ICS 91.140.10, 91.140.65 VDI-RICHTLINIEN Oktober 2016

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VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE

Planung und Dimensionierung von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen

in Ein- und Mehrfamilienhäusern

VDI 4645 Entwurf

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Design and dimensioning of heating plants with heat pumps in single and multi-family houses

Einsprüche bis 2017-03-31

• vorzugsweise über das VDI-Richtlinien-Einspruchsportal http://www.vdi.de/einspruchsportal

• in Papierform an VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt Fachbereich Energiewandlung und -anwendung Postfach 10 11 39 40002 Düsseldorf

VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU) Fachbereich Energiewandlung und -anwendung

VDI-Handbuch Energietechnik VDI-Handbuch Heiz-/Wärmetechnik

Inhalt Seite Inhalt Seite Vorbemerkung ....................................................................... 2

Einleitung ............................................................................... 2

1 Anwendungsbereich...................................................... 2

2 Normative Verweise ....................................................... 2

3 Begriffe ............................................................................ 2

4 Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes .................. 4

5 Bilanzgrenzen und Effizienzbetrachtung ..................... 5 5.1 Bilanzgrenzen ........................................................ 5 5.2 Effizienzbetrachtung einer Elektro-

Wärmepumpe ........................................................ 5 5.3 Effizienzbetrachtung einer Gas-Wärmepumpe .... 6

6 Voruntersuchung ........................................................... 6 6.1 Genehmigungsrechtliche

Rahmenbedingungen ............................................. 6 6.2 Energiebezug ......................................................... 6 6.3 Besonderheiten bei Elektro-Wärmepumpen ......... 6 6.4 Besonderheiten bei mit Brennstoff

angetriebenen Wärmepumpen .............................. 7 6.5 Anforderungen an den Aufstellraum .................... 7

7 Zuständigkeiten – Energieversorger, Behörden, Bergamt, Handwerk, Planung ....................................... 9

8 Grundlagenermittlung ................................................... 9 8.1 Bestandsaufnahme ................................................. 9 8.2 Heizlast .................................................................. 9 8.3 Wärmeübergabe .................................................. 10 8.4 Gebäudekühlung ................................................. 13 8.5 Trinkwassererwärmung ....................................... 15 8.6 Dimensionierung der Wärmepumpe ................... 17 8.7 Betriebsweise....................................................... 18 8.8 Wärmespeicher .................................................... 18 8.9 Wärmequellen ..................................................... 19 8.10 Nutzung von Solarenergie ................................... 23 8.11 Anlagenkonzept ................................................... 24 8.12 Angebotserstellung .............................................. 24

9 Detailplanung der Komponenten und der Gesamtanlage .............................................................. 24 9.1 Vorbereitung der Detailplanung ......................... 24 9.2 Heizlast ................................................................ 26 9.3 Wärmeübergabe .................................................. 26 9.4 Gebäudekühlung ................................................. 29 9.5 Trinkwassererwärmung ....................................... 29

9.6 Dimensionierung der Wärmepumpe ................... 32 9.7 Auswahl der Betriebsweise der

Wärmepumpe ...................................................... 34 9.8 Wärmespeicher und deren Dimensionierung ..... 37 9.9 Wärmequellen ..................................................... 38 9.10 Nutzung von Solarenergie................................... 39 9.11 Anlagenkonzept .................................................. 39 9.12 Erstellung der Ausführungs- und

Genehmigungsunterlagen ................................... 44

10 Auftragsvergabe .......................................................... 45

11 Inbetriebnahme und Unterweisung............................ 45 11.1 Inbetriebnahme der Anlage ................................. 45 11.2 Dokumentation und Unterweisung des

Nutzers................................................................. 47

12 Inspektion und Wartung der Anlage .......................... 48

Anhang A Relevante Gesetze, Verordnungen, Normen............................................................. 49

Anhang B Auslegungsbeispiel für ein Flächenheizsystem ........................................... 53

Anhang C Auslegungsbeispiel für ein Heizkörpersystem ............................................ 55

Anhang D Checkliste – Konzept- und Detailplanung von Wärmepumpenanlagen ............................. 57

Anhang E Ablaufplanfestlegung von Betriebsweisen und Wahl der Wärmepumpe ................................... 61

Anhang F Hydraulische Schaltungen ............................... 65

Anhang G Effizienzbewertung von Elektro-Wärmepumpen ................................................. 80

