Heizung

Im Stalldach wird ein Glykol-Kreislauf integriert um Dachwärme abzuführen. Dieser Kreislauf nimmt Umgebungswärme und — bei schönem Wetter — Strahlungswärme der Sonne auf, die von einer Wärmepumpe genutzt wird um Heizwasser (30 - 45 °C) und Warmwasser (50 - 60 °C) bereitzustellen.

Aufbau

Wohnung, 23 °C Keller, 7 °C Kaltspeicher1000 l, -2 - 20 °CEisfähig bis etwa 200 lRegentonne Stalldach, PVT, 20 m² Schlauch an Stallwand,einzeln gut isoliertGlykol-10 - 80 °C Wärmepumpe Elektrischer Schieber Warmwasser Bodenheizung Zirkulationspumpe Thermometer PCM 35 °C200 l30 - 45 °C Hygienepuffer1000 l50 - 65 °Cmit Heizstab Wärmetauscher Schieber

Die Heizung besteht aus zwei Kreisen:

  1. Ein Glykol-Kreis mit folgenden Anschlüssen
    1. Wärmepumpe (Kalt-Anschluss)
    2. Wärmetauscher
    3. Dach
    4. Kaltspeicher (optional)
  2. Ein Wasser-Kreis mit folgenden Anschlüssen
    1. Wärmepumpe (Warm-Anschluss)
    2. Wärmetauscher
    3. Hygienepuffer für Warmwasser (50 - 60 °C)
    4. Heizwasser-Puffer (30 - 45 °C)
    5. Wärmetauscher für Bodenheizung

Ein Kreis besteht aus 6 Anschluss-Ports, einem Entleerungsport, einer regulierbaren Zirkulationspumpe, einem Durchflusssensor, einem Drucksensor, und 6 Temperatursensoren:

Elektrischer Schieber Zirkulationspumpe Temperatursensor Durchflusssensor DN25, 33 mm DN20, 26 mm DN15, 21 mm Drucksensor

Alle Anschlüsse können individuell zuschaltet werden, und ein Kreis kann durch Ausschalten der Zirkulationspumpe komplett ausgeschaltet werden. Nicht genutzte Anschlüsse werden mit einer Kappe verschlossen oder über ein kurzes Schlauchstück kurzgeschaltet. Ein Anschluss kann zu Arbeitszwecken geschlossen werden ohne den gesamten Kreis zu entleeren.

Ein Steuerungscomputer schaltet automatisch zwischen folgenden Betriebsarten um:

  1. Alles ausgeschaltet
  2. Dach, Kaltspeicher: zum Einlagern von Energie im Kaltspeicher
  3. Dach und/oder Kaltspeicher, Wärmepumpe, Puffer: zum Auffüllen des Puffers
  4. Dach und/oder Kaltspeicher, Wärmepumpe, Hygienepuffers: zum Auffüllen des Hygienepuffers
  5. Dach, Wärmetauscher, Hygienepuffer: zum Auffüllen des Hygienepuffers in heissen Sommertagen
  6. Dach, Wärmetauscher, Puffer: zum Enteisen des Dachs nach einem Schneefall
  7. Puffer oder Hygienepuffer, Bodenheizung: zum Heizen der Wohnung

Der Kaltspeicher wird auf etwa 22 °C begrenzt, da die Wärmepumpe nicht für höhere Temperaturen ausgelegt ist.

Direktwärme

An sonnigen Sommertagen kann die Strahlungswärme direkt über den Wärmetauscher (ohne Wärmepumpe) ins System gebracht werden. Dabei wird das Glykol zirkuliert bis es die Temperatur des Wasserkreises erreicht. Dann wird der der Wasserkreis aktiviert um die Wärme in den Puffer oder Hygienepuffer einzulagern. Der Kaltspeicher wird dabei nicht benutzt.

Nacht-Autarkie

Die Puffer sind so ausgelegt dass die Wohnung damit nachts warm gehalten werden kann. Die Wärmepumpe wird zwischen 10:00 und 16:00 mit Dachwärme betrieben um die beiden Puffer zu füllen.

Die für die Nacht notwendige Energie wird vom Steuerungscomputer geschätzt. Bei kalten Aussentemperaturen wird der Puffer auf bis zu 45 °C erwärmt. In der Übergangszeit reichen etwa 32 °C. Als zusätzlicher Speicher kann der Hygienepuffer zwischen 50 und 65 °C genutzt werden.

