Luftwärmepumpe vs Geothermie Neubau 400m2

[Saruss]

Ich sehe die 18kw immer noch als zu hoch an. Wenn du ein paar Infos zu dem Porenbetonstein, die Fensterflächen /Geometrie sagen kannst, kann ich mal grob überschlagen ob das stimmen kann.

von unterwegs

 

[Legurit]

Ich auch... würde selbst bei einem Haus aus nur Glas (uw 0.75) eine Hüllfläche von 700 qm bedeuten...(jetzt nur mal als sinnbefreites Zahlenspiel)

 

[markus-db]

Ich sehe die 18kw immer noch als zu hoch an. Wenn du ein paar Infos zu dem Porenbetonstein, die Fensterflächen /Geometrie sagen kannst, kann ich mal grob überschlagen ob das stimmen kann.

Danke für das Angebot.

Folgende genauere Angaben kann ich nun machen:

- Alle Außenwände sind Gemauert mit Ytong mit 36,5cm, auch im Keller (schwarze Wanne)
- Die Geometrie ist großteils kubusförmig, bis auf das EG, wo das Haus eine L-Form hat (ca. 28qm, die an einen Kubus mit ca 130qm gesetzt sind.)
- Das Haus ist nun doch komplett unterkellert, also auch L-Form
- Im OG befindet sich an der Stelle des L eine Dachterrasse mit entsprechend ca 28qm
- DG rein kubusförmig mit Walmdach

Ich habe nun die entsprechenden U-Werte erfahren sowie die Hüllflächen selbst nachgerechnet (die sich mit den Angaben in der Heizlastberechnung fast decken, das ist also zumindest schon mal OK):

- 154,40qm mit uw 0,21: Bodenplatte im KG
- 150,80qm mit uw 0,18: Außenwand im KG (netto, also ohne Fenster und Türen)
- 227,40qm mit uw 0,21: Außenwand EG-OG (netto)
- 174,66qm mit uw 0,17: DG / Dach (netto)
- 118,30qm mit uw 0,86: Fensterflächen (größtenteils Sicherheitsglas)
- 10,30qm mit uw 0,7: Außentüren (uw hier geschätzt, da ich dazu keine Angabe habe)
- 28,02qm mit uw 0,24: Terrassenflächen OG

In Summe also gut 860qm Hüllfläche und naiv gerechnet ein durchschnittlicher U-Wert von ca 0,29 (der in der Heizlastberechnung ja mit 0,34 angegeben ist) - sich also um 15 % unterscheidet (im Gegensatz zur Hüllfläche). Leider sind in der Heizlastberechnung keine einzelnen U-Werte angegeben, sondern nur der durchschnittliche U-Wert, ich weiß also aktuell nicht, wie die Differenz zu Stande kommt.

Meint ihr, die o.g. U-Werte entsprechen der Norm, oder fällt einer der Werte aus dem üblichen Rahmen? Ich habe ja bis jetzt leider keine Erfahrung damit ...

Allerdings weiß ich nicht, wie man von der Hüllfläche und dem U-Wert nun auf die Heizlast kommt. Man braucht, soweit ich weiß, noch den Gebäudeluftwechsel, der in der Heizlastberechnung mit 0,6/h angenommen ist, sowie die minimale Außentemperatur, die mit -14°C angenommen ist. Rauminnentemperatur ist 20°C und das beheizte Nettovolumen 1230m3, Bruttovolumen 1620m3.

Viele Zahlen, da den Durchblick zu bewahren ...

