Die Abwärme von Photovoltaikmodulen als Wärmequelle für die Wärmepumpe nutzen? Das geht jetzt mit der neuen Generation „Wärmepumpe 5.0“ des Herstellers Triple Solar. Dieser zeigt eine neue Generation seiner Wärmepumpe, die ohne Außengerät auskommt. Sie ist Teil des Photovoltaik-Thermie (PVT)-Konzepts des Herstellers.
Die Wärmepumpe ist dabei extrem kompakt gebaut und besteht aus zwei Modulen, die im Heizungsraum des Gebäudes zusammengebaut werden. Dann nimmt die Wärmepumpe einen Raum mit 1 Meter Höhe, 38 Zentimeter Breite und 65 Zentimeter Tiefe ein. Das Gesamtgewicht der Wärmepumpe beträgt 55 Kilogramm. Im Betrieb liegt der Geräuschpegel bei 42 Dezibel. Als Kältemittel kommt Propan R290 zum Einsatz, das ein sogenanntes „Global Warming Potential“ von drei hat. Im Vergleich zu anderen Kältemitteln sei das wenig. Die Wärmepumpe kommt jedoch mit einer Füllmenge von gerade einmal 150 Gramm des Kältemittels aus, daher kann sie ohne Einschränkungen in Innenräumen genutzt werden.
„Unsere neue PVT-Wärmepumpe 5.0 ist ideal für neue Einfamilienhäuser sowie als Austausch für Gasheizungen in Reihen und Mehrfamilienhäusern, in denen herkömmliche Wärmepumpen aufgrund von Platzmangel, strengen Auflagen oder optischen Vorstellungen keine Option sind“, sagt Jannik Fleiter, Produktmanager bei Triple Solar.
Als Wärmequelle nutzt die Wärmepumpe die Abwärme der Photovoltaikmodule des Daches. Das geht allerdings nur mit den Sandwich-Modulen des Herstellers, die auf der Vorderseite gewöhnlich Strom erzeugen, auf der Rückseite aber einen Wärmetauscher haben, der Umgebungswärme entziehen kann. Im Jahresdurchschnitt sei diese Technologie 20 Prozent effizienter als gewöhnliche Luft-Wasser-Wärmepumpen. Für die elektrisch aktive Vorderseite kommen Topcon-Module des Herstellers Bisol mit 22 Prozent Modulwirkungsgrad zum Einsatz.
Die Wärmepumpe arbeitet im Leistungsbereich von 1,2 bis 5 Kilowatt Heizleistung und erreicht so eine Vorlauftemperatur von maximal 70 Grad Celsius. Die Kompressorleistung ist vollständig modulierbar, was für hohe Effizienz und bessere Nutzung von Solarstrom sorgt. Es gibt auch ein elektrisches Heizelement, das zwischen einem und sechs Kilowatt Leistung aufnehmen kann.
Bei einer Vorlauftemperatur von 55 Grad Celsius in einer mittleren Klimazone beträgt die Jahresarbeitszahl 3,83. Wer das System mit einer Fußbodenheizung verwenden kann und daher nur 35 Grad Celsius als Vorlauftemperatur benötigt, darf sich über eine Jahresarbeitszahl von 4,74 im mittleren Klima freuen. Die minimale Sole-Eintrittstemperatur beträgt minus 20 Grad Celsius. Maximal sind es 50 Grad Celsius.
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Vorsicht. Die SCOP-Angaben nach EN 14825 aus dem Datenblatt werden normgemäß bei Sole/Wasser-Wärmepumpen für Quelltemperaturen erstellt, die einer Erdreichwärmequelle entsprechen. Die Quelltemperaturen bei einem unabgedeckten (ungedämmten) PVT-Kollektor liegen in der Regel energiegewichtet deutlich niedriger. (Standard Fall: Raumheizwärmebedarf deutlich größer als Warmwasserbedarf)
Im Prinzip eine sehr gute Sache. Es fehlt eine Angabe, wie groß die PVT-Fläche sein muss, damit die Wärmepumpe gut arbeitet.
Die Anwendungsfälle „neugebautes Einfamilienhaus“ und „Austausch von Gasheizungen in Mehrfamilienhäusern“ scheinen mir nicht zusammenzupassen. Die Maximalleistung von 5kW sollte für ein neues EFH mit anständigem Wärmedämmstandard gut ausreichen. Für ein (älteres) Mehrfamilienhaus reicht sie lange nicht, auch wenn es wärmetechnisch aufgewertet wird.
