speichern.
• Nicht in der Kaskade. Eine Wärmepumpe ohne Kaskadenplatz rechnet nicht; nach dem Lauf nennt eine Meldung über der Ergebnisübersicht die Anlage. Abhilfe: verfügbare Karten einblenden, + aufnehmen, Konfiguration speichern. Nach dem ersten Aufnehmen, Entfernen oder Verschieben gilt die Reihenfolge als von Hand gepflegt, und neue Erzeuger kommen nicht mehr von selbst hinein – auch kein Heizkessel; Automatik wieder übernehmen hebt das auf.
• Bivalenzpunkt und Spitzenkesselleistung messen den Rest der Speicherstufe – den offenen Bedarf nach der Wärmepumpe, den Speichern und den übrigen Erzeugern derselben Stundenschleife, der Bivalenzpunkt vor, die Minimale Spitzenkesselleistung nach dem Heizstab. Ein Kessel ohne Puffersenke hinter der Wärmepumpe rechnet erst danach und geht nicht ein – beide Werte sind dann genau seine Auslegungsgrößen. Lädt der Kessel einen Puffer, deckt er in derselben Stundenschleife mit, und beide Werte messen den Rest nach ihm.
• Parallelbetrieb ändert nichts. Der Kessel ergänzt ohnehin jede Stunde; rechenwirksam sind nur Alternativbetrieb und Teilparallelbetrieb. Die Vorbelegung 0 °C der Bivalenztemperatur gilt wörtlich; im Alternativbetrieb nennt das Protokoll sie.
• Sperrzeit über Mitternacht. Ein Sperrfenster läuft über Mitternacht in den Folgetag; gesperrt ist jede Stunde, deren Beginn im Fenster liegt. Den Heizstab hält ein Fenster nur an, wenn bei ihm Heizstab mitgesperrt gesetzt ist.
• Warmwasser auf der Heizkennlinie. Ein Modul rechnet je Stunde mit einer Kennlinie: mit Beides auch das Warmwasser auf dem Vorlauf der Heizung bzw. dem gerechneten Heizkreisvorlauf. Für einen höheren Warmwasservorlauf braucht es ein eigenes Modul mit nur Warmwasser (Booster).
• Vorlaufwahl ablesen. Wählt die Wärmepumpe ihre Kennlinie am gerechneten Vorlauf (Heizkreis (AK1)), hält der Lauf je Wärmepumpe fest, in wie vielen Stunden der gerechnete Vorlauf jeder Vorlaufstufe ihres Kennfelds am nächsten lag und in wie vielen Stunden der gerechnete Vorlauf unter der untersten oder über der obersten Stufe lag. Der Bericht zeigt diese Zahlen im Abschnitt Heizkreis und Übergabe je Wärmepumpe, dazu als Kennzahlen Stunden unter der untersten Kennlinienstützstelle und Stunden über der obersten Kennlinienstützstelle. Die Stunden darunter rechnen mit der untersten Kennlinie, die Stunden darüber nach der Regel unter Extrapolation. Viele Stunden darunter zeigen, dass das Kennfeld keine Stufe für den niedrigen Vorlauf der Heizkurve führt; die Leistungszahl dieser Stunden ist dann vorsichtig gerechnet.
• Quelle unbemerkt Außenluft. So rechnen Luft-Wasser-Wärmepumpen immer, Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen ohne gewählte Quelle und solche mit einer CSV-Datei, die beim Lauf fehlt oder keine 8 760 Werte hat. Der Chip Quelle: zeigt, was eingestellt ist.
• Kennlinie zu kurz. Unter dem untersten Stützpunkt verlängert der Lauf linear (Hinweis im Protokoll), über dem obersten gilt dessen Wert; eine Luft-Wasser-Kennlinie sollte bis zur tiefsten Außentemperatur der Klimaregion reichen. Ohne Kennlinie für den gewählten Vorlauf bricht der Lauf ab.
• Betriebsstunden sind Vollbenutzungsstunden. Die Spalte Betriebsstunden [h/a] zählt Wärme geteilt durch Stundenleistung. Abtauverluste rechnet EPOS-Plan nicht; es gilt das Kennfeld.
• Takten nur mit Mindestleistung. Führt der Katalogsatz eine Mindestleistung, taktet das Gerät in jeder Stunde, deren Wärme darunter bleibt: Die Leistungszahl sinkt nach EN 14825 mit dem Teillastkoeffizienten C_d (leer 0,9), der Mehrstrom geht in Strombedarf und Jahresarbeitszahl, und die Modultabelle des Reiters Wärmepumpe nennt Starts und Mehrstrom Takten. Ohne Mindestleistung moduliert das Gerät bis null ohne Verlust. Ein überdimensioniertes Gerät zeigt hier in der Übergangszeit viele Starts – ein Hinweis auf einen Pufferspeicher oder ein kleineres Gerät. Im Kühlbetrieb gilt dasselbe für die Kälte.
• Zwischen zwei Vorlaufstufen interpoliert der Lauf Heizleistung und Leistungszahl linear über den Vorlauf, die elektrische Leistung folgt als Heizleistung durch Leistungszahl; im Kühlbetrieb gilt dasselbe zwischen zwei Kühl-Vorläufen. Die Lesart lehnt sich an VDI 4650 Blatt 1 und DIN EN 14825 an.
• Nicht gerechnet wird der Rücklauf der Wärmepumpe.

