Die Bosch Sole-Wärmepumpe Compress 7800i LW: Funktionen und Arbeitsweisen

Auf dem Heizungsmarkt steht eine breite Auswahl an Wärmepumpen zur Verfügung. Die Funktionsweise ist bei allen Varianten ähnlich simpel: Sie arbeiten nach dem Kühlschrankprinzip. Dabei wird dem Kältemittel Wärme aus der Umgebung zugeführt und verdampft. Wärmepumpen sind eine der umweltfreundlichsten Alternativen zu Wärmeerzeugern, die fossile Energieträger verwenden. Eine Wärmepumpe nutzt regenerative Energie aus der Umwelt, um im Neubau als auch in der Modernisierung zuverlässig und effizient für Raumwärme und Warmwasser zu sorgen. 

Nachhaltiges Heizen mit einer Wärmepumpe sollte dennoch richtig geplant sein. Je nach Bedarf, ob im Neubau oder in Bestandsgebäuden, stellen sich Fragen nach der passenden Technik:

• Macht eine Wärmepumpe mit Blick auf die baulichen Voraussetzungen Sinn?
• Reicht eine Wärmepumpe allein aus, um den Wärmebedarf im Objekt zu decken?

Einflussfaktoren wie die Beschaffenheit der Heizflächen und Fenster oder die Dämmung des Hauses spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Enge Platzverhältnisse und geringe Deckenhöhen stellen den Heizungsbauer ebenfalls vor Herausforderungen bei der Installation einer Wärmepumpe.

Der Anlagenmechaniker ist bei vielen Gebäuden gezwungen, immer mehr Technik auf immer weniger Raum unterzubringen. Dabei stellt bei manchen Modellen die Zugänglichkeit der Komponenten im Servicefall eine Hürde dar. Für die unterschiedlichen Bedürfnisse und Herausforderungen stellt Bosch nun eine neue Lösung vor:

Die Sole-Wärmepumpe Compress 7800i LW. Was zeichnet diese Sole-Wärmepumpe mit Blick auf Aufbau, Auslegung und Technik aus? Welche Vorteile können durch die neue Bauweise der Wärmepumpe erzielt werden? Bevor diese Fragen beantwortet werden, werfen wir einen Blick auf den generellen Aufbau und die Technologie einer Sole-Wärmepumpe.

Aufbau und Details

Die Soleflüssigkeit in der Wärmepumpe wird über den Verdampfer geführt. Dem Erdreich wird in diesem Moment die für die Verdampfung erforderliche Verdampfungswärme entzogen. Dabei verdampft bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck das Kältemittel. Im nächsten Schritt wird das dampfförmige Kältemittel vom Verdichter angesaugt und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Durch die Verdichtung steigen Druck und Temperatur.

Wie hoch dieser Verdichtungsdruck ist, hängt von der gewünschten Vorlauftemperatur des Heizsystems ab. Im Verflüssiger wird die durch die Verdichtung aufgenommene Energie an das Wärmeträgermedium, also die Heizungsanlage abgegeben. In diesem Prozess kondensiert das Kältemittel. Im Expansionsventil wird der Druck des flüssigen Kältemittels reduziert. Gleichzeitig hat das Expansionsventil die Aufgabe eines Volumenstromreglers. Das Steuerorgan ist ein Temperaturfühler hinter dem Verdampfer. Das Expansionsventil gibt nur so viel Soleflüssigkeit an den Verdampfer ab, wie dieser verdampfen kann.

Auslegung einer Wärmepumpe

Zur Frage, welche Technik die richtige für welchen Bedarf ist, wird die Größe der Wärmepumpe mittels folgender Formel bestimmt. Dabei dienen die Formeln nur als Annäherung an die Heizlast eines Wohngebäudes.

(Heizlast des Gebäudes + WW pro Person [in Watt]) x Sperrzeit EVU in Prozent

Um ein konkretes Beispiel für die Sole-Wärmepumpe im Neubau zu bieten, wird von folgenden Parametern ausgegangen: 150 m² Wohnfläche, 35 W spezifische Heizlast pro m², 4 Personen mit erhöhtem Warmwasserbedarf, 2 Stunden EVU Sperre.

EVU Sperre: Anhebung der Gesamtheizlast um 5 %

Die neue Sole/Wasser-Wärmepumpe Compress 7800i LW von Bosch ist durch zahlreiche Varianten in Bezug auf Aufstellort und Ausstattung besonders anpassungsfähig. Damit kann sie bei unterschiedlichen Bauvorhaben sowohl im Bereich der Modernisierung als auch im Neubau eingesetzt werden.

