Jahrearbeitszahlen / COP Werte

[Wuppi]

Hallo,
die Debatte über den Nutzen von Wärmepumpen gegenüber Fossilen Brennstoffen läuft weiter. Grundsätzlich finde ich, ist es eine Technik die eine Zukunft hat. Es muss allerdings noch sehr genau geschaut werden, wo die Wärmepumpen ob Wasser/Wasser oder Luft/Wasser sich lohnen. Es sollte der reelle Nutzen im Vordergrund stehen und nicht nur der "ökologische" durch die Medien/Werbung mit getragene Gedanke : Ich habe eine Wärmepumpe (egal welchen Nutzen ich erreiche)

Für mich stellt sich jedoch die Frage, werden die Jahresarbeitszahlen, die auch als Grundlage für die Förderanträge genommen werden, in der breiten Masse der bereits laufenden Anlagen erreicht?
Gibt es hierzu Erfahrungswerte? Bei den Sole/Wasser Wärmepumpen denke ich ist die Rechnung einfach und reell, aber laufen die neuen gesplitteten Luft/Wasser Wärmepumpen auch nach der theoretischen Rechnung der JAZ?

Oder nutzt eine Hochtemperaturwärmepumpe, die bis 70°C Wassertemperatur läuft, auch noch in dem Maße. Hier werden Jahresarbeitszahlen und COP Werte oft nicht mehr so herausgestellt. Vor allem würde mich interessieren, wie lange ist hier die Lebenserwartung an die Anlage?
Bei Kälteanlagen versucht man die Drücke auf der Hochdruckseite sonst in einem vernünftigen, für den Erhalt der Anlage langlebigen Druckbereich zu fahren. Bei einer Hochtemperaturwärmepumpe muss die Drucklage doch sehr stark angehoben werden. Wie ist hier die Kosten Nutzen Rechnung im Vergleich zu z.B. modernen Brennwertthermen?

Für Erfahrungswerte oder Tipps, das man seine Kunden vernünftig beraten kann, wäre ich sehr dankbar.

Mit freundlichen Grüßen
Wuppi

[Rolf Grupp]

Auf die Anfrage erhielt die Redaktion Antworten von Detlef Malinowsky, Peter Anders, Klaus Jung und Gerd Schallenmüller.

"Nach unseren Erfahrungen werden die Jahresarbeitszahlen der Hersteller nicht erreicht, ähnlich wie bei der Brennwerttechnik. Wir bieten ein Monitoring an, um die Jahresarbeitszahlen zu visualisieren und abzuspeichern und zu archivieren." Detlef Malinowsky (www.ibdm.de)

"Die Jahresarbeitszahlen für die Förderung sind bei Berechnungen nach VDI 4650 einfacher zu erreichen als in der Praxis und es gibt auch Gestaltungsspielraum: http://www.wp-opt.de/tga-2009-11.pdf. Die Physik des Kältekreises lässt sich nicht überlisten - mit höherem Temperaturwunsch steigt auch der Stromeinsatz. Hochtemperatur ist gut, wenn man damit den Heizstab bei der Warmwasserbereitung einspart. Für 70°C-Heizsysteme sollte man aber eher
zunächst auf eine bessere Dämmung orientieren. Ich habe mal ein Beispiel mit WP-OPT gerechnet:
Haus mit 70 °C Vorlauftemperatur hatte eine Jahresarbeitszahl von 2,84 bei Sole, bei Luft war es nur 2,35, beides monovalente Anlagen." Peter Anders (Peter_Anders65@gmx.de)

"Glauben heißt nicht wissen, daher prüfe ich, wenn möglich, alle Angaben der Hersteller nach. Bei Angaben bei Wärmepumpen lasse ich mir das Verdichterfabrikat, wenn möglich auch die Type geben. Dank den guten Programmen, die uns die Hersteller kostenlos zur Verfügung stellen, können wir nachrechnen/prüfen.
Zum Beispiel: Copelands Wärmepumpenverdichter Type ZH38K4E-TFD Kältemittel R 407C.
Programm Copeland 7.1: Dort stellen wir fest, max. Verflüssigungstemperatur 67 °C , wie soll man mit 67 °C Verflüssigungstemperatur 70 °C Heizwasser erhalten? Die Spanne der Heizleistung bei diesem Verdichter wäre, von 10 °C Verdampfung 20,4 kW bis 7,4 kW bei -20 °C Verdampfung.
Also immer auf alle Werte schauen. Bei Copland sehr gut möglich. Man kann viele Daten lesen, wie Heizleistung, Leistungsaufnahme, COP, Massenstrom g/s,Kälteleistung, Kosten usw." Klaus Jung (www.kaelte-jung.de)