Eingaben

Auswahl: Projekt und Katalog

Der Dialog Verwaltung Wärmepumpen hat drei gerahmte Bereiche übereinander: Im Projekt (oben), Katalog (Datenbank) und Gewählter Satz. Die Trennlinie zwischen den beiden Listen lässt sich ziehen; die Aufteilung wird je Dialog gemerkt. Beide Listen kennen die Mehrfachwahl mit Kästchen und mit dem Kästchen im Spaltenkopf; die Knöpfe eines Bereichs wirken auf die gewählten Zeilen. Ein Doppelklick oder Enter auf einer Katalogzeile übernimmt sie in das Projekt. Der Stift in einer Zeile öffnet den Satz zum Bearbeiten – in der Projektliste die Projektkopie, in der Katalogliste den Katalogsatz; ein gesperrter Katalogsatz ist nur lesbar, bis das Schloss aufgehoben ist. Auf kleinen Bildschirmen (iPad) werden die Elemente kompakter, Rollbalken erscheinen nur dort, wo sie nötig sind.

Die gemeinsame Bedienung — Spalten…, Mehrfachwahl, Vergleichen…, Übernehmen, Rückweg und die Zeile Gewählter Satz — steht unter Gerätekataloge: Katalogauswahl im Projektdialog. Die Wärmepumpe hat zwei Besonderheiten: Es gibt kein Vergleichen… und kein Neu… im Dialog (beides liegt im Katalogeditor, den Bearbeiten… eines einzelnen ungesperrten Katalogsatzes öffnet), und die Kopfleiste Im Projekt führt zusätzlich Umstellen.

Wärmepumpen Verwaltung – Bildschirmfoto mit Beispieldaten.

