Wärmepumpe Verflüssiger Expansion Verdichter Verdampfer 30°C 40°C 85°C 25 bar 4 bar p 25 bar D1 D C1 C 55°C 60°C 60°C 85°C Expansion Verdichter -10°C -10°C 0°C A A1 B B1 h 0°C 4 bar -10°C 4 bar 4°C 9°C Verdampfer

Verdampfungswärme aus der Umwelt Der Kreisprozess im log p-h Diagramm 50 40 70°C 30 60°C 20 5 50°C 4 40°C 30°C 10 20°C Druck p abs. [bar] 10°C 5 0°C 4 -10°C 3 -20°C 2 80°C 3 100°C 120°C 140°C 2 -30°C 1 Überhitzter Dampf -40°C 1 50 100 150 200 250 3000 350 400 450 Enthalpie h in [kJ/kg] Verdampfungswärme aus der Umwelt Elektrische Energie Verdichterantrieb 1 - 2 Verdampfung 2 - 3 Überhitzung 3 - 4 Verdichtung 4 - 5 Verflüssigung 5 - 1 Expansion

2 Niederdruckpressostat RL VL 1 Hochdruckpressostat 6 2 Niederdruckpressostat 3 Heissgasthermostat A 1 B 3 4 Wicklungsschutzfühler 5 4 5 Öldruckpressostat 2 6 Sicherheitsventil 7 Frostschutzthermostat (Wasser-Wasser WP) 7 8 WQa WQe 8 Strömungswächter (Wasser-Wasser und Sole-Wasser WP) A Heissgasbypass für die Abtauung (Luft-Wasser WP) B Entlastungsbypass als Starthilfe

Hochdruckstörung Wärmeleistung kann nicht abgeführt werden Durchfluss zu gering (Auslegungsfehler, Verschmutzung) Leistung grösser als erwartet (Wärmequellentemperatur höher als angenommen) zu klein dimensionierter Wärmeübertrager für die Warmwasserbereitung Fremdwärmeeinwirkung durch Fehlzirkulation bei bivalenten Anlagen

Niederdruckstörung Verdampferleistung wird nicht zugeführt Durchfluss zu gering (Auslegungsfehler, Verschmutzung) tiefere Wärmequellentemperatur als erwartet Wärmegewinnung zu knapp ausgelegt (zu wenig Sonden, Erdregisterfläche, Grundwasser) höhere Verflüssigerleistung als angenommen (Bauaustrocknung, tiefere Heiztemperaturen)

Festlegen der zulässigen Betriebstemperaturen HOCHDRUCKPRESSOSTAT Die Verflüssigungstemperatur muss über der maximalen Kondensatoraustrittstemperatur liegen, damit überhaupt eine Wärmeübertragung stattfinden kann. -Verflüssigung max. 60 -Verflüssigung 5K 5K 50 K-Austritt max. E/A 40 Kondensator 30 Temperatur °C 20  Wärmequelle min. 10 Die Verdampfungstemperatur muss unter der minimalen Austrittstemperatur der Wärmequelle liegen, damit überhaupt eine Wärmeübertragung stattfinden kann. E/AWQ  Verdampfung 5K  Verdampfung min. 5K NIEDERDRUCKPRESSOSTAT

K Stufenladung / monovalent / Wärmequelle annähernd konstant Ladung über Festwert Ansprechtemperatur Hochdruckpressostat 60 °C Verflüssigungstemperatur max. 52 °C Temperaturdifferenz über dem Verflüssiger 8 K Ausschalttemperatur Speicher 44 °C Betriebstemperartur Anlage 48/30°C Hochdruckpressostat Ein ≤ 40°C K Aus ≥ 44°C

K Stufenladung / monovalent / Wärmequelle annähernd konstant Ladung witterungsgeführt Ansprechtemperatur Hochdruckpressostat 60 °C Verflüssigungstemperatur gleitend 52 °  32° C Temperaturdifferenz über dem Verflüssiger ca. 8 K Ausschalttemperatur Speicher gleitend 44 °  26 °C Betriebstemperartur Anlage 48/30°C Hochdruckpressostat Ein < 40°C bis < 26°C Aus > 44°C bis > 24°C K

