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  - Wärmepumpen

Hallo

Nach meinem letzten Besuch bei meinem Bruder kam uns die Idee ob man nicht in seinem Sauenstall die Gastherme komplett oder teilweise durch eine Wärmepumpe ersetzen könnte.
Aktuell hat er im Sauenstall eine 11kW modulierende Gastherme (glaube Viessmann) welche dort das Heizungswasser für die Ferkelbetten aufheißt.
Dies sind quasi Liegeflächen mit Fußbodenheizung auf welchen die neugeborenen Ferkel sich warmhalten.
Hierzu ist die Therme auf eine Vorlauftemperatur von 41°C eingestellt und verteilt das Heizungswasser so im Stall. Vor jedem Abteil hängt dann noch ein Mischer welcher dann die angeschlossenen Ferkelbetten versorgt. Von diesen Betten gibt es gesamt 32 Stück im Stall welche jeweils mit 250W angegeben sind (wären ja dann 9kW).
Pro Jahr werden so ca. 4000-6000 Liter Flüssiggas verbraucht (ca 3 Tankfüllungen im Winter und eine im Sommer). Und das obwohl eine 100kW Photovoltaikanlage theoretisch ab März genung Strom bringen sollte.

Hatte zuerst die Überlegung hier eine WP von "Hoffmann Energy" anzuschaffen, aber nach einer kleinen Recherche hier im Forum gibt es wohl besseres (z.B. Aquarea ?)

Um auch bei Ausfall der WP die Wärme sicherzustellen würde ich hier gerne die Gastherme weiter als Backup oder Booster drin lassen.
Installation der WP könnte mit unterstützung eines Bekannten selbst gemacht werden.

Frage wären also:
Lieber die Aquarea mit 5kW, 9kW oder 12kW oder evtl 2x 5kW?
bei 2x5kW, wie werden die angesteuert?
Oder doch eine andere Type?
Wie groß muss der Pufferspeicher werden?
Kann man dann aus dem Vorlauf des Pufferspeichers in den Rücklauf der Gastherme gehen (und dann weiter vom Vorlauf der Gastherme zu den einzelnen Mischern) um diese so als Backup zu haben oder sollte es besser anders verschaltet werden?

grüße
Nielscho

Das ist ja mal ein interessantes Projekt.

Was habt ihr für eine Normaußentemperatur am Ort, bzw. wie ist eurer PLZ.
Dann können wir mal eine Heizlastberechnung nach Vorjahresverbrauch machen.

Hallo
Plz ist 48231

Bin mir aber nicht sicher ob das dann so aussagekräftig ist.
Die Ferkelbetten müssen auch im Sommer auf Temperaturen von 40-30°C (wird je nach Alter der Ferkel ein wenig abgesenkt) gehalten werden. Bei den Meisten anderen Objekten die die Heizung ja im Sommer aus und die WP macht nur noch Brauchwasser...

Grüße

ad nielscho:
Ihr habt doch sicher einen Brunnen auf dem Hof?

mit einem zweiten Schluckbrunnen in >15 Meter Entfernung könnt Ihr dann
eine Grundwasser-WP betreiben, die eine Super-JAZ hat.
Unsere nulite GW-WPs aus China haben je 1500€ gekostet und unser 400 m² MFH
in diesem Winter beheizt.
Bei Interesse mail an mich.

Ich hab jetzt mal den https://www.waermepumpe.de/werkzeuge/heizlastrechner/

genommen
6000l Flüssiggas entsprechen 42636 kWh Energie
Weil ihr ja das ganze Jahr heizt hab ich mal 6500 Vollbenutzungsstunden angenommen.

Dann kommt der Rechner auf 6,3 kW Heizlast.

Wenn ihr die 7er Jeisha nehmt (Panasonic WH-MDC07J3E5-1 ) würde das wohl reichen. Aber mit der 9er seit ihr auf der sicheren Seite, wenn es mal wirklich kalt werden sollte (7,5kW bei -7° AT).

Beide gehen ja fast gleich weit runter.

Die neue K-Serie mit dem obligatorischen Innengerät würde ich für euer Vorhaben eher nicht nehmen.

WIe lange läuft denn noch der Vertrag für den Gastank?