• Im Projekt – die Wärmepumpen des Projekts mit Hersteller, Typ, Leistung, Vorlauf, Rücklauf und Betriebsart. Aus dem Projekt entfernen nimmt die gewählten Zeilen aus der Liste; die Projektkopie wird erst mit OK gelöscht. Bearbeiten… öffnet die Projektkopien der gewählten Wärmepumpen. In die Datenbank übernehmen… legt aus den gewählten Projektsätzen neue Katalogsätze unter neuem Namen an oder überschreibt deren Ursprungssatz (nur, wenn er nicht gesperrt ist); die Rückfrage zeigt als Vorschau die Abweichungen. Ein Name, der im Katalog schon vergeben ist, wird abgelehnt. Beide Kennlinien gehen mit; Betriebsart, Temperaturen, Bivalenz, Heizstab, Sperrzeiten, Quellfelder, Einbindung und Senken bleiben im Projekt.
• Katalog (Datenbank) – Suchfeld Suche über alle Spalten: (mit den Platzhaltern * und ?) und Trefferzahl; Spalten Hersteller, Modell, Quelle, $P_{\mathrm{N}}$, VL min, VL max, Zuheizung, Kühlleistung und COP A2/W35. Die Spaltenköpfe sortieren und filtern, Spalten… wählt die angezeigten Spalten, und ein farbiger Punkt im Projekt verwendet kennzeichnet Katalogzeilen, die im Projekt stehen. In das Projekt übernehmen legt von den gewählten Katalogsätzen je eine Projektkopie an; die Zeile im Projekt bleibt mit dem Katalogsatz verknüpft. Die Fußleiste führt das Schloss (Schloss setzen…/Schloss aufheben…), Löschen und Bearbeiten…; ein einzelner ungesperrter Katalogsatz öffnet dabei den Katalogeditor. Löschen entfernt die gewählten Katalogsätze nach einer Rückfrage für alle Projekte. Gesperrte Katalogsätze (Auslieferungssätze) sind nur lesbar, bis das Schloss aufgehoben ist. Beim Übernehmen entsteht stets eine projekteigene Kopie samt Heiz- und Kühlkennlinie; Katalogsätze samt Kennlinien lassen sich nach VDI 3805 einlesen (Gerätekataloge: Import). Bei mehreren gewählten Sätzen öffnet Bearbeiten… die Mehrfachbearbeitung (‹ 1 von n ›), in der für alle gewählten setzen einen Wert in allen gewählten Sätzen einträgt; gespeichert wird in einem Zug – alle Sätze oder keiner.
• Umstellen – die Schaltfläche in der Kopfleiste der Projektliste stellt die im Projekt gewählte Anlage auf den im Katalog gewählten Satz um: Stammdaten, Vorlaufstufen und Kennlinien werden nachgezogen, die Leistung des Heizstabs kommt aus dem neuen Katalogsatz. Sperrzeit, Bivalenz, der Schalter Heizstab mitrechnen und die Kosten der Zeile bleiben erhalten. Die Schaltfläche ist frei, sobald in beiden Listen je eine Zeile gewählt ist; eine zusätzliche Zeile entsteht dabei nicht.
• Gewählter Satz – zugeklappt zeigt er die Marke Projektsatz oder Katalogsatz, den Namen und die Kenndaten; aufgeklappt die Kenndaten und die Kennlinie (COP und Leistung), beim Projektsatz dazu die Kostenknöpfe und Anlage…. Bearbeiten rechts öffnet den Satz als Überlagerung in voller Höhe mit allen Feldern, OK speichert, Abbrechen verwirft alle Eingaben der Überlagerung samt den Anlagenfeldern. Anlage… öffnet beim Projektsatz die Anlagendaten (Betriebsart, Temperaturen, Sperrzeit, Heizstab) als Überlagerung; OK übernimmt sie, Abbrechen setzt sie auf den Stand beim Öffnen zurück. Eine einzeln übernommene Zeile öffnet Anlage… sofort, und OK des Dialogs hält bei einer neuen, noch nicht bestätigten Zeile an und öffnet ihre Anlage. Vor jedem Zeilenwechsel werden die Angaben geprüft; ein Mangel hält die Wahl an und wird über den Listen mit Zeile und Feld benannt.

