Bei der Wärmeversorgung größerer Gewerbeimmobilien oder Mehrfamilienwohnhäuser denken die meisten Planer vor allem an große Wärmeerzeuger, wie leistungsstarke Heizkessel oder Großwärmepumpen. Mit zunehmender Digitalisierung der Heizungssysteme und immer intelligenterer Steuerungstechnik rücken heutzutage aber auch Anlagen in den Fokus, die große Leistungen äußerst effizient durch die Nutzung mehrerer kleinerer Wärmeerzeuger – meistens handelsübliche Luft/Wasser-Wärmepumpen – zur Verfügung stellen.
Die Vorteile liegen auf der Hand: Durch den Einsatz von erprobten Seriengeräten, die sich bereits tausendfach im Einsatz bewährt haben, können auch Planer von größeren Heizungsanlagen auf zuverlässige Technik „von der Stange“ setzen. Das bedeutet einfachere Planung und mehr Zuverlässigkeit im Betrieb. Und selbst wenn ein Gerät einmal ausfallen sollte, sorgen die übrigen Geräte immer noch für ausreichend Leistung. Da die eingesetzten Luft/Wasser-Wärmepumpen aus der laufenden Serienfertigung des Herstellers kommen, ergeben sich hier zudem Skaleneffekte, die die Kosten der Gesamtanlage deutlich reduzieren können.
Panasonic Heating & Cooling Solutions, einer der größten Wärmepumpenhersteller weltweit, hat auf Basis seiner langjährigen Erfahrung im Bereich der Luft/Wasser-Wärmepumpen und der intelligenten Steuerungstechnik verschiedene Konzepte entwickelt, wie solche Anlagen aussehen können und unterscheidet dabei zwei Varianten:
1.die Kaskadierung mehrerer Luft/Wasser-Wärmepumpen mit intelligenter Steuerungstechnik.
2.Insellösungen mit einzelnen Luft/Wasser-Wärmepumpen für jedes Apartment oder jede Büroetage einer Immobilie.
Beide Systeme können sowohl zur Heizung als auch zur Kühlung eingesetzt werden. Voraussetzung für den Kühlbetrieb ist eine entsprechend dafür ausgelegte Flächenheizung.
Kaskadierung von Luft/Wasser-Wärmepumpen
Durch die Kaskadierung mehrerer Luft/ Wasser-Wärmepumpen lassen sich Heizsysteme realisieren, die bis zu 160 kW Leistung zur Verfügung stellen. Bei größeren Immobilien können natürlich mehrere solcher Anlagen eingesetzt werden. Geregelt wird das Zusammenspiel der Wärmepumpen durch den sogenannten Kaskadenregler, der bis zu 10 Luft/Wasser-Wärmepumpen steuert. So lassen sich große Wärmepumpenanlagen mit bis zu 160 kW realisieren. Dabei ist es auch möglich, Wärmepumpen mit verschiedenen Leistungsgrößen zu kombinieren, um die Leistung exakt an die Anforderungen des Gebäudes anzupassen.
Insbesondere mit den Panasonic T-CAP Luft/Wasser-Wärmepumpen, die dank intelligenter Steuerung und innovativem Kältekreis bis minus 20 °C praktisch ohne Leistungsverlust arbeiten, lassen sich kostengünstige und sparsame Großanlagen für Hotels, Mehrfamilienhäuser oder größere Ladenlokale realisieren. Die T-CAP Split-Geräte sind auch in einer „superleisen“ Variante lieferbar. Dank des flüsterleisen Betriebs können die Split-Wärmepumpen selbst in eng bebauten oder geräuschempfindlichen Bereichen eingesetzt werden. Über einen Laufzeitenausgleich sorgt der Kaskadenregler dafür, dass die Geräte so schonend wie möglich eingesetzt werden und immer im optimalen Betriebspunkt arbeiten. Der Regler kann nicht nur die Heizung steuern, sondern im Zusammenspiel mit bis zu zwei Pufferspeichern auch die Kühlfunktion der Wärmepumpen nutzen und ein 3-Wege-Ventil für die Kühlung regeln. Eine spezielle Steuerlogik sorgt zudem für die effiziente Warmwasserbereitung. Der DHCP-fähige Kaskadenregler lässt sich problemlos in ein Gebäudemanagementsystem einbinden. Externe Mod- bus-Geräte, z. B. Wärmemengen- oder Stromzähler, können über verschiedene Schnittstellen verbunden werden.
