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VDI 4645: Planung und Dimensionierung von Wärmepumpen

Die Richtlinie VDI 4645 hilft bei der Planung und Dimensionierung von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Sie gibt Hilfestellung bei allen erforderlichen Schritten von der Voruntersuchung und Konzepterstellung bis zur Detailplanung.

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Zielsetzung der VDI-Richtlinie 4645

Deckblatt der VDI 4645 (Grafik: Verein Deutscher Ingenieure e.V.)
Deckblatt der VDI 4645 (Grafik: Verein Deutscher Ingenieure e.V.)

Elektrisch oder mit Gas betrieben: Die Wärmepumpentechnik bietet erhebliches Potenzial zur Verringerung von Energieverbrauch und CO2-Emissionen im Gebäudesektor. Um eine hohe Energieeffizienz zu erreichen, sind eine korrekte Planung und Dimensionierung sowie die sorgfältige Installation und der optimale Betrieb von enormer Bedeutung.

Die Richtlinie VDI 4645 soll diesbezüglich bei der Planung und Dimensionierung von Heizungsanlagen für kleine und mittlere Wohngebäude oder Gebäude mit wohnähnlicher Nutzung helfen, bei denen eine Wärmepumpe zum Einsatz kommt. VDI 4645 dient hier als Leitfaden.

Die VDI 4645 behandelt alle marktnahen Wärmepumpensysteme zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung. Auch betrachtet die Richtlinie das sinnvolle Zusammenwirken mit anderen Anlagenbauteilen, wie weiteren Wärmeerzeugern, Wärmespeicherung, -verteilung und -übergabe. Im Anhang der VDI 4645 sind Checklisten und Beispiele zur Unterstützung der Vorgehensweise bei der Planung enthalten.

Übersicht der Richtlinien-Inhalte

Die Richtlinie behandelt die für die Planung von Wärmepumpenanlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern erforderlichen Schritte von der Voruntersuchung und Konzepterstellung bis zur Detailplanung. Sie gibt Hinweise zu empfohlenen hydraulischen Schaltungen, zur Dimensionierung von Anlagenkomponenten, zur Dokumentation, zur Inbetriebnahme der Anlage und Unterweisung des Betreibers und zu Kostenbetrachtungen.

Brauchwasser

Um bei der Planung der Wärmepumpe den für die Trinkwassererwärmung zu berücksichtigenden Leistungsanteil der Wärmepumpe zu bestimmen, können laut VDI 4645 entweder das vereinfachte Verfahren für kleinere Wärmepumpen in Einfamilienhäusern oder das ausführliche Berechnungsverfahren auf Basis der Zapfprofile entsprechend der EN 15450 durchgeführt werden (Anhang K2 der VDI 4645)

Betriebsweise

Die VDI 4645 berücksichtigt monovalente, rein elektrische Betriebsweisen als auch die Planung von bivalenten Wärmepumpen im Verbund mit einem weiteren Heizwärmeerzeuger. Insbesondere gibt die VDI 4645 Hinweise, zur Festlegung eines Bivalenzpunktes je nach konkretem Anwendungsfall anhand von Betriebsgrenzen der Wärmepumpe. Mit Hilfe des Anhang G lassen sich die Deckungsanteile der Wärmepumpe und des zweiten Wärmeerzeugers an der Jahresheizarbeit ermitteln.

Wärmepumpenspeicher

Mit Hilfe der VDI 4645 lassen sich auch die nötigen Speichervolumina entsprechend der jeweiligen Anlagenkonfiguration und der jeweiligen Heizanforderungen bestimmen. Hierbei berücksichtigt die VDI 4645 sowohl die Mindestlaufzeit der Wärmepumpe, die bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe erforderliche Abtauung als auch Vorgaben zur Überbrückung von Sperrzeiten.

Betriebssicherheit

Im Kapitel „Inbetriebnahme/Unterweisung“ beschreibt die VDI 4645 alle zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit der Wärmepumpenanlage. Hier geht die VDI-Richtlinie auf die VDE 0100-600 ein, detailliert die fachgerechte Befüllung der Anlage, beschreibt die Durchführung eines hydraulischen Abgleichs, spricht Empfehlungen für die Wärmepumpenregelung aus und gibt Tipps zur Optimierung des Systems.

Schulung

Das Blatt 1 der VDI 4645 "Heizungsanlagen mit elektrisch angetriebenen Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern - Planung, Errichtung, Betrieb - Schulungen, Prüfungen, Qualifizierungsnachweise" stellt ein Schulungskonzept bereit, mit dem Fachleute weitergebildet werden, die an Planung, Errichtung und Betrieb derartiger Anlagen beteiligt sind. Dazu wurden verschiedene Schulungskategorien (E, P, PE) formuliert, die den zu schulenden Personen, ergänzend zu den fachlichen Voraussetzungen, die notwendigen Kenntnisse vermitteln. Ziel der Schulungen ist die Vermeidung von Fehlfunktionen, Betriebsstörungen oder Schäden sowie die Optimierung von Wärmepumpenanlagen.