Katalog und Kennfeld

• Katalogfilter – die Spalten der Katalogliste und ihre Filter beschreibt Auswahl: Projekt und Katalog. Katalogsätze samt Kennlinien lassen sich nach VDI 3805 einlesen (Gerätekataloge: Import).
• Wärmepumpen Kenndaten – Name, Hersteller, Beschreibung, Wärmepumpentyp, Leistungsstufen, Aufstellung, Baujahr, Nennleistung, Heizstab (kW), Kühlleistung, Mindestleistung, Teillastkoeffizient C_d und Modulkosten des Projektgeräts; bearbeitet wird die Projektkopie, nicht der Katalogsatz. Mindestleistung und C_d stehen nur lesend da; sie kommen aus dem Katalog (Takten). Der Wärmepumpentyp entscheidet über die Quelle: Luft-Wasser rechnet immer mit der Außenluft. Die Knopfzeile darüber führt zu Investitionskosten…, Betriebskosten…, Energiekosten… und Konfiguration….
• Kenndaten Kennlinien – die Registerkarten COP und Leistung zeigen zu jeder Quellentemperatur die Leistungszahl und die Wärmeleistung; das Kennfeld führt je Vorlaufstufe eine Kennlinie. Der Lauf interpoliert je Stunde linear zwischen den Stützstellen der Quellentemperatur. Führt das Projekt für dieses Gerät keine eigenen Kennlinien, zeigt der Dialog die des gleichnamigen Katalogsatzes und bietet Kennlinien aus dem Katalog übernehmen an; gerechnet wird ausschließlich mit den Kennlinien des Projekts.
• Kennliniendaten Ansicht/Bearbeiten… – die Felder des Projektgeräts werden unmittelbar in der Detailansicht bearbeitet. Kennliniendaten Ansicht/Bearbeiten... öffnet den Kennlinieneditor mit den Kennlinien des Projekts: links die Vorlaufstufen, rechts ihre Stützstellen aus Quellentemperatur, COP und Wärmeleistung; Daten übernehmen fügt eine Neue Stützstelle an, Neue Vorlauftemperatur eine Stufe. Der Rückweg in den Katalog ist In die Datenbank übernehmen… in der Kopfleiste der Projektliste; er nimmt auch die Kennlinien mit, Auslieferungssätze werden nicht überschrieben.
• Extrapolation der WP-Kennlinie erlauben – der Schalter steht in der Detailansicht unter Kenndaten Kennlinien. Er ist eine Projekteinstellung, gilt also für alle Wärmepumpen des Projekts, ist vorbelegt eingeschaltet und wird sofort gespeichert. Auf der Achse der Quellentemperatur verlängert der Lauf eingeschaltet eine Kennlinie unter ihrem untersten Stützpunkt linear und vermerkt das einmal im Protokoll; ausgeschaltet bricht er dort mit einer Meldung ab, die Gerät und Untergrenze nennt. Am gerechneten Vorlauf (Heizkreis (AK1)) rechnet über der obersten Vorlaufstufe eingeschaltet deren Kennlinie, ausgeschaltet bricht der Lauf ab. Im Kühlbetrieb gilt der Schalter für die Außen- bzw. Quellentemperatur über der obersten Stützstelle, nicht für den Kühl-Vorlauf. Lässt sich die Einstellung nicht schreiben, bleibt der Schalter unverändert, und ein Hinweis bei den Kennlinien nennt es.

Kennlinien der Leistungszahl über der Quellentemperatur für drei Vorlauftemperaturen. Beispieldiagramm aus synthetischen Reihen, kein Simulationsergebnis.

Wärmepumpe des Projekts bearbeiten

• Auslegung für Verteilung: Vorlauf und Rücklauf – Vorlauf ist eine der Vorlaufstufen, für die das Gerät Kennlinien führt; mit dieser Kennlinie rechnet die Wärmepumpe, solange keine Anlagenkopplung den Vorlauf je Stunde vorgibt. Er bestimmt damit unmittelbar Leistung und Leistungszahl. Den Rücklauf tragen Sie in °C ein; steht dort 0 oder nichts, ist er mit dem Vorlauf abzüglich 10 K vorbelegt, und eine Zeile nennt die Herleitung – solange Sie ihn nicht ändern, folgt er einem anderen Vorlauf. Die Zeile darunter nennt übliche Werte; in die Kennlinienwahl geht der Rücklauf nicht ein. Eine weitere Zeile nennt die Wärmesenken der Anlage; gepflegt werden sie in der Simulation.
• Nutzungsdauer – steht nicht in diesem Dialog, sondern an den Investitionspositionen der Wärmepumpe: Investitionskosten… in der Knopfzeile der Kenndaten öffnet sie. Mit diesen Nutzungsdauern rechnet die Wirtschaftlichkeit Ersatzbeschaffung und Restwert (Kosten: Nutzungsdauern).

Gerätegrenzen

Die Gruppe Gerätegrenzen der Wärmepumpe (Katalog und Projektkopie) beschreibt, wie weit das Gerät hydraulisch belastbar ist. Alle Felder dürfen leer bleiben; dann gilt die Vorgabe des gewählten Kältemittels, ohne Kältemittel die allgemeine Vorgabe.

• Auslegungsspreizung, Größte Spreizung und Kleinste Spreizung – in K, die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf im Auslegungspunkt sowie ihre Ober- und Untergrenze.
• Mindestvolumenstrom – in Prozent des Auslegungsvolumenstroms; er begrenzt die Spreizung nach oben.
• Größter Rücklauf – in °C, die Abschaltgrenze für den Rücklauf.
• Bezugsrücklauf und Abwertung je Kelvin Rücklauf – ab welchem Rücklauf in °C Wärmeleistung und Leistungszahl je Kelvin um den angegebenen Prozentsatz abgewertet werden, bis zum größten Rücklauf; leer gilt die Vorgabe des Kältemittels, 0 schaltet die Abwertung ab.
• Kältemittel – Auswahl; die Schnellwahl füllt die Felder mit den Vorgaben des Kältemittels, wo es welche gibt, und lässt sich überschreiben.