Die Lautstärke von 42dB entspricht einem Kühlschrank, der als „laut“ gilt. Das ist nicht schön, man wird es aber zur Not auch in der Küche aufstellen können. In einem separaten Technikraum aufgestellt sollte es innerhalb der Wohnung nicht zu hören sein.
Wenn ich das, auf der Website des Herstellers, richtig in dem Datenblatt der Wärmepumpe sehe, dann kann man bis zu zwei dieser Wärmepumpen parallel verbauen und betreiben, sodass man auf 2×5 kW = 10 kW maximale Heizleistung kommt.
42 dB liegt knapp über der „Konzentrationsstörungsschwelle“ von 40 dB. Sobald man also die Tür zu dem Raum, in dem die Pumpe steht, schließt, dürfte man von der nichts mehr mitbekommen, wenn es nicht gerade eine Papiertür ist.
Triple Solar gibt an, dass 3 Quadratmeter Modulfläche pro 1 kW Heizlast benötigt werden.
Eine absolut gute Grund-Idee,
welche aber nicht ausgereift ist
und bei der Anpreisung hier werden die die Grenzen des Systems clever bis listig verschwiegen.
Die Grundidee ,Abwärme von PV als Nutzwärme der Wärmepumpe einzusetzen ist genial.
Aber man verschweigt, dass das PV-Aussengerät etwa 3 qm haben sollte, um 1 kW Wärmepumpen-Leistung realisieren zu können. 6 kW Wärmepumpenleisung benötigen also 15 – 25 qm PV-Module.
Man verschweigt weiterhin, dass die angepriesene -tatsächlich und theoretisch auch nutzbare- Wärmeleistung- der Module in Mitteleuropa zwar
im Sommer voll verfügbar wäre – aber dann nicht gebraucht wird
aber im Winter und nachts, wenn nötigst , nahe Null geht !
Also ist diese Technik wohl nur in realtiv warmen und licht-reichen Gegenden sinnvoll nutzbar- und sollte (um nachts nicht frieren zu müssen) auch einen Wärmespeicher mit enthalten.
Mein Fazit:
Super-Grund-Idee
welche aber, so wie hier vorgestellt, kaum Sinn bringt, in DE auch zu installieren –
es sei denn, man hat genügend Geld für technsche Spielerein übrig
Da merkt man wieder, dass jemand ohne viel Ahnung einen Haken sucht. Die Kollektoren nutzen auch Umgebungswärme, nicht nur Sonneneinstrahlung. Das System arbeitet also auch in allen nächten zuverlässig, die nicht kälter als -20°C sind… und davon haben wir in der mittleren Klimazone ja nur recht wenige…
Ja, mit Sonne geht’s besser, ohne geht’s aber auch und der eigentliche Vorteil ist, dass man Kollektor Fläche statt einem Außengerät nutzen kann. Besonders für beengte Siedlungsgebiete ein riesen Vorteil, denn ein Dach hat jeder…
Wenn man die WP mit PV-Strom betreiben möchte, sollte man sie sowieso vorzugsweise tagsüber laufen lassen. In einem Haus mit gutem Wärmedämmstandard ist das auch kein Problem: Das hält die Wärme über Nacht. Nur die Maximalleistung muss dann etwas höher ausgelegt werden als bei einer WP, die im Auslegungsfall (-10° Durchschnittstemperatur) 24h durchläuft.
Sie schwätzen daher, ohne das Grundprinzip verstanden zu haben. Löschen Sie diesen destruktiven Post!
Ich finde es nicht gut, wenn man über Dinge negativ schreibt, von denen man im Grunde genommen nicht viel weiß. Vielleicht sollte man sich erstmal richtig einlesen.
PVT mit Wärmepumpe ist eine Alternative oder Ergänzung zu anderen Wärmepumpentechniken, welche Umweltwärme nutzbar machen, indem ein niedriges Temperaturniveau (bis -20 Grad) auf ein Höheres angehoben wird, um es nutzbar zu machen.
Ob PVT sinnvoll ist, ist immer eine Einzelfallentscheidung, wobei es nicht nur um Technik, sondern auch um Kosten geht. In dem Artikel wird Werbung für eine neuere Version einer WP gemacht, welche für viele Anwendungsfälle zu klein ist, aber für viele auch wieder ausreicht. Wo die WP nicht ausreicht, kann man deren PVT-Module mit einer leistungsstärkeren Sole/Wasser-WP eines anderen Herstellers nutzen.