Lieferung und Installation

Warmwasserspeicher im gleichen hochwertigen Design stehen als 200-Liter- oder 300-Liter-Variante zur Auswahl. Abhängig von der zu beheizenden Fläche wählen Endkunden zwischen den Leistungsgrößen 6 kW, 8 kW, 12 kW oder 16 kW. Das teilbare Gehäuse der Compress 7800i LW erleichtert die Anlieferung, das Aufstellen und die Installation der Wärmepumpe in engen Räumen. Nicht nur für den schnellen Service ist der herausnehmbare Kältekreis interessant, sondern auch für den Transport. Durch das Lösen der Verschraubungen „Sole Eintritt-Sole Austritt“ sowie „Heizung Vorlauf-Heizung Rücklauf“ lässt sich die Kältekreisbox aus dem Gerät herausnehmen. Der Kältekreis bleibt unberührt.

Wartung und Steuerung

Der Kältekreislauf, der Verdampfer, der Verdichter, der Verflüssiger und das Expansionsventil sind von vorn und innerhalb von 10 Minuten zugänglich. Damit sind die Installation und die Wartung schnell und einfach möglich. Die Steuerung der Compress 7800i LW erfolgt über ein neues zentrales Bedienfeld UI 800. Installateure profitieren von einer Menüführung, die eine Ersteinstellung leicht macht.

Im Alltag bedienen Endkunden das Gerät ebenso über das intuitive Bedienfeld UI 800, das erstmals mit einem Farb-Touch-Display ausgestattet ist, oder ganz einfach per App über das Smartphone. Für die einfache Online-Anbindung der Compress 7800i LW sorgt der Connect-Key K30 RF. Die Wärmepumpe ist bereits ab Werk mit dem Internet- und Funk-Modul ausgestattet und kann so sicher und schnell über das häusliche WLAN mit dem Internet verbunden werden.

Leistungsdaten und Technik

Die Compress 7800i LW ist in vier Leistungsgrößen von 6 bis 16 kW verfügbar und eignet sich daher sowohl im Neubau als auch in Bestandsgebäuden. Die hohe Vorlauftemperatur von bis zu 71 °C ermöglicht einen Betrieb in Kombination mit konventionellen Heizkörpern. Die Heizflächen sollten trotzdem immer genau angepasst werden. Eine Modernisierung von bestehenden Heizkörpern durch Niedertemperaturheizkörpern, Gebläsekonvektoren oder Flächenheizung kommen in Betracht, um eine Reduktion der Vorlauftemperatur zu erzielen. Eine solche Modernisierung würde ebenfalls staatlich gefördert.

Neuerdings kann die Entzugsleistung dieser Wärmepumpe über die integrierte Sole-Überwachungsfunktion an die bestehenden Bohrlöcher angepasst werden. Damit wird ein Wechsel einer bestehenden Wärmepumpen-Lösung einfach möglich.

Ein wesentliches Feature der neuen Wärmepumpengeneration ist ihre Betriebsweise. Es handelt sich um invertergeregelte Geräte. Mit einem SCOP von bis zu 5,55, also der klimaabhängigen Jahresarbeitszahl, arbeitet die Sole-Wärmpumpe sehr effizient.

Invertertechnik

Die Invertergeregelte Wärmepumpe startet mit einer Leistung von ca. 48% und ruft nur die Leistung ab, die tatsächlich vom System gefordert wird. Die Startphase mit 48% Leistung dauert ca. 5 Minuten. Danach moduliert die Anlage je nach Anforderung nach unten oder oben.

Starke Leistungsschwankungen wie bei On/Off-geregelten Geräten sind also ausgeschlossen. Die intelligente neue Reglungstechnik gibt die Wärmeanforderung und die benötigte Leistung an die Anlage weiter, der Kompressor arbeitet mit der gleichen Kraft, wird aber nur impulsweise angesteuert. Die invertergeregelte Wärmepumpe reagiert nicht exakt wie ein modulierendes Gas-Brennwertgerät. Die Anlagen müssen daher so genau wie möglich an die Heizlast des Gebäudes angepasst werden, sonst sind auch hier Betriebsstörungen möglich.

Für jeden Bedarf bietet die Sole-Wärmepumpe mit der neuen Invertertechnologie eine passende Lösung. Bei Neubauten, bei denen ein Bedarf von 6 kW gefordert wird, sollte z.B. keine 16-kW-Anlage integriert werden. Das wäre im Hinblick auf die Kosten und die Technik nicht sinnvoll.

Vorteile der Invertertechnologie

Dank der neuen Invertertechnologie ist die Compress 7800 i LW besonders anpassungsfähig bei verschiedenen Heizszenarien. Bei Wärmepumpen unterscheidet man zwischen On/Off-geregelten und invertergeregelten Geräten.

