Effiziente Planung von Wärmepumpenkaskaden – Herausforderungen und digitale Lösungen

Die Herausforderung für Planer und Ingenieure

Die Planung von Wärmepumpenkaskaden stellt Fachplaner und Ingenieure vor komplexe Aufgaben. Im Gegensatz zur Auslegung einer einzelnen Wärmepumpe erfordert die Kaskadenschaltung ein tiefes Verständnis für hydraulische Verschaltungen, Regelungstechnik und die genaue Abstimmung auf unterschiedliche Lastprofile. Zu den zentralen Herausforderungen zählen:

• Dimensionierung der Kaskadenstufen: Eine fehlerhafte Auslegung kann zu häufigem Takten, erhöhtem Verschleiß und sinkender Effizienz führen. Überdimensionierte Geräte verursachen unnötige Betriebskosten, während eine zu geringe Auslegung die Versorgungssicherheit gefährdet.
• Hydraulische Einbindung: Ohne exakten hydraulischen Abgleich verteilt sich die Wärme nicht gleichmäßig, was einzelne Wärmepumpen überlasten oder ineffiziente Betriebszustände verursachen kann.
• Regelung und Steuerung: Die Koordination mehrerer Wärmepumpen erfordert intelligente Steuerungssysteme, die flexibel auf wechselnde Bedarfe reagieren und gleichzeitig Stromspitzen vermeiden.
• Integration in Bestandsanlagen: Besonders bei Hybridlösungen mit bestehenden Heizsystemen ist eine sorgfältige Planung der Einbindung und der Betriebsstrategie unerlässlich.
• Platzbedarf und Zugänglichkeit: Die Installation mehrerer Geräte erfordert eine vorausschauende Planung der Standorte, um Wartung und Betrieb zu gewährleisten.

Simulation mit Polysun: Der Schlüssel zur optimalen Kaskadenplanung

Die Komplexität moderner Wärmepumpenkaskaden lässt sich mit herkömmlichen statischen Berechnungen kaum abbilden. Hier setzt die Simulationssoftware Polysun an: Sie ermöglicht eine dynamische, realitätsnahe Abbildung des gesamten Systems – von der Wärmequelle bis zum Pufferspeicher.

Vorteile der Simulation mit Polysun und den Planungsvorlagen:

• Präzise Auslegung: Durch die Simulation realer Betriebsdaten wie Temperaturverläufe, Lastprofile und Schaltstrategien lässt sich die optimale Anzahl und Leistung der Wärmepumpenstufen bestimmen.
• Variantenvergleich: Unterschiedliche Auslegungsvarianten, Speichergrößen und Regelstrategien können direkt miteinander verglichen und hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.
• Transparenz und Planungssicherheit: Die Software liefert detaillierte Auswertungen zu Stromverbrauch, Jahresarbeitszahl, Laufzeiten und Temperaturverläufen – das minimiert das Risiko von Fehlplanungen und sorgt für Investitionssicherheit.
• Kostenersparnis: Simulationen zeigen, dass durch die optimale Auslegung und Steuerung von Wärmepumpensystemen erhebliche Kosten eingespart werden können – bis zu 40% der Energiekosten sind realistisch.
• Schnelle Umsetzung mit Vorlagen: Die in Polysun integrierten Planungsvorlagen für Wärmepumpenkaskaden erleichtern den Einstieg und ermöglichen eine zeitsparende, normgerechte Projektierung auch bei komplexen Systemen.
• Mehrquellen-Wärmepumpensysteme: Für Mehrquellen- oder Multiquellen-Wärmepumpensysteme mit Kaskadenschaltung ist eine Wärmepumpen- bzw. Anlagesimulation unerlässlich. Nur so können das komplexe Zusammenspiel der unterschiedlichen Wärmequellen, die dynamischen Betriebsbedingungen und die standortspezifischen Faktoren realitätsnah abgebildet werden.

Fazit

Die Planung von Wärmepumpenkaskaden verlangt Fachwissen, Erfahrung und den Einsatz moderner Simulationswerkzeuge. Polysun und die zugehörigen Planungsvorlagen bieten Planern und Ingenieuren die Möglichkeit, Fehler zu vermeiden, die Effizienz zu maximieren und die Wirtschaftlichkeit ihrer Projekte nachhaltig zu verbessern. So werden innovative Wärmepumpensysteme nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich zum Erfolg.