"Es wäre schön, wenn Sie ehrlich mit diesem Thema umgehen würden und nicht so wachsweich - viel geschrieben, aber nichts ausgesagt. Hier können Sie Ihre Wissen in Sachen JAZ bzw. SJAZ
(System-Jahresarbeitszahlen) aufbessern: www.agenda-energie-lahr.de.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe gehört verboten, weil die Primärenergie direkt in einem Heizkessel verbrannt eine höhere Effizienz hat. Schon ein Handtuchwärmekörper im Bad bringt den Wärmepumpen-COP in starke
Bedrängnis, weil dort 32 °C keine ausreichende Temperatur ist." Gerd Schallenmüller (www.resys-ag.de)

[Wuppi]

Guten Tag,
ich Danke erstmal der CCI das Sie meine Anfrage auf eine so breite Plattform gestellt hat!!

Natürlich Danke ich auch den informativen Schreibern auf meine Fragen. Ich entnehme dem ganzen, das man mit Wärmepumpen, gerade den neueren Luft - Wasser WP kritisch gegenüber stehen sollte. Aber wie mit allem wird es auch hier Anwendungsmöglichkeiten geben, die ideal für dieses Konzept sind, auch ohne Fördermittel z.B. Einsatz zum beheizen von privaten Schwimmbädern.

Ich werde aber meine Kunden in der Richtung, auch mit den genannten Links jetzt besser beraten können.

Vielen Dank noch einmal

MfG
Wuppi

[Rolf Grupp]

Antwort von: Prof. Dr.-Ing. Johannes Reichelt, Test- und Weiterbildungszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik GmbH, eine Einrichtung der Valerius-Füner-Stiftung an der Hochschule Karlsruhe (http://www.twk-karlsruhe.de)

"Von den in den beiden letzten Jahre 2008 und 2009 in Deutschland installierten Wärmepumpen waren rund 45 % Luft/Wasser-Ausführungen. In wenigen Jahren wird der Anteil über 50 % betragen und damit wird die Luft/Wasser-Wärmepumpen den Hauptanteil aller installierten Wärmepumpen ausmachen. Wenn nach dem Wunsch von G. Schallenmüller diese Bauart „verboten gehört“, müssten entweder die Produktionszahlen der deutschen Hersteller um 50 % reduziert werden oder die Hälfte der Hersteller müsste schließen. Das Einfamilienhaus des Unterzeichners (Neubau von 1982/83, 150 m² beheizte Wohnfläche, nicht zusätzlich wärmegedämmt) wird seit 27 Jahren mit einer Luft/Wasser-WP beheizt: Jahresarbeitszahl rund 3,0; Störungen: Null; Wartungsaufwand: Null; Stromkosten rund 900 € pro Jahr. Eine preisgünstigere, wartungsfreiere und „sorglosere“ Hausheizung kann sich der Unterzeichner nicht vorstellen. Ein Verweis auf die Agenda-Gruppe 21 in Lahr durch G. Schallenmüller ist symptomatisch. Von dort kommen ähnliche die Luft/Wasser-Wärmepumpe schädigende Aussagen."

Prof. Dr.-Ing. Johannes Reichelt, Test- und Weiterbildungszentrum Wärmepumpen und Kältetechnik GmbH, eine Einrichtung der Valerius-Füner-Stiftung an der Hochschule Karlsruhe (http://www.twk-karlsruhe.de)

[Rolf Grupp]

Andreas Jordan kritisiert den Schlussbericht der Agenda Grupp 21, auf den Gerd Schallenmüller (siehe Eintrag vom 27.1.) positiv hinweist:

