Sole-Luft Defroster für KWL&BWWP in (fast) Passivhaus?

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Sole-Luft Defroster für KWL&BWWP in (fast) Passivhaus?

Hallo zusammen,
Als bisher stiller Mitleser konnte ich viel von eurem Forum lernen. Gerade stehe ich am Anfang der Planung eines „passivhausnahen“ Einfamilienhauses mit 140 m² Wohnfläche auf 2,5 Vollgeschossen. Geplant ist eine kontrollierte Wohnraumlüftung (KWL), die sich die Heizleistung mit einer Betonkernaktivierung (Betontreppen + Geschossdecken) teilt. Grob überschlagen komme ich auf einen Heizenergiebedarf von ca. 2100 kWh, der Warmwasserbedarf (4 Personen) liegt bei ca. 2900 kWh. Da der Standort in fünf Monaten des Jahres Nachttemperaturen unter 0°C aufweist, und über die hälfte der wärme auf hohem Temperaturniveau anfällt wäre eine Sole-Wärmepumpe mit Flächenkollektor energetisch optimal. Beim Einholen der Preise bin ich jedoch fast vom Glauben abgefallen. Ich bin bereit auch geld zum sparen auszugeben, aber keine 5stelligen Beträge. Als Ingenieur, der gerne auch bastelt spiele ich gerade mit dem Gedanken an ein „bastel Projekt“ als Zwischenlösung. Ohne die übliche Diskussion über erprobte alternativen wie Monoblock-Wärmepumpen, Split-Klimageräte oder Kombigeräte loszutreten würde ich gerne eine theoretische Option durchsprechen:

Die Wärmequelle bleibt ein Sole-Flächenkollektor (Eigenleistung).
Dieser speist einen Luft-Wasser-Wärmetauscher mit pumpengruppe ( z.B. den InovaTech Sole-Luft-Defroster wie den SLD202 mit 550 m³/h )
Fällt die Außentemperatur unter die erzielbare Temperatur des Solekreislaufs, wird die Zuluft auf etwa 2-8°C erwärmt.
Die temperierte Luft speist sowohl die KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung] (ca. 75-250 m³/h) als auch eine kleine Brauchwasser-Wärmepumpe (Volumenstrom ca. 180-500 m³/h).

Vorteile:

Eine Kühlung (KWL & BKA) im Sommer quasi zum Nulltarif.
Keine hygiene/reinigungs/Kondenswasserprobleme wie bei Luft Kollektor unter dem Haus
Kein Vereisen / Vorheizen wie bei der Monoblock-Lösung.
Es werden sehr günstige Standardkomponenten verwendet.
JAZ von über 3 erscheint mir auch bei dem hohen Temperaturniveau von 45° realistisch
Ein zukünftiger Umstieg auf eine Sole-Wärmepumpe bleibt möglich.
Wirklich attraktiv wird das System, wenn zusätzlich PVT-Kollektoren in den Solekreislauf eingebunden werden. Diese können in der Übergangszeit die Betonkernaktivierung komplett übernehmen, im Sommer das Erdreich regenerieren und die Arbeitszahl für Brauchwasser signifikant erhöhen.

Was ist eure Meinung dazu – hat jemand das schon einmal durchgespielt oder realisiert?

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score 1 · Answer 1 · 2024-11-03T19:04:33Z

Ich bin gerade dabei ein Kleingartenhaus mit einer Heizlast von ca. 1000W mit einem "Wärmegenerator" in Form einer Brauchwasserwärmepumpe auszustatten. Dabei kann über das interne Register im WW WW [Warmwasser]-Speicher die nötige Heizwärme (Trocken-FB-Heizung) ausgekoppelt werden.
BWWP sind günstig, kompakt und sehr effizient in der warmen Jahreszeit. Wenn man diese nun mit einem Solekreis und Luft-Wasser-Register im Winter vorwärmt, dann benötigt es nur ein Gerät, das leistungsmäßig zur Heizlast und WW WW [Warmwasser]-Bedarf passt.
Die KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung] kann dann bedarfsabhängig und unabhängig vom Wärmebedarf laufen, aber es könnte natürlich auch mit Zuluftnachheizung kombiniert werden.

score 1 · Answer 2 · 2024-11-04T07:31:35Z

Klingt nach einem spannenden Projekt! Meine Bedenken betreffen vor allem, was bei Temperaturen unter 0°C passiert. Sobald es in Richtung Gefrierpunkt geht, wird viel Energie zum Enteisen benötigt. Ich schätze, der COP geht gegen 1. Ab -7°C wird dann nur noch der Heizstab verwendet. Hast du eine Idee, wie du mit dieser Problematik bei deinem Projekt im Gartenhaus umgehen wirst?

Gibt es irgendwo Angaben zur Arbeitszahl bei niedrigeren Temperaturen? In den Datenblättern finde ich meist nur einen einzigen COP-Wert bei positiven Umgebungstemperaturen.

score 1 · Answer 3 · 2024-11-04T10:19:51Z

Für mein Projekt sind die Einsatzgrenzen (-7/-8°C laut Hersteller) und der COP < 2 bei niedrigen AT AT [Außentemperatur] kein wirkliches Thema, da wir das Mini-Haus (30m²) im Winter nur an manchen Wochenenden nutzen werden. Für dauerhaftes Wohnen im Winter benötigt man eine Solevorwärmung der Außenluft wie oben angedeutet. Für mich war die Hauptherausforderung der Platzbedarf und die Kosten für so einen kleinen Wärmebedarf. Kühlung+Entfeuchtung im Sommer sind ein angenehmer Zusatznutzen. Elektrodirekt wollte ich keinesfalls, daher habe ich diese Lösung ins Auge gefasst.

score 1 · Answer 4 · 2024-11-04T13:08:49Z

Dafür reicht es definitiv aus. Hat der Hersteller genaue Angaben zum COP bei den niedrigen Temperaturen gemacht?