Hallo,

hatte noch die Überlegung das nur über den Verbrauch im Winter anzunähern.
Im Endeffekt hat die WP ja im Sommer ehe leichtes Spiel wenn es draußen warm ist.

Wenn ich dann die Aussage von meinem Brude, das im Winter 3 Tanks Gas und im Sommer 1er verbraucht werden, mal auf die 6000L/a annehme wären es ja angenähert 4500 über die "Heizsaison".
Hab dann mal die 4500L Flüssiggas zu 2530 m³ Erdgas umgerechnet und das auch einmal in den von dir verlinkten Rechner eingegeben.
Dann komme ich auf 12,9kW.
Mit der unteren Grenze von 4000 Liter wären es über die Berechnung oben dann 8,6kW. Denke ich hab da noch was Falsch eingegeben, wäre ja für die jetzige Gastherme schon zu viel. Würde daher jetzt erstmal die 9kW Aquarea weiter verfolgen

Als Backup würde ich hier dann jedoch die Gastherme gerne noch mit im Stall lassen.
Evtl wandert die dann nach 2 Jahren raus :)
Da es auf dem Betrieb noch einen weiteren Gastank gibt ist die Vertragslaufzeit hier erstmal egal. Der würde dann einfach umgestellt werden...

Frage wäre dann noch ob ein Speicher benötigt wird oder nicht (und wenn ja wie groß) und wie man das alles hydraulisch verschaltet.
Kann man hier einfach die WP und Gastherme "in Reihe" (sorry, komme aus der Elektro-Ecke) schalten?

Grüße

Wir müßten jetzt noch wissen,welcher Volumenstrom durch die Heizkreise geht.
Dann kann man sich über die Hydraulik gedanken machen.

Die Nutzung im Sommer ist ja kein Problem, macht es im Gegenteil ja sogar sehr effizient.

Keine Ahnung von Ferkeln, aber ich persönlich fände den Abtauvorgang nicht so schön, wenn ich im beheizten Bett läge. Sollte zwar nicht kritisch runtergehen, aber wäre dann schon locker einmal die Stunde die Temperaturänderung.

Evt dann dich ein Puffer?

Normalerweise ist aber ab ca 5 Grad keine Vereisung mehr, also den Teil inkl. Sommer könnte sie wohl komplett übernehmen.

Die Anforderungen
- 32 Ferkelbetten ( entspricht HK)
- Heizlast max 11kW
- Vorlauftemperatur 41°C fix
- ausfallsicher

Mein Vorschlag:
2 Jeisha 5 kW, jede versorgt 16 Ferkelbetten die 2 Kreise a 16 Betten sind getrennt, lassen sich aber zu einem großen Kreis verbinden, wenn 1 WP ausfällt oder wenn nur 60% der Ferkelbetten belegt sind.
Ein ferkelbett wird wie ein Heizkörper beströmt - kein Mischer, keine eigene Pumpe, ggf Thermostatventil- mit Fernfühler um die Betttemp. Zu regeln.
Die UP der WP wälzen das Heizwasser in ihrem Kreis um.
Es müssen immer so viele Ferkelbetten aktiv sein dass der Durchfluss für eine WP mindestens 600 l/ h beträgt.
Im Kreislauf einer der WP ordnest du einen kleinen Pufferspeicher oder PWT an, der primärseitig von der Gastherme versorgt wird. Hier benötigst du im Heizkreis noch eine UP. Das entkoppelt des Gas WEZ vom WP Kreis.
Dieses Konzept besteht damit im Prinzip aus 3 redundanten WEZ.

2 5kW WP haben die doppelte WT Fläche im Vergleich zu einer 9 kW WP. Das ist im Winter vorteilhaft.
Du hast grösstmögliche Flexibilität, wenn nicht alle Betten belegt sind.
Die Umsetzung kann schrittweise erfolgen.
Von Mrz bis Okt versorgt die PV alles.
Im Kernwinter kaufst du Strom zu.
Die Gastherme kannst du entfernen wenn du die sicher in 1-2 Wintern auslassen könntest.
Beste Grüße
MIKA

Ich würde da wahrscheinlich auch einen größeren Parallelpuffer einbauen, damit man die 2 Wärmequellen gut verheiraten kann und die Schweinchen beim Abtauen keinen kalten Bauch bekommen.
Da muß man einfach bedenken, daß da die Existenz des Bauern dran hängt und man anders als im Privathaus nichts riskieren kann.