 

[Saruss]

Die U-Werte sind prinzipiell ok. Bei mir sind Fenster und Wände besser, die Wände/Sohle im Keller schlechter gedämmt.
Wenn man diese Daten nimmt kommen als Transmissionswärmeverluste auf 7,5kW Wärmeverluste bei Auslegungstemperatur (dazu noch ein wenig für Wärmebrücken, je nach Ausführungsqualität also ca.8 -8.5kW maximal). Berechnung ist einfach jeweils Fläche*u-Wert*Temperaturdifferenz (Erdreich bleibt überhalb der Auslegungstemperatur). Bei einer Gebäudeluftwechselrate von 0,6/h ergibt sich bei dem genannten Volumen und Auslegungstemperatur ein Lüftungswärmeverlust von 8,5kW ohne Wärmerückgewinnung. Ich halte diesen Wert aber für utopisch, da man ja nicht nach Volumen, sondern nach tatsächlichem Luftverbrauch lüftet, d.h nach Personenanzahl. Wenn da 5-6 Personen drin leben, würde ich den Lüftungswärmeverlust eher bei Max. ca.4 kW veranschlagen (überleg mal, wie viel heiße Luft ein 4kW Heißluftgerät produziert... so viel muss man dann erst mal lüften - und wenn es kalt ist, bekommt man schon mit wenig Luftwechsel die Luftfeuchtigkeit schnell runter).
Für Warmwasser kann man 1-2kW Leistung ansetzen. Die Auslegungstemperatur wird ja nicht durchgehend anliegen, und mit der Summe von dann 14kW ist schnell viel Wasser warm (und bei mehr benötigter Wärme/wenn es kälter ist leistet für die paar Stunden ein Heizstab in der Wärmepumpe die Differenz).
Die dir vorliegende Berechnung ist in meinen Augen also schon vernünftig, aber ich würde bei der Sole-Wärmepumpe eine im Bereich 14-15kW nehmen, bei der Luft-W-Wärmepumpe wäre ich mir nicht so sicher, da würde ich versuchen etwas zu bekommen, das eher etwas mehr Leistung bietet, aber modulieren kann (damit der Wirkungsgrad/Leistung bei tiefen Temperaturen stimmt, aber bei hohen Temperaturen keine überschüssige Leistung da ist, und die Heizung dann nicht effektiv arbeitet).

 

[markus-db]

Danke für die Berechnung. Damit ich das nachvollziehen kann:

Fläche*u-Wert*Temperaturdifferenz

Also in meinem Fall:

560 * 0,29 * 37 = 6kW (über Erdreich, Temperaturdifferenz von 37 resultierend aus 20°C zu -14°C)
300 * 0,29 * 20 = 1,7kW (unter Erdreich, Temperaturdifferenz von 20 resultierend aus 20°C zu 0°C Boden?)

In Summe damit ca. die von dir genannten 7,5kW Transmissionsverluste. Ist das die Rechnung?

Gebäudeluftwechselrate von 0,6/h ergibt sich bei dem genannten Volumen und Auslegungstemperatur ein Lüftungswärmeverlust von 8,5kW ohne Wärmerückgewinnung. Ich halte diesen Wert aber für utopisch, da man ja nicht nach Volumen, sondern nach tatsächlichem Luftverbrauch lüftet, d.h nach Personenanzahl. Wenn da 5-6 Personen drin leben, würde ich den Lüftungswärmeverlust eher bei Max. ca.4 kW veranschlagen

Auch hier, damit ich es nachvollziehen kann:

Nimmt man für die Wärmekapazität von Luft 1,2 kJ / (m3 K) an? (Also ca 0,28 W / (m3 K)). Wenn man das Nettovolumen von 1230m3 annimmt und wieder die Temperaturdifferenz von 37°, kommt man auf:

0,28 * 1230 * 37 = ~12,8 kW Energie, um die Luft zu erwärmen.

Multipliziert mit der Gebäudeluftwechselrate von 0,6 also knapp 7,5 kW pro Stunde. Du kommst auf 8,5 kW, wo ist mein Denkfehler? Ist die Wärmekapazität anders?

Und diese beiden zahlen addiert man grob gesagt einfach auf (inklusive Puffer für Wärmebrücken), packt noch bisschen was für Warmwasser dazu, und das ist das "vereinfachte Verfahren"?

