Kaskadierung von zwei Wärmepumpen bei hoher Heizlast im Altbau

Guten Tag, bei meinem aktuellen Sanierungsobjekt eines Altbaus aus den 60er Jahren stoßen wir bei der Heizlastberechnung an die Grenzen einer einzelnen Monoblock-Wärmepumpe. Wir ziehen daher die Kaskadierung von zwei baugleichen Geräten in Erwägung, um sowohl die Spitzenlast abzudecken als auch die Effizienz in der Übergangszeit durch Modulation beider Inverter zu steigern. Die hydraulische Einbindung über eine Weiche ist geplant, jedoch bereitet mir die Steuerung der Anlaufströme sowie der taktsichere Betrieb im Teillastbereich Sorgen. Gibt es hier spezifische Erfahrungen bezüglich der Synchronisation über die übergeordnete Gebäudeleittechnik oder sollte man sich rein auf die kaskadierte Master-Slave-Logik der Hersteller verlassen? Ein wesentlicher Punkt ist zudem die hydraulische Entkopplung, um Rückströme im Ruhezustand eines Gerätes zu vermeiden. Ich freue mich auf fachlich fundierte Anmerkungen von Kollegen, die bereits ähnliche Konfigurationen bei der Bestandssanierung erfolgreich umgesetzt haben. Wie verhält sich das System bei extremen Minusgraden bezüglich der Vorlauftemperaturkonstanz?

Guten Tag Frau Kollegin. Ich habe im letzten Jahr zwei 12 kW Monoblock-Geräte in einem Altbau kombiniert und würde Ihnen dringend empfehlen, die herstellereigene Master-Slave-Logik zu nutzen. Externe Steuerungen über eine übergeordnete GLT sind oft zu träge, um auf die schnellen Frequenzänderungen der Inverter zu reagieren. Die interne Kaskadierung kommuniziert in Millisekunden über den Bus, was den Anlauf der Kompressoren deutlich harmonischer gestaltet. Zur hydraulischen Entkopplung: Nutzen Sie unbedingt motorische Rückschlagklappen oder Absperrventile. Eine einfache Weiche reicht oft nicht aus, um Fehlzirkulationen durch die stillstehende Wärmepumpe vollständig zu unterbinden, was Ihnen besonders in der Übergangszeit sonst massiv die Arbeitszahl verhagelt. Achten Sie dabei penibel auf die Einhaltung der VDI 4645, besonders bei der Dimensionierung der Primärkreis-Pumpen.

Vielen Dank für die schnelle Rückmeldung, Herr K. Das mit den motorischen Rückschlagklappen ist ein valider Punkt, den ich so noch nicht auf dem Schirm hatte. Die herstellereigene Logik klingt nach einer sicheren Wahl für die Gewährleistung. Wie sieht es denn bei Ihrem Projekt mit der Vorlauftemperaturkonstanz bei Frost aus, wenn beide Geräte in den Volllastbetrieb gehen? Ich sorge mich, dass die hydraulische Weiche bei maximalem Durchsatz zu einem Temperaturabriss führt.

Hallo Petra, ich bin zwar kein Ingenieur, habe aber mein eigenes 60er-Jahre-Projekt letzten Winter mit einer ähnlichen Kaskade abgeschlossen. Mein Rat: Legen Sie die Weiche großzügig aus, sonst haben Sie genau das Problem mit dem Temperaturabriss bei hohen Volumenströmen. Ich habe eine hydraulische Weiche mit integrierter Schlammabscheidung verbaut, was mir bei der Erstinbetriebnahme enorm geholfen hat, den Dreck aus dem Altrohrsystem zu kriegen. Bezüglich der BEG-Förderung war das ein interessanter Ritt. Achten Sie darauf, dass beide Geräte in der BAFA-Liste für förderfähige Wärmepumpen stehen, da die Förderung für die gesamte Anlage berechnet wird. Die Elektrik war mit zwei separaten Stromkreisen und einem gemeinsamen Zählerplatz dank Elektrofachkraft schnell erledigt. Läuft bisher absolut taktsicher.

Guten Tag zusammen. Als SHK-Meister mit 30 Jahren Erfahrung sage ich Ihnen: Kaskaden sind im Altbau oft die einzige saubere Lösung für hohe Heizlasten, aber unterschätzen Sie nicht den hydraulischen Abgleich nach Verfahren B. Wenn die Wärmepumpe gegen ein hydraulisch schlecht abgeglichenes System arbeitet, spielt die Kaskadenregelung verrückt und die Geräte takten sich zu Tode. Vergessen Sie nicht die Vorgaben der ChemKlimaschutzV bezüglich der Inbetriebnahme. Auch wenn Monoblock-Geräte hermetisch geschlossen sind, muss die Dokumentation der Dichtheitsprüfung bei dieser Leistungsklasse akribisch erfolgen. Ich bin bei der Regelung mittlerweile dazu übergegangen, die Master-Slave-Logik nur für den Betrieb zu nutzen und für die Heizkurve eine fixe externe Führungsgröße zu wählen. Das gibt dem Kunden die stabilste Raumtemperatur an extremen Tagen.

Vielen Dank für diese wertvollen Hinweise! Die Anmerkung von Herrn W. zum hydraulischen Abgleich nach Verfahren B ist absolut essenziell, da wir das gesamte Rohrnetz im Bestand belassen müssen. Ich werde die Anlage nun mit der herstellereigenen Logik planen und motorische Absperrventile sowie einen großzügigen Volumenstrompuffer vorsehen. Die Kombination aus VDI 4645 und der sauberen Trennung der Primärkreise sollte die Vorlauftemperatur auch bei -15 Grad stabil halten. Es ist beruhigend zu hören, dass die Kaskadierung in der Praxis bei korrektem Abgleich so stabil läuft. Ich werde bei der Ausschreibung explizit auf die Anforderungen an den elektrotechnischen Anschluss und die notwendige Inbetriebnahme durch zertifiziertes Personal hinweisen, um alle Anforderungen des GEG sicher zu erfüllen.