Mit PV kann das sogar ganz gut sein um am Abend noch ohne Netzbezug auszukommen, wobei die gespeicherte Wäremmenge im Vergleich mit einem Batteriespeicher eher vernachlässigbar ist.

Die Berechung ist meines erachtens nicht korrekt, den es gilt ein 24/7/365 Betrieb mit einem nicht umbeding zu Wohngebäuden korrelierenden Lastprofil zu realisieren.

Die 7kW würde die benötigte Heizleistung mit hoher wahrscheinlichkeit nicht bereitstellen können, da ihr Leistungsprofil gegen niedriegere Temperaturen auf 6.4 kW einbricht und bei hohem Leistungsbedarf imTaupunktbereich um 0°Grad zu häufigerem Abtauen neigt .

Ohne die realen Bedingungen genauer zu analysieren zu können(was ich als Ing. üblicherweise mache) würde ich eher ein System der Gestalt aufbauen :
Auf Basis eines Prallelpuffers (2000l) , mehreren seperaten Ferkelbettkreisen, mit z.B. einer Panasonic M 9kW/ M12kW unter Einbindung der Gastherme als Backupsystem.
Für ein Realisierung empfehle ich aber zu versuchen die Heizlast, Heizleistung zu modelieren und diese mit einer Wärmemengenmessung zu korrelieren.
Das ist auf jeden Fall eine spannende Aufgabe die einen großen Mehrwert für den Betrieb verspricht.

Im Prinzip sind das 32 Einzelraumregelungen, denn jedes Ferkelbett hat sicherlich irgendeine Regelung (entweder über ein RTL Ventil oder mittels elektronischem Sensor auf ein Verteilerbalken mit thermischen Stellantrieben).

Somit ist kein konstanter Volumenstrom gewährleistet, damit wäre eine (oder2) LWWP welche auf einen ausreichenden Puffer wirken und von diesem dann eine Systempumpe welche die Heizkreise bedient möglich.

Ich hab sowas vor 25 Jahren einmal realisiert, damals aber mit RTL Ventilen, was relativ mühsam beim Umstellen auf andere Temperatur war, würde ich heute mit einer UVR16x2 und ein paar Submodulen machen (oder 2 UVR16x2), ist billiger als die RLT Ventile und sehr genau regelbar.

Die Puffertemperatur über eine sehr flache Heizkurve und den Rest macht die jeweilige ER.

Welche Temperatur hat die Abluft im Sauenstall? Lohnt es sich damit die Wärmepumpe zu "speisen"?

würde die WP nicht lange mitmachen wegen Ammoniak und andere korrosive Gase!

NAT wird hier wenig bringen, außer für den Leistungsabfall der WP bei tiefen Temperaturen.
Auch Faustformeln fürs Wohnhaus bringen nichts.

Ich vermute mal ...
- Jahresmitteltemperatur Münster 10,5°C
- Jahresmitteltemperatur im Stall 16°C (7°C-27°C als Extremwerte)
- Bodentemperatur im Stall 11°C - 20°C übers Jahr, im Schnitt 15,5°C
- Verluste der Ferkelbetten zu 50% an den Boden
- 40°C an den Betten im Winter, im Sommer bei hoher Stalltemperatur 30°C, im Schnitt 35°C
- Verbrauch 35MWh (5500Liter * 7,0 kWh/Liter * 90%)

Das wäre dann:
- mittlere Wärmeleistung: 4kW
- mittlere Temperaturdifferenz: (35-15,5) *50% + (35-16) *50% = 19,25°C
- maximale Temperaturdifferenz: (40-11) *50% + (40-7) *50% = 31°C
- Gegenprobe Sommer: (32-19) *50% + (32-21) *50% = 12°C (nicht im Maximum, sondern eher im Schnitt)

Ergibt:
- max. Heizleistung: 6,5kW
- Sommerheizleistung: 2,5kW
- min. Heizleistung: 1,5kW (Hochsommer tagsüber)
- bei Teilbelegung ggf. weniger

Wärmepumpe für 100%-Abdeckung:
- mindestens 7kW bei -15°C Außentemperatur
- mindestens 6kW bei 0°C Außentemperatur nach Abtauungen; bedingt eher ein 8kW-Modell
- mit etwas Reserve für die vielen Schätzungen wirds ne 9kW-WP oder größer