Wenn notwendig wird die Wärmepumpe auch nachts eingeschaltet. Bei klarem Himmel ist das Dach jedoch kälter als die Umgebungsluft, und die Effizienz relativ schlecht.

Notbetrieb

Bei Problemen mit dem Aussenkreis wird der Hygienepuffer über einen Elektro-Heizstab geheizt. Dies ist teuer, kann aber Wärme für die Heizung und das Warmwasser zur Verfügung stellen.

Schnee und Eis auf dem Dach

Ist das Dach mit Schnee bedeckt kann keine Energie vom Dach abgeführt werden. Der Schnee isoliert gut gegen Umgebungswärme und Sonnenstrahlung und verhindert so das eigene abschmelzen. Nach einem Schneefall wird das Dach zur Zirkulation von Warmwasser enteist. Dies ist teuer, aber nur selten notwendig.

Kondensationswasser, Tau und Reif

Bei der Zirkulation von kaltem Wasser kann auf dem Dach Kondensationswasser (Tau) entstehen. Dieses Wasser fliesst über das Dach ab und stellt kein Problem dar.

Bei Temperaturen zwischen -2 °C und 0 °C und hoher Luftfeuchtigkeit kann bei der Zirkulation auch Reif entstehen. Dies wird selten auftreten und rasch abklingen.

Bodenheizung

Die Bodenheizung bildet einen eigenen Kreis mit Wasser bei etwa 25 - 30 °C. Dieser Kreis wird mittels Wärmetauscher über den Warmwasserkreis mit Energie versorgt. Der Warmwasserkreis wird dabei langsam zirkuliert, damit die Temperatur im Heizkreis die 30 °C nicht übersteigt.

Kühlung

Im Sommer kann der Heizwasser-Puffer als Kaltwasser-Puffer genutzt werden. In der Nacht kann die Wärme über das Dach abgeführt werden um den Puffer zu kühlen, entweder mittels Wärmepumpe oder Wärmetauscher.

Material

Für die Heizung (2 Kreise, 12 Kanäle) wird folgendes Material benötigt:

Bezeichnung Benötigt Vorhanden
10 Kanäle
Temperatursensor, DN15-M, 30 mm11011
Übergang Temperatursensor DN15-F to DN25-M1109
Abzweigung M-F-F für Temperatursensor1105 + 3
Manueller Schieber, F-F1100 + 10
Abzweigung M-M-M1107
Elektrischer Schieber, T-Typ, F-F-F1107
2 Kreise
Zirkulationspumpe PWM12-
Übergang DN40-F to DN25240
Durchflusssensor M-M122
Drucksensor 0-2 bar, DN6, 5 V121 + 1
Übergang Drucksensor, DN6-F to DN15-M120 + 2
Übergang Drucksensor, DN15-F to DN25-M122
Abzweigung M-F-M für Drucksensor120 + 2
Manueller Schieber F-F-F für Entleerung120 + 2
Briden480 + 10
Verbindungsschlauch F-F, 30 cm240 + 10
Heat Exchanger
Verbindungsschlauch F-F, DN20, 100 cm20
Verbindungsschlauch F-F, DN20, 100 cm20
Übergang DN20-M to DN25-M40 + 6
PCM-Säulen
M-M Adapter, DN2580
Verbindungsschlauch F-F, 250 cm, zwischen den Säulen20
Verbindungsschlauch F-F, 150 cm, Anschluss20
Wassertank
Temperatursensor, DN15, 100 mm44
Übergang DN40-M to DN25-F40
Verbindungsschlauch F-F20
Draussen
Manueller Schieber (M-F)21 + 1
Schlauchverbinder, DN25-M zu 25 mm Schlauch22
Schellen, 34 mm26 + 2
Bodenheizung
Zirkulationspumpe PWM1-
Durchflusssensor M-M10
Temperatursensor, DN15-M, 30 mm20
Übergang Temperatursensor DN15-F to DN25-M20
Abzweigung M-F-F für Temperatursensor20 + 2
Weiteres Material
M-M Adapter, DN2500 + 8
F-F Adapter, DN2500 + 2
Temperatursensor NTC, wasserdicht010

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