Monovalent

Die Wärmepumpe liefert bis zur tiefsten Außentemperatur die gesamte Heizwärme. Ein zweiter Wärmeerzeuger ist nicht erforderlich.

Monoenergetisch-alternativ und bivalent-alternativ

Die Wärmepumpe funktioniert oberhalb der Umschalttemperatur eigenständig. Die Zusatzheizung wird aktiv, sobald die Außentemperatur unterhalb der Umschalttemperatur liegt.

Monoenergetisch-parallel und bivalent-parallel

Die Wärmepumpe arbeitet eigenständig bis zur Einschalttemperatur. Wenn die Temperatur unter diesen Wert fällt, arbeiten die Wärmepumpe und die Zusatzheizung gleichzeitig.

Monoenergetisch-teilparallel und bivalent-teilparallel

Die Wärmepumpe arbeitet eigenständig, solange die Außentemperatur oberhalb der Umschalttemperatur liegt. Wenn die Temperatur zwischen der Umschalttemperatur und der Abschalttemperatur liegt, arbeiten Wärmepumpe und Zusatzheizung gleichzeitig. Die Zusatzheizung übernimmt die Arbeit, wenn die Außentemperatur unterhalb der Abschalttemperatur fällt.

Legende
$1$ Wärmepumpe	$ T_{a} $ Außentemperatur
$2$ Zusatzheizung (Heizstab oder Kessel)	$ T_{L} $ Heizgrenztemperatur, ca. 20 °C
$P$ Heizleistung	$ T_{aux} $ Einschalttemperatur der Zusatzheizung
$ P_{H} $ Heizleistung Wärmepumpe	$ T_{off} $ Ausschalttemperatur der Wärmepumpe
$BV$ Bivalenzpunkt	$ T_{e} $ Norm-Außentemperatur, ca. -14 °C
$ \Phi{HL,B} $ Gebäude-Heizlast

Regelung der Zusatzheizung

Um die verschiedenen Betriebsweisen mit einem Heizstab abzubilden, definieren Sie, bei welchen Temperaturen Heizstab und Wärmepumpe außer Betrieb gestellt werden:

1. Geben Sie die Leistung der Zusatzheizung an: Leistung des Heizstabs

2. Geben Sie die maximale Außentemperatur für den Heizstab an: Heizstab außer Betrieb über

   Diese Einstellung ist maßgebend dafür, wann der Heizstab laufen darf. Es kann sein, dass im monovalenten Betrieb kein Heizstab nötig ist, aber im monoenergetischen Betrieb gibt der Heizstab Energie ab. Die Wärmepumpe braucht eine gewisse Zeit, den Speicher aufzuheizen. Solange der Temperaturfühler im Speicher nicht die Solltemperatur erreicht, besteht ein Bedarf. Diesen Bedarf deckt der Heizstab im monoenergetischen Betrieb. Im monovalenten Betrieb braucht es deshalb länger, bis der Speicher seine Solltemperatur erreicht.

   Die beiden folgenden Diagramme spiegeln dieses Verhalten wider. Die Wärmepumpe (rote Linie) läuft im monovalten Betrieb länger und gibt mehr Energie ab als im monoenergetischen Betrieb. Dort wird die Wärmepumpe vom Heizstab (blaue Linie) unterstützt. Die grüne Linie ist die Temperatur am Fühler des Pufferspeichers, der das Nachheizen regelt.

   Monovalent

   

   Monoenergetisch-parallel

   

3. Geben Sie die minimale Außentemperatur für die Wärmepumpe an: Wärmepumpe außer Betrieb unter

Regelung des Kessels

Um die verschiedenen bivalenten Betriebsweisen mit einem Kessel abzubilden, definieren Sie, bei welchen Temperaturen Kessel und Wärmepumpe außer Betrieb gestellt werden:

1. Geben Sie die maximale Außentemperatur für den Heizstab an: Kessel außer Betrieb über

2. Geben Sie die minimale Außentemperatur für die Wärmepumpe an: Wärmepumpe außer Betrieb unter

Bivalenzpunkt bei Luft/Wasser-Wärmepumpen

Bei Luft/Wasser-Wärmepumpen im Heizungsbetrieb und in bivalenter Betriebsweise werden nach DIN EN 12831 die folgenden Bivalenzpunkte in Abhängigkeit der Normaußentemperatur empfohlen:

Normaußentemperatur in °C	Bivalenzpunkt Bereich in °C
-16	von -4 bis -7
-14	von -3 bis -6
-12	von -3 bis -6
-10	von -2 bis -5

Anhand der folgenden Größen (alle auf der Seite Heizung eingebbar)

• Nennleistung der Wärmepumpe

• Normaußentemperatur

• Vorlauftemperatur der Heizung

• Heizlast bei Normaußentemperatur

wird ein empfohlener Bivalenzpunkt ermittelt. Grundlage sind vereinfachte Kennlinien handelsüblicher Wärmepumpen im Leistungsbereich von 4 bis 14 kW. Für Leistungen außerhalb dieses Bereichs wird kein Vorschlag ausgegeben.

Sollte der Vorschlag nicht im Bereich der o.a. Tabelle (nach DIN EN 12831) liegen, können Sie die Parameter folgendermaßen verändern.

Liegt der Bivalenzpunkt zu niedrig, sollte eine Wärmepumpe mit einer niedrigeren Nennleistung ausgewählt werden, da die anderen Parameter entweder vom Standort (Normaußentemperatur) oder vom Gebäude abhängen (Heizlast und Vorlauftemperatur der Heizung). In diesem Fall zeigt die Simulation, dass der Anteil des zweiten Wärmeerzeugers fast Null ist.

Liegt der Bivalenzpunkt zu hoch, muss eine stärkere Wärmepumpe ausgewählt werden. Nach der Simulation ist zu erkennen, dass ein zweiter Wärmeerzeuger einen substantiellen Anteil an der Erzeugung hat.