Der Einsatz von Wärmepumpenkaskaden ist vor allem überall dort möglich, wo große Heizleistungen erforderlich sind, der Heiz-, Warmwasser- und Kühlbedarf stark schwankt oder parallel gedeckt werden muss oder Großwärmepumpen an ihre Leistungsgrenze stoßen.
Bei einer Kaskadenschaltung werden projektorientiert mindestens zwei Wärmepumpen hydraulisch und regelungstechnisch so miteinander gekoppelt, dass sie die jeweilige Aufgabenstellung möglichst zuverlässig, energieeffizient und kostengünstig erfüllen können. Die Bandbreite der Anwendungsfälle reicht von Mehrfamilienhäusern und größeren Wohnungsbauobjekten über Büro-, Verwaltungs- und Hotelgebäude bis hin zu gewerblichen Objekten. Auch große Einfamilienhäuser mit besonderen Anforderungen können vom Einsatz einer Wärmepumpenkaskade profitieren.
Bild: Wolf
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Wo liegen die Vorteile?
Am häufigsten kommt die Kombination mehrerer Luft/Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz. Die generellen Vorteile einer Wärmepumpenkaskade sind:
„Bundesförderung für effiziente Gebäude“ (BEG) für Wohn- und Nichtwohngebäude.
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Flexible Einsatzmöglichkeiten
Um flexibel hohe Ansprüche für Warmwasser, Heizung oder Kühlung zeitlich getrennt oder parallel zu erfüllen, werden die Wärmepumpen an einen gemeinsamen Vorlauf angebunden, der dann beispielsweise in einer hydraulischen Weiche mündet.
Eine hydraulische Weiche kann vor allem folgende Vorteile bieten:
Aufgrund der hohen Flexibilität einer Wärmepumpenkaskade lässt sich eine Vielzahl von zunehmend umfangreichen und spezifischen Kunden- bzw. Projektanforderungen lösen. So werden heute beispielsweise im Neubau- und Sanierungsbereich vermehrt Gebläsekonvektoren eingesetzt, um den Heiz- und Kühlbetrieb zu unterstützen. Dadurch lässt sich ein effektiver Kühlbetrieb unterhalb des Taupunkts realisieren (wichtig: Kondensatableitung sowie diffusionsdichte Dämmung der Vor- und Rückläufe sicherstellen und bereits in früher Bauphase berücksichtigen).
Ein weiterer Vorteil spricht für die Kaskade: Käme nur eine einzelne Wärmepumpe zum Einsatz, würde die Kühlleistung beispielsweise während der Warmwasserbereitung unterbrochen. Die Auswirkung wären für die Bewohner der Immobilie unmittelbar zu spüren. Nicht so bei einer intelligenten Wärmepumpenkaskade: Hier übernimmt beispielsweise die eine Wärmepumpe die Warmwassererzeugung, während die andere für die Kühlung oder Heizung zur Verfügung steht. Besteht keine Warmwasseranforderung, können beide Wärmepumpen – je nach Anforderung – gleichzeitig kühlen und/oder heizen.
Regelung einer Wärmepumpenkaskade
Für den intelligenten Kaskadenbetrieb wird eine wärmepumpenübergreifende Regelintelligenz benötigt. Ein Beispiel für einen solchen zentralen Manager ist das Kaskadenmodul Wolf KM-2 V2, das die Regelung von bis zu fünf Luft/Wasser-Wärmepumpen CHA-Monoblock übernimmt. Bei Bedarf ist auch eine Hybridkombination mit einem Zusatzwärmeerzeuger (z. B. einem Gas-Brennwertgerät) möglich.
Für die Zuschaltung gibt es verschiedene Betriebsweisen sowie einen automatischen Führungswechsel für eine gleichmäßige Verteilung der Betriebsstunden. Ergänzend zum Kaskadenmodul ist eine gemeinsame Regelung für alle Wärmeerzeuger notwendig (wie z. B. das Bedienmodul Wolf BM-2 mit großem Farbdisplay).
Eine Kombination von Wärmepumpenkaskade und Gas-Brennwerttherme (Gas-Hybridheizung) lässt sich über die staatliche „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ (BEG) mitfinanzieren. Erwähnenswert sind auch die Fördermöglichkeiten dezentraler und zentraler (Wohnraum-)Lüftungsanlagen wie z. B. der Wolf CWL-2, die einen signifikanten Beitrag zur Senkung der Gebäudeheizlast leisten. So können wiederum Wärmeerzeuger mit kleineren Leistungsgrößen eingebaut werden.
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Info
Planungsbeispiel Kaskade
Ein Modernisierer möchte ein Mehrfamilienhaus sanieren und dafür eine besonders leise Wärmepumpenanlage einbauen, weil nur wenig Abstand zum Nachbargrundstück vorhanden ist und die TA Lärm eingehalten werden muss. Eine Förderung des Sanierungsprojekts wird angestrebt.
Die Vorlauftemperaturen des Heizkörpersystems betragen ca. 45 °C. Es werden auch die Fenster erneuert, weswegen nach der Maßnahme eine hohe Dichtigkeit des Gebäudes vorliegen wird. Zudem sind dem Hausbesitzer geringe Betriebskosten sowie ein zukunftsfähiges und umweltschonendes Kältemittel wichtig. Die Anlage soll mittels Fernwartung kontrolliert werden können.
Die Vorgehensweise durch den Fachhandwerker:
[1] „Hydraulik Assistent“ von Wolf → www.bit.ly/sbz006
[2] „Schallrechner“ von Wolf → www.bit.ly/sbz007
[3] „Schallrechner Wärmepumpe“ des BWP → www.bit.ly/sbz008
Autor
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