Konfiguration

• Konfiguration… – der Knopf der Kenndaten öffnet den Block, der den Betrieb dieser Wärmepumpe regelt: Heizstab, die Gruppen Betriebszeiten mit dem Zeitprogramm, Bivalenz und Übergabe, Energieträger und Kühlbetrieb und am Ende die Gruppe Sperrzeiten. Derselbe Block steht in der Simulation hinter Konfiguration… an der Karte der Wärmepumpe. Zu wenig Wärmepumpenleistung in der verfügbaren Betriebszeit und die Abschaltung bei tiefer Außentemperatur sind zugleich die Gründe für einen Spitzenlasterzeuger.
• Heizstab mitrechnen – der Heizstab dieser Wärmepumpe wird bei Unterdeckung zugeschaltet, mit der Leistung aus dem Feld Heizstab der Kenndaten; ist dort keine hinterlegt, sagt es die Zeile unter dem Schalter. Wie er rechnet, steht unter Zusammenspiel.
• Sperrzeiten – die Gruppe steht am Ende des Dialogs; in jedem Sperrfenster steht die Wärmepumpe still, etwa während der Sperre durch den Energieversorger. Das Kästchen Sperrzeiten vorhanden schaltet sie ein: Angehakt legt es ohne vorhandene Fenster die Vorlage 2 × 2 h an, abgehakt entfernt es nach einer Rückfrage alle Fenster. Je Fenster steht eine Zeile mit Beginn und Dauer in Stunden, den Wochentagen in einer Reihe, Heizstab mitgesperrt und Entfernen. Die Leiste Vorlage: ersetzt die Fenster durch 2 × 2 h oder 3 × 2 h, Fenster hinzufügen legt ein weiteres an.
• Betriebsart – ohne den Haken Bivalenter Betrieb arbeitet die Wärmepumpe monovalent. Mit dem Haken stehen Alternativbetrieb, Parallelbetrieb und Teilparallelbetrieb zur Wahl; drei Erklärkästen beschreiben die Unterschiede, der gewählte ist hervorgehoben.
• Bivalenztemperatur – die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe abschaltet: im Teilparallelbetrieb bei dieser Temperatur und darunter, im Alternativbetrieb darunter. Das Feld erscheint nur bei diesen beiden Betriebsarten; im Parallelbetrieb hat eine Bivalenztemperatur keine Wirkung.
• Einbindung – wie die Wärmepumpe an den Heizkreis angeschlossen ist: direkt (ohne Puffer), Puffer oder Weiche; die Wahl ist freiwillig und wirkt nur mit aktiver Anlagenkopplung, ohne sie rechnet die Anlage ohne Übergabegrenze. Mit einer Einbindung begrenzen Höchstvorlauf, Rücklauf und Spreizung der Wärmepumpe, was sie an den Heizkreis liefert; die Zeile darunter nennt die gerechneten Werte. Beim Puffer rechnet die Übergabe die Ladeseite mit dem Rücklauf aus der untersten Pufferzone; die Entladeseite wird als Näherung nicht gerechnet.
• Vorwärmbetrieb (Kessel in Reihe) – die Wärmepumpe wärmt den Rücklauf bis zum Höchstvorlauf vor, der Kessel hebt auf den Sollvorlauf. Der Haken wirkt nur mit einer Einbindung und einem Kessel hinter der Wärmepumpe in der Kaskade oder einem Heizstab; im Alternativbetrieb nennt eine Zeile den Grund.
• Betriebsbereiche – mit einer Einbindung teilt EPOS-Plan jede Stunde einem von vier Bereichen zu: Wärmepumpe allein, parallel mit dem zweiten Erzeuger, Vorwärmung oder nur Kessel. Die Stunden und die Wärme je Bereich stehen im Reiter Wärmepumpe der Simulationsergebnisse.
• Energieträger – die Wahl erfolgt in zwei Stufen: Energieträger benennt die Gruppe (etwa Strom), Art den Träger dieser Gruppe. Vorbelegt ist der Stromträger des Projekts; ein Gruppenwechsel wählt die erste Art der Gruppe. Strompreis, Aufschläge und Emissionsfaktor der Wärmepumpe folgen dieser Wahl.
• Kühlbetrieb – Maschine auch zum Kühlen benutzen mit Kühl-Vorlauf, Hilfsstromanteil, Stromträger und Abrechnung des Kältestroms. Ohne Kühlkennlinie im Projekt oder mit einem Pufferspeicher als Quelle ist der Schalter gesperrt und steht ohne Haken; der Grund steht darunter. Siehe Kühlung: Kühlbetrieb der Wärmepumpe.