Vorteile beim Einsatz von PV-Anlagen
In Verbindung mit einer PV-Anlage ermöglicht der Kaskadenregler die optimale Nutzung des eigenerzeugten PV-Stroms. Wenn die PV-Module mehr Strom liefern als für die Wärmebereitstellung benötigt wird, kann durch eine Erhöhung der Sollwerte zusätzliche Wärme in einen Brauchwasser- und/oder Pufferspeicher eingespeichert werden. Zudem bietet die Kaskadenlösung einen Modulationsbereich von 5 bis 160 kW.
Insellösungen: Eine Wärmepumpenheizung pro Etage
Sind die zu beheizenden Einheiten klar getrennt, zum Beispiel Apartments im Wohnungsbau oder getrennte Büroetagen in Gewerbeimmobilien, können die einzelnen Einheiten auch jeweils mit einer eigenen Heizungsanlage ausgestattet werden. Möglich wird dies durch Luft/Wasser-Wärmepumpen in Split-Bauweise, die in der Lage sind auch größere Distanzen zwischen Aufstellungsort des Außengerätes und des Apartements oder der Büroetage ohne nennenswerte Verluste zu überbrücken. Da die Verbindung über vergleichsweise dünne Kältemittelleitungen funktioniert, ist auch die Installation unproblematisch.
Insbesondere in Wohnungsbau hat das Konzept mit einer Heizung je Einheit einen interessanten Aspekt, der sich auch auf die Betriebskosten auswirkt. Um Legionellen zu vermeiden, muss bei einer zentralen Lösung aus Hygienegründen die Warmwasserzirkulationsleitung 24 Stunden in Betrieb sein und das 365 Tage im Jahr bei Vorlauftemperaturen von 60 bis 65 °C. Bei mehreren kleinen Heizungssystemen ist dies nicht notwendig.
Insellösung mit kompakter Inneninstallation
Bei der Insellösung werden auch die Vorteile einer durchdachten kompakten Inneninstallation, wie dem Aquarea Kombi-Hydromodul von Panasonic deutlich. Die verbauten Geräte verfügen über einen wartungsfreien Edelstahlwasserspeicher. Im Gegensatz zu vielen anderen Innengeräten finden im Panasonic Kombi-Hydromodul alle für den Betrieb benötigten Komponenten Platz. Alle Anschlüsse werden von hinten zugeführt. Die neusten Kombi-Hydromodule sind mit einer Stellfläche von 60 mal 60 cm und einer Höhe von 164 cm sogar noch kompakter und werden von oben angeschlossen.
Durch die Insellösung mit den Luft/Wasser-Wärmepumpen konnten die Betriebskosten der einzelnen Wohneinheiten deutlich gesenkt werden. Im Schnitt liegen die Betriebskosten für Stromheizung und Warmwasser pro Wohneinheit um die 120 bis 130 Euro pro Monat.
Monitoring über die Service Cloud
Bei einer Insellösung müssen eine Reihe von Einzelgeräten überwacht und gewartet werden. Alle Luft/Wasser-Wärmepumpen können über das Internet in die Aquarea Service Cloud eingebunden werden. Das eröffnet dem Facility-Management die Möglichkeit, über das Internet auf die Heizungsanlage zuzugreifen, Einstellungen vorzunehmen und sogar die Geräte aus der Ferne unkompliziert zu warten.
Alle Geräte, die in die Service Cloud eingebunden sind, werden übersichtlich auf der Startseite aufgelistet. Nach der Auswertung der Daten lassen sich die Einstellungen des Reglers bearbeiten, als stünde der Service-Techniker direkt vor dem Gerät. Auf diese Weise können Vor-Ort-Einsätze auf ein Minimum reduziert werden. Die Datenloggerfunktion des Systems zeichnet zudem den Verbrauch für Heizung und Warmwasser kontinuierlich auf und ermöglicht Auswertungen nach Tages-, Wochen- und Monatsverbrauch. So sorgt die Aquarea Service Cloud nicht nur für mehr Komfort, sondern trägt auch dazu bei, die Betriebskosten so gering wie möglich zu halten.