Puffer
- mindestens 1000Liter
- Entnahme oben und Einspeisung von der WP in der Mitte käme mir ganz sinnvoll vor; es soll ja auch beim Abtauen geheizt werden

Kennlinie
- Heizgrenze: 30-35°C, je nachdem wie stark die WP mittelt
- Fußpunkt bei 30°C ca. 32 Grad
- max. Vorlauf 41-42°C
- Steilheit 0,4-0,5, bzw. 41°C VLT bei +8°C AT
- hängt aber auch von der Regelung der einzelnen Betten ab
- evtl. auch mit Hysterese und VLT spielen, um die Takte im Hochsommer möglichst lang zu halten (irgendwas wie 500-1500 Liter effektives Puffervolumen sind bei geringem dT nicht viel an Wärme)

So in der Art ...

Hallo

schonmal danke für die vielen konstruktiven Vorschläge.
War gestern nochmal da und hab ein paar Fotos gemacht.

Derzeit geht es aus der Gastherme (hat die intern noch ne Pumpe?) auf 2 Stichleitungen in den Zentralgang.
Dort sitzen dann 3 dieser Verteilstationen mit dehnen über den Regler oben die Temperatur für die Ferkelbetten in dem jeweiligen Abteil eingestellt wird.

da hier von den Verteilern gesamt weniger Leitungen abgehen als es Ferkelbetten gibt nehme ich an das diese zum Teil in Reihe oder parallel angeschlossen sind.

Meine Idee wäre jetzt ja relativ pragmatisch die WP einfach in reihe zu der Gastherme zu setzen. Sollte diese ausfallen oder nicht genung Temperatur liefern hilft die Gastherme nach...

komme aber leider nicht aus der Heizungswelt sondern bin "nur" Mechatroniker/Maschinenbauer.... daher auch nur eine Idee...


@salzburgo
Wie Hannes schon sagt, wegen Ammoniak etc besser nicht. Im stall sollte wenn möglich immer nur alles aus Edelstahl oder Plastik sein, alles andere rostet in kürzester Zeit weg.

@wpibex
wollte es eigentlich gerne einfach halten und ohne viel Erdarbeiten. Auch das Wasser kann im Sommer mal knapp...

Es gibt zwar auch einige Ansätze die dann die Gülle über eine Wärmetauscher als Wärmequelle nutzen aber denke das es mit einer Luft Wärmepumpe einfacher zu lösen wäre...

@Belzig
wie bekomme ich den Volumenstrom denn heraus?

@MIKA.HH
Die Idee mit den 2 WP gefällt mir an sich, Problem wäre das nach dem Vorschlag schon recht viel umgebaut werden müsste und das "Umschalten" von 2 auf 1 Kreis auch Fehleranfällig wäre.

@bstone
okay, jetzt kommt mit der Modellierung genau das Fach was ich im Studium nicht so gut konnte :)
Ist der große Puffer nicht eigentlich kontraproduktiv zu der WP?

@Hannes/esbg
im Prizip wird die Temperatur nur per Abteil eingestellt und die Ferkelbetten hängen hier parallel

@sh2807
auch hier, ist der Speicher nicht ehr etwas das man nicht haben will?
wie lange taut eine WP denn ab und wie lange dannach kommt dann erst "kaltes Wasser" raus?

grüße

soso, Ammoniak und Kupfer keine gute Kombi
und die Hauptsätze der Thermodynamik lassen wir ausser acht?

Du mußt mal das Handbuch der Therme anschauen.
Dort kann man meist den Volumenstrom ablesen.
Wenn nichtm mußt du das verbaute Pumpenmodell herausfinden und schaun auf wieviel sie eingestellt ist.
Im Datenblatt der Pumpe kann man dann an der Kennlinie den Volumenstrom ablesen.

Ich denke ein großer Puffer an dem WP,Therme und Heizkreis jeweils parallel angeschlossen sind, sind für euch die robusteste Lösung. Da spielt dann auch der Volumenstrom im Heizkreis nicht die große Rolle.