K Stufenladung / monovalent / Wärmequelle stark variabel Ladung witterungsgeführt Ansprechtemperatur Hochdruckpressostat 60 °C Verflüssigungstemperatur gleitend 52 °  38° C Temperaturdifferenz über dem Verflüssiger ca. 8 K Ausschalttemperatur Speicher gleitend 44 °  26 °C Betriebstemperartur Anlage 48/30°C Hochdruckpressostat Ein < 40°C bis < 26°C Aus > 44°C bis > 24°C K

¼ ¼ ¼ ¼ Kritischer Punkt für die Auslegung technischer Speicher QWP =100% Qh‘ = 50% ¼ ¼ ½ h ½ h ½ h ½ h Bei Wärmepumpenanlagen mit einigermassen konstanter Wärmeleistung liegt der Auslegungspunkt bei Halblast. Der Speicher muss dann ¼ der pro Stunde produzierten Wärmmenge aufnehmen.

Leistungsbedarf Raumheizung gering Laufzeit der Wärmpumpe kurz, Standzeit lang, wenige Schaltungen QWP =100% Qh‘ < 50% Laufzeit Standzeit

Leistungsbedarf Raumheizung gross Laufzeit der Wärmepumpe lang, Standzeit kurz, wenige Schaltungen QWP =100% Qh‘ > 50% Laufzeit Laufzeit Standzeit Standzeit

Berechnung des Speichervolumens = Wärmepumpenleistung max. kW t = Zeit h c = Spezifische Wärmekapazität Wh/kgK  = Temperaturdifferenz Speicher Eintritt – mittlere Rücklauftemperatur Anlage  = Dichte Kg/m3 4 = Teiler ¼ Leistung WP n = Anzahl Schaltungen

a /VL -10 / 40 -5 / 37 0 / 33 5 / 30 10 / 27 15 / 23  Sole -2 2 2 2 Leistung WP bei Auslegepunkt S 0°/ W 35°C in Herstellerunterlagen ablesen Temperaturdifferenz über dem Verflüssiger festlegen Durchflussvolumen Verflüssiger berechen Vorlauftemperaturen Heizung bei verschiedenen Aussentemperaturen bestimmen Leistung WP bei verschiedenen Aussentemperaturen und Verdampfungstemperaturen bestimmen Resultierende Temperaturanhebung durch die WP berechen Resultierende WP Austrittstemperatur bestimmen Temperaturverlauf Eintritt WP festlegen a /VL -10 / 40 -5 / 37 0 / 33 5 / 30 10 / 27 15 / 23  Sole -2 2 2 2 QWP 5.8 6.2 6.3 6.8 7 7.2 PM 1.24 1.23 1.1 1.1 0.98 0.98 WP 6.4 6.8 7 7.5 7.8 8 A-WP 40 38 37 36 36 35

Temperatur- Lastdiagramm Vorlauf Heizung Wärmleistungsbedarf Haus 70 60 50 40 30 20 2 4 6 8 10 -5 5 15 kW °C Rücklauf Heizung Wärmeleistung WP K K Eintrittstemperatur WP, Speicher aus Austrittstemperatur WP

Zusatzwärmeübertrager Wärmepumpe mit Dampfeinspritzung für höhere Betriebstemperaturen ohne EVI Temperatur unzulässig hoch 50 7 40 6 70°C 30 60°C 20 50°C 40°C 30°C 5 4 10 20°C EVI Verflüssiger 10°C Druck p abs. [bar] Zusatzwärmeübertrager Dampfeinspritzung Verdichter 5 0°C 4 -10°C 2 3 -20°C 1 2 -30°C 3 80°C 100°C 120°C 140°C Verdampfer -40°C 1 50 100 150 200 250 3000 350 400 450 Enthalpie h in [kJ/kg] Elektrische Energie Verdichterantrieb 1 - 2 Verdampfung 2 - 3 Überhitzung 3 - 4 Verdichtung 4 - 5 Kühlung durch EVI 5 - 6 Verdichtung 6 - 7 Verflüssigung 7 - 1 Expansion