Zu dem Thema finde ich leider bei keinem der großen etwas.

score 1 · Answer 5 · 2024-11-04T17:39:38Z

Bei A7/W10-53 liegt die Viessmann (R290 Modell) bei ca. COP 3,4
Bei A2/W10-53 bei ca. COP 3,0
Bei A-7/W10-53 bei schätzungsweise COP 2,0

score 1 · Answer 6 · 2024-11-06T08:45:33Z

Danke für die Info, Leitwolf!

Ich habe bei einem anderen Modell ein Diagramm gefunden und interpoliert. Ähnlicher Trend, aber weniger optimistisch:

Die durchschnittliche Wintertemperatur am Standort beträgt -3°C. Da liegt der COP bei 1,997.
Mit Sole-EWT und ca. 5°C Ansaugtemperatur komme ich auf eine Steigerung um 23 % auf einen COP von 2,47.

Bei 2100 kWh für Heizung + 4 Monate Warmwasser mit 870 kWh wären das ca. 285 kWh mit abzug für Pumpenstrom, ca. 100 € im Jahr. Selbst ohne den Strom für die Vorheizung zu berücksichtigen zahlt sich das System ja in 20–30 Jahren selbst ab?! Warum macht das nicht jeder? Allein die "Gratis"-Kühlung und Entfeuchtung um ein oder 2°C im Sommer plus die günstigen Anschaffungskosten der BWWP machen das doch wett, oder?
Jetzt stellt sich mir die Frage nach der Dimensionierung:

1. Dimensionierung nach Volumenstrom:
Nach einem Volumenstrom von grob 500 m³/h ergibt sich mit einem Dimensionierungsfaktor von 0,5–0,66 lfm pro m³/h eine Länge von 250–330 lfm. Damit hätte ich eine mögliche Entzugsleistung für einen Pallast, oder?

2. Dimensionierung nach Entzugsleistung:
Wenn ich nach der Entzugsleistung dimensioniere, sieht es anders aus. Der gesamte Wärmebedarf für KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung] und BWWP zusammen beträgt ca. 2 kW. Der Wirkungsgrad des Sole-EWT liegt bei etwa 60–80 %, was 3076 W ergibt. Bei einer angenommenen Entzugsleistung von ca. 40 W/m ergibt sich eine Länge von 63–83 m.

Hast du Erfahrung mit der Auslegung?

score 1 · Answer 7 · 2024-11-07T11:27:49Z

Die am Markt verfügbaren Kombigeräte haben entweder den Nachteil, dass es zum Interessenskonflikt zwischen Lüftungsanforderungen und Wärmeanforderungen kommt, oder sie sind bezogen auf die Leistungsgröße zwar effizient, aber ziemlich teuer.
Für Häuser mit sehr kleinen Heizlasten gibt es nichts passendes am Markt. Die Motivation den Wärmebedarf noch weiter zu reduzieren ist dadurch nicht wirklich gegeben, da die Haustechnik nur unwesentlich günstiger wird.
Bei so kleinen Leistungen ist dann meist die Versuchung groß, auf die direktelektrische Lösung zu schielen (Elektro-Fußbodenheizung, WW-Elektrospeicher) oder eine Splitklima für Heizung und Kühlung + WW-Elektrospeicher einzusetzen.
Wenn man aber auch im Kleinen auf Effizienz und Komfort setzt, ist das keine befriedigende Lösung.
Warum das noch niemand verwendet? Keine Ahnung, ob es schon solche Pilotanlagen gibt. Vielleicht habe ich etwas Neues entdeckt, das einen sehr guten Kompromiss darstellt.
Was man aber nicht vergessen darf. Es benötigt noch eine externe Steuerung dazu, um Klappen, Pumpen, etc. anzusteuern. Mit z. B. einer frei programmierbaren Steuerung mit einzelnen fertigen Programmbausteinen (z. B. von Technische Alternative) kann man sich das aber selbst programmieren.
Für die Auslegung des Sole-EWT kannst du dich an die RGK RGK [Ringgrabenkollektor]-Experten wenden. Hier müssen die Berechnungsparameter vielleicht etwas anders gesetzt werden, als bei einer Wp.

score 1 · Answer 8 · 2024-11-08T20:45:31Z

..
SolarXpertise schrieb: Sole-Wärmepumpe mit Flächenkollektor energetisch optimal. Beim Einholen der Preise bin ich jedoch fast vom Glauben abgefallen.

Über den RGK RGK [Ringgrabenkollektor] bist du hier im Forum noch nicht gestolpert? Wenn genug Platz für einen Flächenkollektor da ist, sollte der sich ja locker ausgehen. Und von 5 stelligen Kosten solltest du da ganz weit weg sein.

Interessante Ansätze von @leitwolf , aber hier wäre KISS mit RGK RGK [Ringgrabenkollektor] und Sole WPWP [Wärmepumpe] vielleicht einfacher.

Alternativ falls es doch einen guten Grund gegen RGK RGK [Ringgrabenkollektor] geben sollte, wie @berhan in seinem quasi Passivhaus eine Luft WPWP [Wärmepumpe] leicht überdimensionieren und damit nur tagsüber bei höheren Lufttemperaturen und etwas PV Ertrag in die BKA BKA [Betonkernaktivierung] rein fahren.