Das Blatt 1 der VDI 4645 befasst sich ausschließlich mit den bei der Trinkwassererwärmung zu beachtenden Besonderheiten in Warmwasser-Heizungsanlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern, die mit Wärmepumpen betrieben werden. Auf die Tätigkeiten zur Wartung solcher Anlagen wird an dieser Stelle nicht eingegangen. Zielgruppen der Schulungen mit VDI 4645 Blatt 1 sind beispielsweise Planer, Anlagenerrichter, Fachhandwerker, Betreiber und Produktentwickler in der herstellenden Industrie.

Schwerpunkt des Schulungskonzepts sind die Richtlinien VDI 4645 „Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern – Planung, Errichtung, Betrieb“ sowie die VDI 4640 Blatt 2 „Thermische Nutzung des Untergrunds – Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen“ und die VDI 4650 Blatt 1 „Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen – Elektrowärmepumpen zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung“.

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Tabelle 1: Überblick über Online-Schulungskategorien und Anforderungen an die Teilnehmer nach VDI 4645 Blatt 1
Schulung Dauer Qualifikation Voraussetzungen
Kategorie E 560 Minuten Durchführung der Arbeiten, wie sie im Rahmen von Errichtungs-, Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten sowie beim Betrieb von mit Elektro-Wärmepumpen zu betreibenden oder betriebenen Warmwasser-Heizungsanlagen und Anlagen der dazugehörigen Wärmequelle(n) anfallen. (Mindestens) erfolgreich abgeschlossene Berufsausbildung der Wärme-, Kälte-, Raumluft-, Sanitär- oder Elektrotechnik oder mehrjährige Tätigkeit im Bereich der Errichtung oder der Instandhaltung derartiger Anlagen.
Kategorie P 595 Minuten Verantwortliche Tätigkeiten im Bereich der Planung, Beratung, Errichtung und den Betrieb von mit Elektro-Wärmepumpen zu betreibenden oder betriebenen Warmwasser-Heizungsanlagen und Anlagen der dazugehörigen Wärmequelle(n). (Mindestens) Ausbildung als Techniker, Meister oder Ingenieur in der Wärme-, Kälte-, Raumluft-, Sanitär- oder Elektrotechnik oder mehrjährige verantwortliche Tätigkeit im Bereich der Planung und der Beratung von derartigen Anlagen anerkannt.
Kategorie PE 800 Minuten Verantwortliche Tätigkeiten im Bereich der Planung, Beratung, Errichtung und den Betrieb von Warmwasser-Heizungsanlagen sowie für die Durchführung von Arbeiten, wie sie im Rahmen von Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten von mit Elektro-Wärmepumpen zu betreibenden oder betriebenen Warmwasser-Heizungsanlagen und Anlagen der dazugehörigen Wärmequelle(n) anfallen. (Mindestens) Ausbildung als Techniker, Meister oder Ingenieur in der Wärme-, Kälte-, Raumluft-, Sanitär- und Elektrotechnik oder mehrjährige verantwortliche Tätigkeit im Bereich der Beratung, der Planung, der Errichtung und der Instandhaltung von derartigen Anlagen.

Experten-Tipp: Eine Qualifizierung nach VDI 4645 ist freiwillig, leistet jedoch einen entscheidenden Beitrag zur Qualitätssicherung. Durch VDI-Schulungspartner qualifiziertes Personal hebt sich fachlich vom Wettbewerb ab. Wenn Sie die Online-Prüfung bestanden haben, erhält man den Qualifizierungsnachweis "Sachkundiger für Wärmepumpensysteme nach VDI 4645" in der jeweiligen Kategorie. Man hat dann bei einem Rechtsstreit die Sicherheit, die geeignete Qualifikation erlangt zu haben, da der Lehrplan durch den Prozess der Konsensfindung nach VDI 1000 abgesichert ist und daher als Bestandteil einer allgemein anerkannten Regel der Technik zu sehen ist.

Normative Verweise der VDI 4645

Zur Anwendung der VDI 4645 sind folgende VDI-Richtlinien erforderlich:

  • VDI 4640 Blatt 2:2015-05 (Entwurf) Thermische Nutzung des Untergrunds; Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen
  • VDI 4640 Blatt 2:2001-09 Thermische Nutzung des Untergrunds; Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen
  • VDI 4650 Blatt 1:2009-03 Berechnungen von Wärmepumpen; Kurzverfahren zur Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen; Elektro-Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung
  • VDI 4650 Blatt 2:2013-01 Kurzverfahren zur Berechnung der Jahresheizzahl und des Jahresnutzungsgrads von Sorptionswärmepumpenanlagen; Gas-Wärmepumpen zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung

Herausgeber der Richtlinie VDI 4645 „Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern – Planung, Errichtung, Betrieb“ ist die VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU). Die Richtlinie ist ab März 2018 als Weißdruck zum Preis von EUR 305,90 € beim Beuth Verlag erhältlich.

Das neue Blatt 1 der VDI 4645 „Heizungsanlagen mit elektrisch angetriebenen Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern; Planung, Errichtung, Betrieb; Schulungen, Prüfungen, Qualifizierungsnachweise“ ist zum Preis von EUR 72,60 beim Beuth Verlag erhältlich. Sie ersetzt den Entwurf von Juni 2017.

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Weitere Informationen zur Planung von Wärmepumpen

"Wärmepumpen-Planung nach VDI 4645" wurde am 18.06.2018 das letzte Mal aktualisiert.