Vorteile:
- Kein Temperaturabfall beim Abtauen (keine verschnupfte Schweinchen)
- Längere Takte im Sommerbetrieb
- Einbau-Möglichkeit Heizstab zum PV-Überschußladen
- Temperaturüberhöhung durch WP im Sommer möglich, um gezielt Sonnenstunden auszunutzen.

Nachteile:
-geringfügig höhere VLT

Eigentlich will man keinen Puffer, weil er Effizienz schluckt.
Hier hätte ich wegen gleichmäßiger Temperatur aber einen gemacht.

Abtauen sind halt jeweils so knapp 10 Minuten jede Stunde, hängt aber von der WP ab. Da hat der VL dann eher nur 20°C.

Im Wohnraum ist entweder sehr viel Estrichmasse (FBH), was die Fußbodentemperatur raumseitig fast nicht beeinflusst. Oder bei Heizkörpern merkt man auch nur die fehlende Strahlungswärme, die Lufttemperatur ändert sich in der Zeit kaum.

Bei direktem Kontakt zum Heizbett und geringer thermischer Trägheit wäre das Abtauen dagegen deutlich spürbar. Nicht ganz, aber ähnlich wie wenn jemand beim Duschen das Wasser von 37°C auf kalt stellt.
Es ist nicht so als würde die Heizung für 10 Minuten ausgeschaltet. Die Heizung kühlt in der Zeit aktiv runter.

Trägheit der Betten und ob das ein Problem ist müsst ihr beurteilen. Könnte mir vorstellen, dass die lieben Schweinchen das aber merken und jeweils Aufwachen und Wärme suchen.

@nielscho,

Aktuell hat er im Sauenstall eine 11kW modulierende Gastherme (glaube Viessmann) welche dort das Heizungswasser für die Ferkelbetten aufheißt.
Dies sind quasi Liegeflächen mit Fußbodenheizung auf welchen die neugeborenen Ferkel sich warmhalten.

Wenn man sich die alten Heizungsverteiler und die hydraulisch Verteilung zu den Ferkelbetten anschaut, geht sicher schon ein Großteil der Energie bis zu den Ferkelbetten verloren!

Hier wäre es doch sinnvoll, wenn die Ferkelbetten elektrisch beheizt werden, statt ein aufwendiges hydraulisches System, mit hohem Wartungsaufwand und Energieverlusten zu betreiben.
Es gibt doch sicher elektrische Heizmatten für diesen Anwendungsfall?
Da auch eine große PV-Anlage mit 100 kWp zur Verfügung steht !

komme aber leider nicht aus der Heizungswelt sondern bin "nur" Mechatroniker/Maschinenbauer.... daher auch nur eine Idee...

Ein Ferkelbett zum Testen auf eine elektr. Heizmatte umzustellen, wäre doch sicher machbar ?
Das wäre für Dich als Mechatroniker auch einfacher umzusetzen, als eine komplexe neue WP-Anlage.

Grüsse

@Exergie
es gibt bzw gab tatsächlich elektrische Ferkelbetten. Hab die schon ein paar mal in älteren Ställen gesehen als ich mal nen Ferienjob beim Elektriker hatte...
Problem sind hier die durch das Ammoniak wideren Umgebungsbedingungen im Stall. In der Praxis hat man nach ein paar Jahren relativ häufig Kurz- oder Erdschlüsse durch defekte Kabel. Meist gehen diese dort kaputt wo sie aus dem Ferkelbett herrausgeführt sind....
Die Betten mit dem Wasser haben sich durchgesetzt da sie weniger Fehleranfällig sind.
Ich möchte auch am liebsten garnicht so viel am existierenden Grundkonzep des Stalls ändern. Die Idee war ehr durch das Ergänzen mit einer günstigen Wärmepumpe die laufenden Kosten zu reduzieren.

@sh2807
Okay, verstanden. Speicher/Puffer wird benötigt um zu verhindern das der Vorlauf zu kalt wird.
Bei meinem skizzierten Schema mit der Gastherme in Reihe würde diese dann wahrscheinlich bei jedem Abtauvorgang anspringen was auch nicht wirklich Sinnvoll wäre...