"Ich habe nur etwa 5 Minuten auf der angepriesenen Seite www.agenda-energie-lahr.de/WP_Jahresbericht2006-08.html 'SCHLUSSBERICHT FELDTEST ELEKTRO-WÄRMEPUMPEN von 2006-2008' verbringen müssen, um festzustellen, dass die Autoren überhaupt keine Ahnung haben wovon sie schreiben.
Ein Beispiel ist der Auszug aus der Seite 13:
5.3.2 Sonderfall 2: Erdsonden-Wärmepumpen mit Heißgasentwärmung zur Brauchwassererwärmung bis 65 °C
Hier wird beschrieben, dass Heißgas zur Warmwasserbereitung auf 65 °C erwärmt werden soll und eine schlechtere Arbeitszahl herauskommen soll als ohne Heißgasentwärmung. Die Autoren meinten wohl damit den Enthitzer, der die Energie des Kältemittelheißgases der Wärmpumpe abführt. Um das zu wissen, sollte man von Kältetechnik ein wenig Ahnung haben. Durch diese Brauchwassererwärmung mit Hilfe eines Enthitzers kann die Wärmepumpe energetisch günstiger betrieben werden als eine Wärmepumpe, die Ihr Temperatur- und damit Druckniveau auf der Verflüssigerseite komplett hochfahren muss, um das Brauchwasser zu erwärmen. Das Heizungswasser wird bei der WP mit Enthitzer (lt. der Darstellung) von 30 auf 38 °C erwärmt. Die „Normal-Wärmepume“ muss die gesamte Wassererwärmung auf das Niveau von 65 °C anheben. D. h. um 65 °C Brauchwasser zu erhalten, wird automatisch das Heizungswasser auf 65 °C erwärmt. Was aber wiederum auch nicht ganz stimmt. Beim Enthitzer wird die Energie direkt in das Brauchwasser geführt. Bei der 'Normal-WP' wird die Energie zunächst in das Heizungswasser gebracht, um es anschließend über einen zweiten Wärmetauscher in das Brauchwasser abzuführen. Damit muss die 'Normal-WP' noch höher fahren bzw. mehr Arbeit aufwenden. Die Autoren hätten nur die Stromaufnahme messen müssen, um festzustellen, dass sie hier komplett falsch liegen und die beiden dargestellten Säulen zumindest vertauscht worden sind. Die Zahlen des gesamten Berichts zweifle ich ohnehin an. Zu viele Fehler.
Wer Carnot zitiert, sollte auch verstehen, was er da schreibt. Der Zusammenhang zwischen Temperaturdifferenz und Arbeitszahl wurde hier von den Autoren nicht verstanden. Hätten sich die Autoren den Kältekreislauf der Wärmpumpe genauer angesehen, hätten sie feststellen können, dass die Temperaturdifferenz Brauchwassertemperatur von 65 °C vom Enthitzer und nicht vom Verflüssiger kommen! Das macht in diesem Beispiel einen Unterschied von 10 % Enthitzer zu 100 % Verflüssiger aus.
Mehr Zeit möchte ich diesem Schlussbericht der Agenda 21 nicht widmen. Ich habe in der Kürze der Zeit keine Seite gefunden, die keine Fehler aufweist.
In der Schule hätte der Lehrer gesagt: 'Fitzchen, danke für den Beitrag. Setzen Note 6!' Wirklich unglaublich was da auf die Menschheit losgelassen wird." Andreas Jordan (www.kaeltejordan.de)

[Rolf Grupp]

Antwort von: Klemens Waterkotte (http://www.waterkotte.de)

Die Wärmepumpe hat die Aufgabe, Energie auf niedrigem Niveau zu gewinnen und auf höherem, nutzbarem Niveau wieder abzugeben. Für den Antrieb kommt nur elektrische Energie in Frage.
Jahres-System-Arbeitszahl: Damit befasst sich ein zweijähriger Feldtest „Elektro-Wärmepumpen am Oberrhein“ zu finden unter http://www.agenda-energie-lahr.de. In dem Test fallen zwei Messungen mit sehr hohen Ergebnissen auf: 4,3/4,4. Beide sind Installationen mit Waterkotte-Wärmepumpen.
Arbeitszahlgarantie: Waterkotte bietet NT-Heizsysteme zusammen mit den Waterkotte-Partner-Installateuren an und garantiert dabei einen Jahres-System-COP größer 4,0.
Nachprüfung: Waterkotte-W/W-Wärmepumpen enthalten einen COP-Counter, von der BAFA zugelassen, der sehr genau arbeitet. So lässt sich in beliebigen Zeitabschnitten die Effizienz und der Verbrauch nachprüfen. Der Kunde kauft nicht mehr die Katze im Sack, jedenfalls nicht bei Waterkotte.
Rekordergebnis: Unser Rekordergebnis System Jahresarbeitszahl 5,2 – Erdenergiesonden – inkl. Trinkwassererwärmung - wurde von den Vorarlberger Kraftwerken gemessen."

