Letzte Aktualisierung: 20.10.2021
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Monovalenter Betrieb von Wärmepumpen
Was versteht man unter einem monovalenten Wärmepumpenbetrieb?
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Grundsätzlich können alle Wärmepumpenarten so ausgelegt werden, dass diese auch bei niedrigsten Außentemperaturen eine ausreichende Heizleistung zur Verfügung stellen, ohne dass ein weiteres Heizsystem nötig wird. Wird nur der Wärmepumpenkreislauf zur Heizwärmeerzeugung ganzjährig eingesetzt, so spricht man von einem monovalenten Wärmepumpenbetrieb.
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Eigenschaften eines monovalenten Anlagenbetriebs
Wird eine Wärmepumpe rein monovalent betrieben, so muss die Heizleistung entsprechend der Jahresdauerlinie so ausgelegt werden, dass auch bei der niedrigsten Außentemperatur des Jahres nur die Wärmepumpe den Heizbetrieb gewährleistet.
Nachteile:
Die monovalente Auslegung einer Wärmepumpe führt zum einen dazu, dass insbesondere bei Erdwärmepumpen ein größerer Erdwärmetauscher vorgehalten werden muss, der jedoch nur an wenigen Tagen im Jahr voll ausgenutzt wird. Dies verursacht unnötig hohe Investitionskosten. Zum anderen bedingt eine monovalente Auslegung der Wärmepumpe, dass die restliche Zeit des Jahres ein vergleichsweise hoher Anlaufstrombedarf im Taktbetrieb der Wärmepumpe nötig wird. Dies führt in der Regel zu niedrigeren Jahresarbeitszahlen.
Vorteile:
Monovalent ausgelegte Wärmepumpen weisen insbesondere im Vergleich zu bivalenten Systemen einen einfacheren Systemaufbau und damit auch eine einfachere Bedienbarkeit und geringere Wartungsintensität auf. Zudem erfordert auch ein bivalenter Betrieb höhere Investitionskosten für einen zusätzlichen Heizkessel oder die Anschaffung einer kompakten Hybrid-Wärmepumpe. Dazu fallen Kosten für ein Bevorratungssystem (z. B. Öltank) oder die Verlegung eines Gasanschlusses bzw. eine Grundgebühr zur Nutzung des Gasanschlusses und Kosten für das Heizöl, Erdgaskosten oder Stromkosten zum Betrieb eines Heizstabes im monoenergetischen Betrieb an.
Wägt man diese Vor- und Nachteile ab, so werden in der Praxis meistens privat genutzte, kleinere Wärmepumpenheizungen monovalent ausgeführt. Bei größeren Anlagen kommen hingegen bivalente Wärmepumpensysteme oder Kaskaden-Schaltungen zum Einsatz, da diese langfristig niedrigere Gesamtkosten aufweisen.
Typische Betriebsweisen nach Wärmepumpenart
Darüber hinaus werden unabhängig von der Anlagengröße je nach Wärmepumpenart unterschiedliche Betriebskonzepte angewandt. So werden meistens Sole/Wasser-Wärmepumpen und Wasser/Wasser-Wärmepumpen monovalent betrieben, da diese auch bei niedrigsten Außentemperaturen eine konstant hohe Quellentemperatur nutzen und damit auch eine konstante Heizleistung erbringen können. Luftwärmepumpen werden hingegen selten rein monovalent betrieben, da sonst die Heizleistung der Luftwärmepumpe mit den beschriebenen Nachteilen über ein Großteil des Jahres zu groß ausgelegt wäre. In diesem Fall unterstützt ein Heizstab (monoenergetischer Betrieb) oder ein weiteres Heizungssystem (bivalenter Betrieb mit sogenannten Hybrid-Wärmepumpen) die Luftwärmepumpe an den Tagen, an denen die Heizleistung der Luftwärmepumpen bei Unterschreiten bestimmter Außentemperaturen nicht mehr zur alleinigen Deckung des Heizwärmebedarfs ausreicht.
Reserveleistung bei monovalentem Betrieb einplanen
Bei der Planung eines monovalenten Wärmepumpenbetriebs sollten in jedem Fall Leistungsreserven eingeplant werden. Dafür sprechen folgende Gründe:
- Leistungsreserven werden nötig, da es bei plötzlich auftretenden, ungünstigen Konstellationen wie einer niedrigen Quellentemperatur, hohen Vorlauftemperaturen und einem sprunghaft gestiegenen Heizwärmebedarf (z. B. Warmwasserbedarf) zu einer zu hohen Taktung bis hin zur nicht vollständigen Bereitstellung der Heizwärme kommen kann.
- Zudem kann eine monovalent betriebene Wärmepumpe ohne Leistungsreserven weniger gut auf die Sperrzeiten des Stromversorgers reagieren. Kommt es zu einem hohen Heizwärmebedarf und einer darauffolgenden Sperrzeit, kann es zu Leistungseinbußen kommen. Die im Pufferspeicher vorhandene Heizwärme reicht dann nicht zur Überbrückung der Sperrzeit aus.
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