Während die erstgenannte Anlage nur 0 oder 100 % kennt, arbeiten invertergeregelte Geräte genau mit der Leistung, die auch tatsächlich benötigt wird. Ausgehend von einem Neubau mit einer Heizlast von 6 kW und einer zu erwarteden Außentemperatur von -10 °C lassen sich technisch folgende drei Fälle unterscheiden:

• On/Off-geregelt ohne Puffer
• On/Off-geregelt mit Puffer
• Invertertechnik

On/Off-geregelt ohne Puffer

Die Leistung der Anlage ist auf die minimale Außentemperatur ausgelegt, arbeitet aber auch bei +5 °C mit der gleichen Leistung wie bei –10 °C und das, obwohl bei +5 °C eigentlich nur noch ca. 3 kW benötigt werden. Es muss nur noch ein geringeres Delta T ausgeglichen werden.

On/Off-geregelt mit Puffer

Ist kein Pufferspeicher in der Anlagentechnik integrierter und die Fußbodenheizung wird ausschließlich als Puffer betrachtet, ist die Umlaufmenge nicht gegeben.

Daraus resultiert eine häufige Taktung der Anlage oder sogar eine Störabschaltung. In Kombination mit einem Pufferspeicher erreichen Anlagen höhere Laufzeiten, da die benötigte Energie des Systems dem Pufferspeicher entnommen wird. Gleichzeitig wird der Kompressor des Systems geschont.

Pufferloser Betrieb

Bei der neuen Compress 7800i LW kommt eine intelligente Modbus-Heizkreispumpe zum Einsatz. Diese ist Delta T und druckgeregelt, kommuniziert direkt mit der Wärmepumpe. Die Pumpe dient also gleichzeitig als Selbstschutz der Anlage.

Wenn eine Wärmeanforderung im Betrieb ohne Puffer vorliegt, läuft zuerst die Heizkreispumpe an und misst den Volumenstrom. Sollte der erforderliche Volumenstrom von 4,77 l/min nicht vorliegen, startet die Anlage nicht.

Auf diese clevere Weise wird der Kompressor vor einer zu häufigen Taktung geschützt. Grundsätzlich ist der Einsatz eines Pufferspeichers als Alternative zur Sicherstellung des notwendigen Mindestvolumenstroms möglich.

Flexibilität im Einsatz

Manche Einbausituationen erlauben aus Platzgründen keinen Einsatz von Pufferspeichern. Für diese Szenarien bietet die Compress 7800i LW interessante und wirtschaftliche Lösungen. Sie gibt es in drei Varianten.

• Die CS 7800i LW (LW = Liquid-Water) ist ein „Stand Alone“-Gerät mit der Möglichkeit, einen Pufferspeicher und Warmwasserspeicher anzuschließen. Der Warmwasserspeicher kann flexibel gewählt werden, das ist gerade bei einem höheren Warmwasserkomfort sehr praktisch.
• Die CS 7800i LW M (M = Modul) ist ein Modulgerät mit integriertem 180-Liter-Warmwasser-Speicher. Diese Ausführung eignet sich besonders gut, wenn für die Installation nur wenig Platz zur Verfügung steht.
• Die dritte Variante CS 7800i LW MB (MB = Modul Buffer) ist eine komplett neue Variante. Es ist ein „Stand Alone“-Gerät mit aufgesetztem 50-Liter-Pufferspeicher für die flexible Einbindung ins System. Der Regler wird in diesem Fall an den Pufferspeicher montiert.

Auch 2021 förderfähig

Mit dem Inkrafttreten des GEG (Gebäudeenergiegesetz) ab 11/2020 wird es für den Neubau wesentliche Änderungen geben. Unverändert bleiben die Fördersätze im Bestand: 35 % Förderung beim Austausch einer Gas-Anlage gegen eine Wärmepumpe. 45 % Förderung beim Austausch einer Öl- Anlage gegen eine Wärmepumpe. Die Förderung bezieht sich auf die Kosten für Anschaffung und Montage durch den Fachhandwerker und auf das Heizsystem.

Für den Neubau gibt es durch das GEG erhebliche Änderungen: Es werden nur Vorhaben gefördert, die mindestens einen Effizienzhausstandard EH55 erreichen. Zudem gilt ab 01.01.2021: Die JAZ, also die Jahresarbeitszahl, ist für die Förderung irrelevant! Es zählt stattdessen der η_S-Wert (gesprochen: eta S Wert) einer Wärmepumpe und steht für jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz und drückt aus, wie viel Primärenergie für eine Kilowattstunde Wärme benötigt wird. Dieser Wert ist unabhängig von der Normaußentemperatur. Er wird aus der jahreszeitbedingten Leistungszahl (SCOP) errechnet und durch 2,5 dividiert.

Dieser Artikel von Tobias Petrulat ist zuerst erschienen in SBZ Monteur 12 / 2020. Tobias Petrulat arbeitet bei der Bosch Thermotechnik GmbH.