Klemens Waterkotte (http://www.waterkotte.de)

[Rolf Grupp]

Antwort von: Dr. Falk Auer (http://www.agenda-energie-lahr.de)

"Die Lokale Agenda 21 - Gruppe Energie führte von 2006 bis 2008 einen 'Feldtest Elektro-Wärmepumpen' am Oberrhein durch, weil die Hersteller und Energieversorger wie schon 1979/80 den Kunden weit mehr versprochen haben, als die Wärmepumpensysteme in der Praxis leisten können. Die unabhängigen Energieexperten kamen zu folgenden Ergebnissen:
- Erdreich-Wärmepumpen erreichten die höchste Energieeffizienz mit zwei Spitzenwerten bei der Jahresarbeitszahl von 4,3 und 4,4; das Mittel lag jedoch nur bei 3,4
- Grundwasser-Wärmepumpen schnitten wegen zu hoher Leistung der Förderpumpen nicht ganz so gut ab und
- Luft-Wärmepumpen verfehlten laut Deutscher Energie-Agentur und des RWE das Klimaschutzziel. Die beiden Institutionen fordern für die Energieeffizienz eine Jahresarbeitszahl von mehr als 3,0.
Weitere Details stehen im Schlussbericht unter http://www.agenda-energie-lahr.de. Frühere und zur Zeit laufende Praxisuntersuchungen kommen zu vergleichbaren Ergebnissen. Dass die Energieffizienzwerte, insbesondere bei den Luft-Wärmepumpen, und die daraus zu ziehenden Schlussfolgerungen nicht jedem ins Marketingkonzept passen, ist verständlich. Die Agenda-Gruppe ist deswegen von einem Teil der Lobbyisten Anfeindungen ausgesetzt.
Es liegen also bereits ausreichend Erfahrungswerte vor. Trotzdem werden die energie-ineffizienten Luft-Wärmepumpen nach wie vor kräftig eingebaut. Die Gründe: Die Werbung mit "nur noch halben Betriebskosten gegenüber Erdöl" (die Investitionskosten von 15.000 bis 18.000 Euro werden nicht erwähnt) und die erhebliche Quersubvention des Wärmepumpen-Sondertarifs zu Lasten der anderen Stromverbraucher und der
Anteilseigner. Bei einer Gesamtkostenbetrachtung (siehe Schlussbericht) liegen jedoch die Erdreich-Wärmepumpen wegen hoher Energieeffizienz und längerer Lebensdauer an der Spitze beim Vergleich von sieben Heizwärmeerzeugern, zu denen auch eine Erdgas-Brennwerttherme gehört.
Die Agenda-Gruppe untersuchte auch zwei sogenannte Hochtemperatur-Erdreich-Wärmepumpen mit Vorlauftemperaturen bis 65 °C für die Brauchwassererwärmung (Sonderfall 2). Das Ergebnis: Die Jahresarbeitszahlen liegen 10 % unter denen normaler Erdreich-Wärmepumpen; bei vergleichbar hohen Heiz-Vorlauftemperaturen sind es sogar 25 bis 30%. Das ist ja auch klar, Stichpunkt: Carnotscher Wirkungsgrad. Die Werbestrategen, die solche Wärmepumpen trotzdem als "energieeffizient" anpreisen, sollten sich einmal mit den physikalischen Grundlagen vertraut machen.
Auch wenn die Erdreich-Wärmepumpen beim ökologisch-ökonomischen Vergleich zu den anderen Wärmepumpensystemen punkten, so hapert es bei allen noch an der Systemoptimierung und der fachgerechten Planung und dem Einbau. Nur mit solchen Maßnahmen kann es gelingen, einem Teil der Grund- und Erdreich-Wärmepumpen noch einen deutlichen Umweltvorteil gegenüber fossil basierten Heizwärmeerzeugern zu verschaffen. Die Agenda-Gruppe untersucht deshalb zur Zeit in einer Phase 2, ob und in welchem Maße mit neuester Technik, wie z. B. variable Verdichterleistung oder CO2-Erdsonden, noch Energieeffizienzsteigerungen möglich sind. Weitere Informationen dazu sind dem Interview der CCI mit dem Projektleiter Dr. Falk Auer (CCI 14/2009, Seite 15: "Nachgehakt": http://www.cci-promotor.de/archiv/auer.pdf) und der Internetadresse http://www.agenda-energie-lahr.de zu entnehmen."