Einstellungen der Simulation

Die Karte der Wärmepumpe in ① Konfiguration trägt Chips; ein Doppelklick oder die Eingabetaste auf einem Chip öffnet seinen Dialog.

• Quelle – bei Luft-Wasser immer Außenluft (Klimadaten), der Chip ist dann nicht wählbar. Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen wählen Außenluft (Klimadaten), Konstante Temperatur, Pufferspeicher, Quellprofil (Monats-, Tages- oder Stundenwerte) – ein Profil aus 12 Monats-, 365 Tages- oder 8 760 Stundenwerten, das mehrere Anlagen nutzen können –, CSV-Datei (Stundenwerte) oder Erdreich (VDI 4640) (Wärmequelle Erdreich). Beim Pufferspeicher entzieht die Wärmepumpe dem gewählten Speicher je Stunde die Verdampferwärme; ist er leer, sinkt ihre Leistung. Regeneration [kW] lädt einen eigenständigen Quellspeicher laufend nach, Quelle unbegrenzt verfügbar lässt nur die Temperatur wirken. Lädt ein anderer Erzeuger des Projekts den Speicher, gilt die Variante Booster.
• Senke – der Dialog Wärmesenke führt die Wärmesenken in Reihenfolge der Belieferung: je Rang ein Ziel – Heizkreis (direkte Deckung des Bedarfs), Prozesswärme oder ein Pufferspeicher für Heizung, Brauchwasser, Prozesswärme oder Kombi. Beim Heizkreis teilt die Bedarfsart auf: Beides (Warmwasser zuerst), nur Warmwasser oder nur Heizwärme. Eine neu angelegte Wärmepumpe beginnt mit den Direktsenken, für die das Projekt Bedarf hat: Heizkreis auf Rang 1, Prozesswärme auf dem nächsten; siehe Simulation: Wärmesenken.
• Betriebsmodus – die Leistungssteuerung der Wärmepumpe: Laufzeitoptimiert - maximale Leistung (Vorgabe) fährt volle Leistung, der Überschuss über den Bedarf lädt die Puffer ihrer Senke. Leistungsoptimiert - nur den Bedarf decken moduliert auf den Bedarf und lädt nicht gezielt; eine Anlage, deren Senken nur Pufferspeicher sind, lädt trotzdem. PV-optimiert - Überschuss nur mit PV-Strom lädt zusätzlich nur, soweit PV-Überschuss da ist, und arbeitet sonst leistungsoptimiert; ohne Photovoltaik unter den Stromerzeugern verhält sie sich immer leistungsoptimiert.
• WP-Prio – die Einsatz-Reihenfolge mehrerer Wärmepumpen: 1 wird zuerst eingesetzt, die nächste deckt jeweils den verbleibenden Bedarf der Stunde. Eine Wärmepumpe ohne Priorität steht hinter allen mit Priorität.

Berechnung

Kennlinie, Leistungszahl, Bivalenzpunkt und Heizstab stehen unter Berechnung: Wärmepumpe.

Siehe auch

• Grundlagen/Wärmepumpe – die fachlichen Hintergründe
• Wärmequelle Erdreich – Erdsonde und Erdkollektor als Quelle, Auslegungsprüfung nach VDI 4640
• Simulation: Konfiguration – Kaskade, Wärmesenken und Ladeverhalten
• Heizkessel – der übliche Spitzenlasterzeuger
• Pufferspeicher – Schwellen, Ladeordnung und Temperaturpaar
• Gebäudemodell: Heizkreis und Wärmeübergabe – Heizkurve und Anlagenkopplung
• Kosten: Energieträgerverwaltung – die Energieträger des Projekts und ihre Zuordnung