Anhang H Kostenrechnung für eine Elektro-Wärmepumpe ................................................... 84

Anhang I Beispiel Anlagenbuch F-Gase-Verordnung .... 86

Anhang J Zapfprofile ....................................................... 87

Anhang K Berechnungsbeispiel zur Auswahl der Wärmepumpe und Dimensionierung der Bauteile ............................................................ 90

Anhang L Checklisten für Inbetriebnahme/Regler-einstellungen, Fehlersuche, Sicherheits-überprüfungen und Wartungs-/Inspektionsarbeiten ......................................... 94

Schrifttum ............................................................................ 99

– 2 – VDI 4645 Entwurf Alle Rechte vorbehalten © Verein Deutscher Ingenieure e. V., Düsseldorf 2016

Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der Übersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstän-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblättern geregelt sind, möglich. An der Erarbeitung dieser Richtlinie waren betei-ligt: Dipl.-Ing. Steffen Bauknecht, Ratingen Dipl.-Ing. Tino Bär, Kulmbach Dipl.-Ing. Harald Fonfara, Plattling Dipl.-Ing. Manfred Fricke, Erfurt Dr.-Ing. Peter Göricke, Duisburg Prof. Dr.-Ing. Klaus Heikrodt, Detmold Prof. Dr.-Ing. Hans-Friedrich Hinrichs, Hamm Dipl.-Ing. Steffen Lüttgens, Essen Dipl.-Ing. Uwe Marx, Remscheid Dr.-Ing. Marek Miara, Freiburg Dipl.-Ing. Joachim Plate, Hagen Dipl. Ing. Frank Röder, Holzminden Dipl.-Ing. Rolf-Werner Senczek, Westerholz Dipl.-Ing. Stefan Thie, Düsseldorf Dipl.-Ing. Ulrich Thomas, Düsseldorf Dipl. Ing. Egbert Tippelt, Allendorf Dr.-Ing. Heiko Werdin, Dresden Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.

Einleitung Die Technik der Wärmepumpe, elektrisch oder mit Gas betrieben, bietet erhebliches Potenzial zur Verringerung von Primärenergieverbrauch und CO2-Emissionen im Gebäudesektor. Um eine hohe Energieeffizienz zu erreichen, sind eine korrekte Planung und Dimensionierung sowie die sorgfälti-ge Installation und der optimale Betrieb von enor-mer Bedeutung, denn es handelt sich um eine rela-tiv anspruchsvolle Technik. Die vorliegende Richt-linie soll hierzu Hilfestellung geben. Sie behandelt die für die Planung von Wärmepum-penanlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern er-forderlichen Schritte von der Voruntersuchung/ Konzepterstellung bis zur Detailplanung. Sie gibt Hinweise

• zu empfohlenen hydraulischen Schaltungen, • zur Dimensionierung von Anlagenkomponen-

ten, • zur Dokumentation, • zur Inbetriebnahme der Anlage und Unterwei-

sung des Betreibers und auch • zu Kostenbetrachtungen. Im Anhang sind Checklisten und Beispiele zur Unterstützung der Vorgehensweise bei der Planung enthalten. Es werden alle marktnahen Wärmepumpensysteme zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung behandelt. Auch das sinnvolle Zusammenwirken mit anderen Anlagenbauteilen, wie weiteren Wär-meerzeugern, Wärmespeicherung, -verteilung und -übergabe, wird betrachtet.

1 Anwendungsbereich Die Richtlinie wird bei der Planung und Dimen-sionierung von Heizungsanlagen für kleine und mittlere Wohngebäude oder Gebäude mit wohn-ähnlicher Nutzung, bei denen eine Wärmepumpe zum Einsatz kommen soll, angewendet.

2 Normative Verweise Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieser Richtlinie 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 Wärmepum-penanlagen

VDI 4650 Blatt 1:2009-03 Berechnungen von Wärmepumpen; Kurzverfahren zur Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanla-gen; Elektro-Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung

VDI 4650 Blatt 2:2013-01 Kurzverfahren zur Be-rechnung der Jahresheizzahl und des Jahresnut-zungsgrads von Sorptionswärmepumpenanla-gen; Gas-Wärmepumpen zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung

3 Begriffe Für die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe:

Abschalttemperatur zum Abschaltpunkt gehörige Außentemperatur [VDI 4650 Blatt 1]