Dr. Falk Auer (http://www.agenda-energie-lahr.de)

[Rolf Grupp]

Zuschrift von Christina Hönig (www.wp-opt.de)

"Beim Bewerten gemessener Jahresarbeitszahlen sollte man klar trennen zwischen dem, was technisch möglich ist und was durch Planungs-, Installations - und Nutzungsfehler dann nur erreicht wurde. Für den 6. Hessischen Energieberatertag (Frankfurt 2009) habe ich dafür folgende Berechnungen durchgeführt:
Eine gut dimensionierte Anlage mit einer simulierten Jahresabeitszahl von 4,01 (Heizung und Warmwasser) wurde durch Einbau von (üblichen) Fehlern rechnerisch immer weiter verschlechtert:
- geringe Unterdimensionierung von Wärmepumpe und Quelle (88 % der erforderlichen Leistung)
- ungünstiges Warmwasserkonzept mit häufigem Nachheizen bei hohen Temperaturen
- große Soleumwälzpumpe (400 W)
- höhere Heizwassertemperatur (wegen falsch eingesteller Heizkurve oder anderen Bodenbelägen oder...).

Insgesamt betrug die Jahresarbeitszahl dann nur noch 2,19! Falsch wäre dann die Schlussfolgerung aus den Messwerten, dass Wärmepumpen nichts taugen, sondern alle Beteiligten (Hersteller, Planer, Installateur, Nutzer) stehen in der Verantwortung. Die Diskrepanz zwischen Werbeaussage und Wirklichkeit lässt sich nämlich in vielen Fällen einfach erklären. Ein (nicht kumuliertes) Beispiel für solche Überlegungen finden Sie hier: http://www.wp-opt.de/tga-2008-10.pdf Ein Artikel im TGA-Planer 2-2010 (speziell mit Nutzungsfehlern) setzt sich mit der Forderungen nach einer Garantie der Jahresarbeitszahl und Erstattung von Mehrkosten auseinander (http://www.tga-fachplaner.de/TGA-Newsle ... AwMDI.html). Hohe Vorlauftemperaturen bedingen natürlich immer einen entsprechend hohen Stromverbrauch - besonders bei kalten Quellen wie Luft."

[Rolf Grupp]

Antwort von Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Lange M. Eng. (http://www.ibplanquadrat.de)

In ihrem News-Ticker habe ich gelesen, das einige Leser mit der Jahresarbeitszahl und dem COP-Wert von Wärmepumpen Probleme haben. Anbei stelle ich Ihnen meine Masterarbeit zur Verfügung (http://www.cci-promotor.de/archiv/Maste ... on1.0.xlsm).
Das Programm ist natürlich urheberrechtlich geschützt und darf nicht verändert werden. Das Programm darf jedoch genutzt werden. Mit dieser Masterarbeit kann man die Jahresarbeitszahl nach der VDI 4650 ermitteln.

[Wärmepumpenharry]

Hallo zusammen

Ich bin es wirklich leid mit diesem nicht Nachvollziehbaren Ergebnissen der Agenda Lahr,
wie jeder weiß kommen die von der Solarlobby , in der Anlage habe ich einen Link wo
verschiedene Wärmepumpentypen im Einsatz verglichen werden das ändert vielleicht die
Meinung zur Luftwasserwärmepumpe.

http://wp-verbrauch.in-tostedt.de

Viel Spaß beim vergleichen.

Harry