Wasserquellen-Wärmepumpensysteme mit modularen Scroll- und Schraubenverdichtern

Das Kältemittel im jeweiligen Gerät nimmt über einen koaxialen Wärmeübertrager Wärme aus dem Wasserkreislauf auf (Heizbetrieb) oder gibt Wärme an ihn ab (Kühlbetrieb). Anschließend schließen ein Vierwegeventil und ein Expansionsorgan den Kreislauf. Der grundlegende Kältekreislauf entspricht dem einer Klimaanlage; anstelle der Außenluft dient jedoch der Wasserkreislauf als Wärmequelle oder Wärmesenke. Käufer, die nach der besten gewerblichen Wasser-Wärmepumpe für einen bestimmten Standort suchen, sollten deshalb neben dem Gerät selbst auch die Auslegung des Wasserkreislaufs bewerten (Kessel/Kühlturm oder Grundwasser). Das Funktionsprinzip bleibt gleich, aber welche Kreislaufkonfiguration zum Standort passt, ist unterschiedlich.

Beide nutzen einen Wasserkreislauf statt Außenluft als Wärmequelle oder Wärmesenke, und die Begriffe überschneiden sich stärker, als die meisten Anbieter auf ihren Seiten einräumen. „Geothermie“ bezeichnet üblicherweise eine Konfiguration mit geschlossenem oder offenem Kreislauf, bei der Erdreich oder Grundwasser als Quelle dienen – so auch bei der Energiezentrale des Campus aus Fallstudie 2 mit 32 Scroll- und 8 Schraubenverdichtern. Eine Wasser-Wärmepumpe mit Kessel- und Kühlturmkreislauf, wie bei der Installation von 36 Geräten am Kühlturm in Fallstudie 1, nutzt mechanische Anlagen statt des Erdreichs, um das Wasser im Kreislauf zu temperieren. Koven Air baut beide Kreislauftypen auf Basis derselben KACWR-/KASCMF-Geräte. Für Käufer liegt der praktische Unterschied daher in der Auslegung des Kreislaufs und den Standortbedingungen, nicht in einer anderen Wärmepumpen-Produktreihe.

Eine Luft-Wärmepumpe (ASHP) gibt Wärme direkt an die Außenluft ab oder nimmt sie von dort auf. Ihre Effizienz schwankt deshalb mit der Außentemperatur. Die Wassertemperatur im Kreislauf einer Wasser-Wärmepumpe bleibt ganzjährig in einem deutlich engeren Bereich. Deshalb bleibt unser für den Kühlbetrieb angegebener COP (5,6–6,1) über die Jahreszeiten hinweg konstanter als der saisonale Mittelwert eines typischen Luftgeräts. Dasselbe gilt für den allgemeineren Vergleich von Erdwärmepumpen (GSHP) und Luft-Wärmepumpen (ASHP): Wassergeführte oder erdgekoppelte Systeme sind weniger von der Außenluft abhängig, erfordern dafür aber eine komplexere Kreislaufauslegung.

Nein. Nur bei einer Kreislaufkonfiguration mit Kessel und Kühlturm ist ein Kühlturm erforderlich (Fallstudie 1). Bei einer Grundwasseranlage oder einem geschlossenen Kreislauf (Fallstudie 2) übernehmen das Erdreich oder ein Grundwasserleiter diese Funktion.

Hier unterscheidet sich das Ausfallverhalten, nicht unbedingt die Zuverlässigkeit insgesamt. Bei einem einzelnen großen Kaltwassersatz ist die gesamte Leistung von 100 % in einer Maschine konzentriert. Fällt sie aus, verliert das Gebäude vollständig die Kühlung oder Heizung. Bei einer Scrollverdichter-Anlage (2–4 Verdichter pro Gerät, Dutzende Geräte pro Projekt) beschränkt sich ein Ausfall auf einen Teil der Gesamtleistung. Beide unserer geprüften Fallstudien liefen mehrere Jahre ohne gebäudeweiten Ausfall.

Die KACWR-/KASCMF-Geräte von Koven Air sind bei normalem Betrieb auf eine Nutzungsdauer von 15–20 Jahren ausgelegt. Die Infrastruktur des Wasserkreislaufs – erdverlegte Rohrleitungen, geschlossene Kühltürme oder Reinjektionsbrunnen – ist auf eine deutlich längere Nutzungsdauer ausgelegt (40–50+ Jahre bei gut gewarteten Rohrleitungen eines geschlossenen Kreislaufs). Bei Lebenszykluskostenvergleichen sollten Sie die beiden Bereiche deshalb getrennt berücksichtigen, statt sie über denselben Projektzeitzeitraum abzuschreiben.

Die Installationskosten hängen von der Anzahl der Geräte, der Mischung aus Scroll- und Schraubenverdichtern, der Leistungsangabe für Innen- oder Außenaufstellung sowie der Infrastruktur des Wasserkreislaufs ab (Kühltürme oder Brunnenfeld). Als Produktkategorie haben modulare Wasser-Wärmepumpen-Anlagen typischerweise 20–30 % höhere anfängliche Gerätekosten als ein einzelner Kaltwassersatz mit gleicher Leistung. Über die Betriebsdauer gleichen sich diese durch die in den geprüften Projekten in Gerätesektion 3 gezeigten Einsparungen bei den Betriebskosten aus. Kontaktieren Sie uns für eine projektspezifische Kostenschätzung.

Auf diese drei Punkte weisen wir Käufer ausdrücklich hin: (1) höhere Anschaffungskosten am ersten Tag als bei einem einzelnen großen Kaltwassersatz mit gleicher Leistung, (2) eine Konfiguration mit offenem Kreislauf oder Kühlturm bringt für den Gebäudeeigentümer die Verantwortung für die Legionellenbehandlung des Wassers und die vorgeschriebenen Meldungen mit sich und (3) für Grundwasserkonfigurationen sind Genehmigungen für Reinjektionsbrunnen erforderlich, die bei einer Nachrüstung von Kessel und Kaltwassersatz nicht benötigt werden. Diese Nachteile betreffen nicht nur Koven Air, sondern die gesamte Produktkategorie der Wasser-Wärmepumpen. Deshalb sprechen wir alle drei in Gerätesektion 4 offen an und erwähnen sie nicht nur in diesen häufig gestellten Fragen.

Ja. Eine KACWR-/KASCMF-Anlage muss nicht die gesamte bestehende Technik ersetzen. Da der Wasserkreislauf gemeinsam genutzt wird, können ein vorhandener Kessel und Kühlturm als Reserve-Wärmequelle oder -Wärmesenke erhalten bleiben, während die Wärmepumpen-Anlage die tägliche Last übernimmt. Das ist ein gängiger Weg für eine schrittweise Nachrüstung in Gebäuden, die von den in Gerätesektion 3 gezeigten Einsparungen bei den Betriebskosten profitieren möchten, ohne die gesamte Technik auf einmal ersetzen zu müssen. Unser Engineering-Team prüft in der Planungsphase vor dem Kauf die Leistung der vorhandenen Anlagen und bestätigt, ob diese Lösung am jeweiligen Standort umsetzbar ist.