Dann würde ja insgesamt an dem Transmissionswärmeverlust wenig zu machen sein, aber ein großer Spielraum bei dem Verlust durch die Luftwechselrate sein (wie du ja auch schreibst).

Ich frage den Energieberater mal, woher die 0,6/h kommen.

Die dir vorliegende Berechnung ist in meinen Augen also schon vernünftig, aber ich würde bei der Sole-Wärmepumpe eine im Bereich 14-15kW nehmen, bei der Luft-W-Wärmepumpe wäre ich mir nicht so sicher, da würde ich versuchen etwas zu bekommen, das eher etwas mehr Leistung bietet, aber modulieren kann

Wenn es bei Sole wirklich Richtung 14-15kW geht, könnte das u.U. eine der fünf Bohrungen sparen und die Preisdifferenz zur Luft-W-Wärmepumpe wäre geringer. Das wäre schon etwas und würde die Entscheidung sehr vereinfachen.

Das uns vorliegende Angebot zur Luft-W-Wärmepumpe beinhaltet auch ein vollmoduliertes Gerät - das ist also immerhin so schon vorgesehen.

 

[Saruss]

Ich habe die Wärmeverluste so berechnet:
qm U Wärmeverlust
Außenwand eg og 227,4 0,21 1623,636
Außenwand Keller 150,8 0,18 434,304
Sohlplatte kg 154,4 0,21 518,784
Dachflächen 174,6 0,17 1009,188
Fenster 118,3 0,86 3459,092
Türen 10,3 0,7 245,14
Terrassenfläche 28,02 0,24 228,6432
jeweils A * U * dT. Dazu käme laut Norm ein Aufschlag von 0,05 bis 0,1 für Wärmebrücken, damit wäre man bei 8,7kW gesamt. Aber Norm ist nicht immer gleich Realität, und je größer, desto weniger Flächenanteil haben Wärmebrücken denke ich (Wo hat zB. ein großes Fenster ne Wärmebrücke?). Von -14° sind es bei mir nur +34° bis 20°. Du kannst aber gerne mit 23°C als Raumtemperatur rechnen (wir sind aber mit ca. 20° ganz zufrieden, mir sind 23 zu warm).

Bei der Luft habe ich so gerechnet (eigentlich eher umgeformt, und an die Einheiten gedacht..kann man sich als einfache Faustregel merken):
1 m^3/h = 1/3600 m^3 / s
Dichte: 1/3600 m^3/s * 1,21 kg/m^3=0,0003361 kg/s
Spezifische . Wärmekapazität: 0,0003361 kg/s * 1010 J/(kg K) = 0,3394 J/(Ks) )= 0,34 W/K
also 0,34W Lüftungsleistung pro Grad Kelvin für 1 m^3/h Lüftungsverlust.

1230 m^3 Volumen * 0,6 = 738 m^3 Austausch pro Stunde, bei 34° als dT ergibt
34K*738m^3 * 0,34W/(K m^3)=8531W=8,5kW.

Die 0,6 kommen aus einer Norm. Das ganze Verfahren ist insgesamt etwas komplizierter (insbesondere der Kellerbereich, da kann man dann über Wärmeleitung je nach Tiefe die Bodentemperatur und Spezifische iell für die Kellersohle besondere Wärmeleitkoeffizienten ausrechnen weil da in der Regel weniger Wärme ins Erdreich geht bzw. die Wärme bleibt in Kellernähe "im Erdreich" teilweise "stehen", so ganz einfach gesagt (du kennst als Physiker ja auch nichtlineare DGL mit Randbedingungen, damit könnte man das exakter machen). Die Abschätzung mit der Temperatur die ich hier mache ist noch "schlecht", da sollte eigentlich noch weniger Wärme verloren gehen.
Ansonsten hast du es vom Prinzip her richtig wiederholt.