Bivalenzpunkt der Wärmepumpe berechnen
Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe die Heizlast gerade noch allein deckt. Formel, Rechenbeispiel und Tabelle mit allen Annahmen.
Definition und Formel
Bivalenzpunkt = Außentemperatur θ, bei der Heizlast(θ) = Wärmepumpen-Leistung(θ)
Die Heizlast steigt mit sinkender Außentemperatur, die Heizleistung einer Luft-Wärmepumpe sinkt dabei. Beide Linien schneiden sich im Bivalenzpunkt. Als Näherung wird die Heizlast als Gerade angesetzt:
Heizlast(θ) = Q_NA × (θ_innen − θ) ÷ (θ_innen − θ_NA)
Q_NA ist die Heizlast bei Norm-Außentemperatur θ_NA, θ_innen die Raumtemperatur. Die Norm-Außentemperatur Ihres Standorts finden Sie unter Norm-Außentemperatur nach Postleitzahl; die Heizleistung der Wärmepumpe bei mehreren Außentemperaturen steht im Datenblatt für die geplante Vorlauftemperatur.
Rechenbeispiel (Annahmen)
- Annahme: Raumtemperatur 20 °C, Norm-Außentemperatur −12,0 °C, Heizlast bei Norm-Außentemperatur 10.000 W (Beispielwerte).
- Annahme: Die Beispiel-Wärmepumpe liefert laut „Datenblatt“ für die geplante Vorlauftemperatur die Leistungen aus der Tabelle unten (erfundene Beispielwerte, keine Gerätedaten).
- Rechnung: Heizlast minus Wärmepumpen-Leistung ist bei −7,0 °C noch positiv (1.938 W Fehlbetrag) und bei 2,0 °C negativ (2.375 W Überschuss). Zwischen diesen Punkten wird die Leistungskurve als linear angenommen. Der Nulldurchgang liegt bei etwa −3,0 °C.
- Lesart: In diesem Beispiel bräuchte die Anlage unterhalb von etwa −3,0 °C Unterstützung durch Heizstab oder zweiten Erzeuger.
Tabelle: Heizlast und Wärmepumpen-Leistung im Beispiel
Die Heizlast ist nach der Formel oben gerechnet, die Wärmepumpen-Leistung ist die Annahme aus dem Beispiel. Beides sind Beispielwerte, keine Zusage für ein Gebäude oder Gerät.
| Außentemperatur (Annahme) | Heizlast (berechnet) | WP-Leistung (Annahme) | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| −12,0 °C | 10.000 W | 6.000 W | Fehlbetrag 4.000 W |
| −7,0 °C | 8.438 W | 6.500 W | Fehlbetrag 1.938 W |
| 2,0 °C | 5.625 W | 8.000 W | Wärmepumpe deckt, Überschuss 2.375 W |
| 7,0 °C | 4.063 W | 9.200 W | Wärmepumpe deckt, Überschuss 5.138 W |
| 10,0 °C | 3.125 W | 9.800 W | Wärmepumpe deckt, Überschuss 6.675 W |
Quelle der Rechenvorschrift: Gerade der Heizlast über der Außentemperatur (Näherung ohne interne und solare Gewinne und ohne Heizgrenze); eine Auswertung als Gerade mit Steigung in W/K zeigt der Leitfaden Energetische Gebäudebilanzierung nach DIN V 18599 (Energiesignatur). Wärmepumpen-Leistungen: Annahmen für dieses Beispiel.
Was den Bivalenzpunkt verschiebt
- Heizlast des Gebäudes: Eine höhere Heizlast bei gleicher Wärmepumpe verschiebt den Schnittpunkt zu höheren Außentemperaturen. Die Grundlage ist die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831.
- Leistung der Wärmepumpe: Je nach Wärmequelle und Heizwassertemperatur ergeben sich unterschiedliche Leistungen. Das Datenblatt muss zur geplanten Vorlauftemperatur passen.
- Vorlauftemperatur: Sie bestimmt, welche Leistungskurve gilt.
- Norm-Außentemperatur: Sie legt fest, bei welcher Temperatur die Heizlast Q_NA gilt.
- Betriebsweise: Monovalent heißt, dass die Wärmepumpe die Heizlast bis zur Norm-Außentemperatur allein deckt; bei bivalenter oder monoenergetischer Auslegung liegt der Schnittpunkt darüber.
Wie die Auslegung insgesamt abläuft, beschreibt die Seite Wärmepumpe auslegen und dimensionieren.