Es gibt mehrere Hersteller von PVT. Wobei manche keine WP entwickeln und manche halt eine eigene Version anbieten. PVT scheitert im Einzelnen selten an der Technik, sondern eher an den Kosten. Das ändert sich gerade, durch den Einstieg in eine Massenproduktion.
Überall wo keine Luft/Wasser-WP zum Einsatz kommen soll, kann über PVT nachgedacht werden.
Als technische Spielerei finde ich so ein System auch nicht zutreffend charakterisiert. Es ist innovativ, und jeder im Prinzip sinnvollen Innovation sollte man eine Chance geben, sonst kommen wir nicht weiter. Ich fürchte allerdings, dass es nicht der große Durchbruch sein wird, d.h. es wird keine hohen Stückzahlen geben, und damit tendenziell etwas teurer bleiben. Außerdem gibt es eine ernsthafte Low-Tech-Alternative: Man kann auch einfach die unter den Modulen erwärmte Außenluft zu einer Luft-Wasser-Wärmepumpe führen. Die wird dann mit Sicherheit höhere Arbeitszahlen haben, als eine LW-WP, die mit nicht vorgewärmter Außenluft arbeitet.
Die Frage ist immer, ob sich der zusätzliche Aufwand lohnt, wenn man ein Haus mit hohem Wärmedämmstandard hat. Ein bisschen Ersparnis von wenig Wärmebedarf ist sehr wenig Ersparnis. Und dann stellt sich die Frage, ob man das Geld für diesen Aufwand nicht besser an anderer Stelle, beispielsweise für die Beteiligung an einer Windkraft- oder PV-Anlage, investieren würde, wo es mehr Nutzen bringt.
Warum nicht Warmwasserkollektoren auf dem Dach benützen anstatt Photovoltaik?
Sehr geehrter Sebastian,
klar, dass die Kollektoren auch Umgebungswärme nutzen – wie das Aussengerät üblicher Wärmepumpen –
und dass das System -mit bescheidenerem Wirkungsgrad- auch in Nächten arbeiten kann – wie übliche Wärmepumpen –
aber wo bleibt unterm Strich -im durchschnittlichen Mitteleuropa- ein positiver Effekt im Vergleich zu der altgedienten, im Vergleich technisch ausgereiften, üblichen Wärmepumpe ?
Ich lerne gerne dazu – und bitte Sie höflich, mir die Chance dazu zu bieten !
Sehr geehrter Dipl.-Ing. Heinz Scherer, bitte klären Sie mich auf,
wo liegt der entscheidende Vorteil, wenn man Kollektorflächen statt Aussengerät nutzt ?
Bezüglich dessen, dass es eine Einzelfall-Entscheidung wäre, statt dem Luftdurchsatz beim Aussengerät die Kollektorflächen Abwärme der Kollektoren zu nutzen, gehe ich noch mit Ihnen konform –
aber die Einzelfallentscheidung kann in unsren Breiten fast nur zu Gunsten des Aussengeräts fallen, weil
die -im Vergleich höhere- sommerliche Betriebstemperatur der Kollektoren den Wirkungsgrad der Wärmepumpe zwecks sommerlichen Kühlens absaufen lässt –
wobei der kleine Vorteil an besserem Leistungskoeffizienten – aber nur in den kurzen Übergangszeiten Frühjahr/Sommer und Sommer/Herbst das Manko zu Lasten der „Kollektor-Wärmepumpe“ in den deutlich kälteren oder wärmeren Zeiten nicht ausgleichen kann.
Nachts, wenn kalt, behindern die drüberliegenden Kollektorflächen den Luft-Austausch – werden also kälter als die Umgebungsluft – verschlechtern im Vergleich mit dem Aussengerät einer Wärmepumpe- den Wirkungsgrad der Wärmepumpe erheblich.
Vielleicht kommt man ja noch auf einige kreative Tricks, welche der Kollektor-Wärmepumpen-Kombination zugute kommen – aber in DE ist diese Art Wärmepumpe nur selten gegenüber den zur Zeit üblichen Bauarten konkurrenzfähig.
Sollte mir ein Denkfehler unterlaufen sein, danke ich im Voraus herzlich für etwaige Korrektur !
@Mann denkt: Bevor ich auf ihre technischen Fragen eingehe kurz eine Anmerkung. Haben Sie den letzten Satz meines Kommentars gelesen? Ich bin normalerweise sehr präzise bei meinen Kommentaren. Zitat: „Überall wo keine Luft/Wasser-WP zum Einsatz kommen soll, kann über PVT nachgedacht werden.“
Vielleicht sollten Sie mal auf die Website von Triple-Solar und vom Wettbewerber Consolar gehen und sich genauer informieren. Es gibt genug Beispiele wie das funktioniert und was zu beachten ist, dass es funktioniert. Ich habe nicht geschrieben, dass die Abwärme der Kollektoren genutzt wird, es gibt allerdings solche Anbieter. PVT ist nicht gleich PVT.