Muss heute mal wieder hinfahren und gucken ob und wo da noch Platz für einen Speicher wäre.
Wie groß muss der dann werden? Reichen hier 800L oder lieber größer?

ps: kann man nicht auch einen Reihenspeicher in den Vorlauf hängen um das Abtauen abzupuffern? Oder hätte das selbe Effekte wie ein Parallelspeicher?

grüße

Ich würde die WP komplett mit vor und Rücklauf an einen Parallel-Puffer anschließen.

WP-Vorlauf im mittleren Drittel .

Den Vorlauf des Heizkreises ganz oben, dort auch den VOrlauf der Gastherme.
Alle Rückläufe im unteren Drittel.

Selbst wenn die WP dann abtaut, bleibt die VL-weitgehend konstant.

Weil du ja auch in der Übergangszeit und im Sommer, die Ferkelbetten betreiben willst, wäre eine Speicher um die 800-1000l ganz passend, damit sich die Takterei in Grenzen hält.

@ nielscho

Da wie ich aus den Bildern entnehme ja eine gemeinsame Vorregelung mit Pumpe gibt und die 3 Gruppen jeweils nur mit einem RTL Ventil geregelt werden wäre die Sache ja relativ einfach umzurüsten.

Wärmepumpe liefert in einen Serialpuffer und die Vorregelung bedient sich aus diesem Puffer und regelt auf sagen wir 32°C (was dem höchsten Bedarf der Frischgeschlüpften entspricht) und an den anderen Gruppen wrd entweder über die RTL Ventile oder anstelle derselben über ein normales HK-Ventil mit elektrothermischen Stellantrieb und einem Sensor am gemeinsamen RL der jeweiligen Gruppe entsprechend geregelt.

Die gesamte Regelung schaut dann so aus, dass über die Vorregelung die höchste notwendige VL Temperatur bereitgestellt wird und alle anderen entsprechend ihrer Bedürfnisse etwas niedriger über die jeweilige Gruppenregelung fahren.

Man kann mit dieser Lösung welche ich oben vorgeschlagen habe auch eine abnehmende Temperaturkurve fahren wo jeden tag die RL Temperatur automatisch um sagen wir 1°C reduziert werden soll (ist wie das Ausheizprogramm bei einer FBH nur mit kleinerer Schrittweite)

Soweit ich weiß gibt es sowas auch von den Stalltechnikausrüstern, aber dort ist es viel teurer!

Wie sind die Rohrlängen und Rohrdurchmesser? Wie ist der Durchfluss?
Das sieht auf den Bildern eher dünn aus.

Eine Gasheizung kann gut mit wenig Durchfluss umgehen. Eine WP nicht unbedingt. Besonders bei langen Leitung, wie ich sie in einem Stall erwarten würde, werden daher bei WP dickere Leitungen benötigt.

Bevor man da blind etwas plant, sollte auch die Hydraulik geprüft werden.

Evtl solltest du auch noch mal etwas mehr zu den Ferkelbetten schreiben. Du schriebst eingangs von ähnlichem Aufbau wie FBH. Aber welche Speichermasse haben die Dinger? Und wie viele sind immer zeitgleich mindestens an? (Davon hängt deine nötige Puffergröße ab.)

Die Betten sehen mir jedenfalls nicht nach besonders viel Speicherkapazität aus.
Grob 1,2-1,5qm Fläche denke ich und "transportabel".
Jedenfalls von 6cm massivem Beton (150-200kg) ne ganze Ecke entfernt.
Und Metall hat bei gleichem Gewicht ja nur gut die halbe Speicherkapazität wie Estrich/Beton. Kunststoff wäre bei gleichem Gewicht besser als Beton.

Von daher dürften die Bettchen eher wie ein Heizkörper sein beim Abtauen. Also deutlich kalt werden.

Reihenpuffer würde ich hier nicht machen. Parallelpuffer und maximal "schlecht" mit Einspeisung in der Mitte würde ich da machen. Das hält den VL konstant und klappt auch bei großteils abgeschalteten Wärmebetten. Bei Reihenpuffer reicht sonst der Durchfluss nicht mehr.
Die Wärmeverluste des Puffers dürften grob den bisherigen Verlusten der Therme an den Stall entsprechen.

Ob die 100kWp PV was nützen ist so ne Sache. Vermutlich ists Volleinspeisung, also nutzlos.
Aber evtl. sinds auch 70kW Voll und 30 kW Eigenverbrauch. Oder die Förderung ist eh schon ausgelaufen.