Bei Triple-Solar und Consolar u.a. wird das Prinzip von Erdwärmepumpen mit Sole genutzt, nur dass die Temperaturen auch deutlich niedriger sein können. Die Sole welche durch die Leitungen gepumpt wird ist einfach etwas kälter als die Umgebungsluft. Über die vielen Lamellen mit einer z.B. 9-fach höheren Oberfläche als die Modulfläche wird die Sole also etwas Wärmer als zuvor und diese Wärme wird der Sole durch die Wärmepumpe wieder entnommen. Allerdings ist dieser Prozess im Außenbereich geräuschlos. Das ist der Hauptunterschied zur Luft/Wasser WP. Es wird auf natürliche Konvektion gesetzt ohne mit Ventilatoren nachzuhelfen. Deshalb dürfen die Module nicht flach liegen.
Wenn Sie mehr wissen wollen, machen Sie sich bei den Formen einfach mal schlau.
Es geht also wieder nur mal um Geld. Welche Technik ist wirtschaftlicher.
Als Alternative zu den Kombi-PVModulen kann man auch Soleleitungen unter der Montagefläche einer PV-Anlage legen. Funktioniert dann genauso wie ein Energiezaun, nur dass man die Dachfläche als Kollektorfläche nutzt. Von den Soleleitungen ist dann nichts mehr zu sehen, wenn die PV-Module darüber installiert sind.
Nur was passiert, wenn bei hoher Luftfeuchtigkeit langsam ein Eispanzer um die Soleleitung zuwächst?
Dann muss man abtauen, wie bei einer LWWP.
Ich gebe PVT + WP im Keller volle 11 von 12 möglichen Captain-Future-Krypto-Punkten . Vermutlich wird PVT langfristig die einfache PV und die einfache Solarthermie ablösen.
Ein gut gedämmtes Haus ist ohne jeden Zweifel die beste und einfachste Investition für eine klimaneutrale Zukunft. Um Kälte und Wärme im Haus zu halten , beziehungsweise einzubringen, ist die Kombination PVT + Wärmepumpe + Kälteanlage ohne echte Alternative. Ich glaube, dass zukünftig Häuser auch einen begehbarern Kühlschrank haben sollten , also einen Raum der wirklich immer kühl ist . Gastronomien haben häufig begehbare Kühlschranke., und es ist sehr angenehm einen solchen im Sommer bei 35 Grad Celsius und mehr zu betreten .Allerdings sollte dieser Kühlraum absolut sicher wieder zu verlassen sein , beziehungsweise mehrere nicht abschließbare Türen besitzen. Die unerträglichen Hitzesommer werden in der Zukunft zunehmen.Wer dies nicht glaubt, der glaubt vermutlich auch nicht an die menschenverschuldete massive Erderwärmung.
Idealerweise gibt es ja genau dann ausreichend PV -Strom für Kühlschränke, Eiswürfelmaschinen und Kühlräume , wenn die Hitzenot am größten ist . Statt Photovoltaikstrom im Sommer abzuregeln , könnte man damit privat oder gewerblich Eiswürfel/Eisblöcke erzeugen. Wie man mit Eiswürfel -Eiswasser ein Haus und sich selbst kühlt ? Keine Ahnung. Vermutlich gibt es da technische Möglichkeiten. In die Badewanne füllen, und sich dort hineinlegen? … Das geschmolzene Eiswürfel-Wasser könnte man später für die Toilettenspülung oder die Gartenbewässerung nutzen .
Zustimmung, dass ein gut gedämmtes Gebäude schon mal die beste Grundlage ist. Dann ist der Rest-Wärmebedarf aber so gering, dass beim Vollkostenvergleich der Heizungssysteme die verrbauchsabhängigen Kosten vernahclässigbar sind im Vergleich zu den Investitionen – und damit ist dann eine PVT + WP weniger sinnvoll als eine normale PV mit „normalen“ Luft-Luft-WP (bzw. Klima-Split-Geräten). Die erreichen hohe JAZ, werden wie andere WP auch gefördert, und kosten wegen dem simpleren Systemaufbau (keine Heizkreise / hydraulischer Abgleich, FBH / Heizkörper etc.) deutlich weniger.