Hydraulik, Pufferspeichergröße, Taktung bei Wärmepumpe

JuergenWP · 11. September 2024 um 07:41

Hallo, hat ein Experte Erfahrung mit folgender kniffeliger Fragestellung:

Meine Frage:

Um die Laufzeit meiner Biblock 20 zu erhöhen und die Jahresarbeitszahl zu verbessern, möchte mir der Heizungsbauer einen weiteren zusätzlichen Pufferspeicher einbauen.

Ich habe Zweifel, ob dies sinnvoll ist?

Ausgangslage:

Zweifamilienhaus: 250 m2

Baujahr 1973, Holzständerbauweise, Dach gedämmt, Fenster U-Wert 1.0

Ehemaliger Verbrauch unter Heizöl: 20.000 kWh

WP Biblock 20 (Leistungsbereich 5,6 bis 16,6 kW - WBB 20-A-RMD-AI Innengerät - Installation in Dezember 2022)

WES 200 in Rücklauf eingebaut
TWW WAS 300 LE
Hydraulischen Weiche mit ca. 15 l.
Austausch führender Heizkörper von ehemals 11 in Kermi 33 und 22
AVM FRITZ!DECT 302 Heizkörperventile → bei führenden Heizkörpern offen
VL-Temperaturen: ca. 40 °C
Spreizung VL-RL: gemessen vom Monitoring WP max. 5Kelvin
JAZ über Gesamtsystem: 2,9 (Produzierte Energie lt. Monitoring WP/Hilfsenergie der Stromzähler – also inkl. Umwälzpumpen und TWW)
Heizverhalten: Moderat (die Bewohner sind auch tagsüber anwesend)
Nachtabsenkung: 2 Kelvin
Normaußentemperatur am Standort: -11,4°C (kälteste Nacht in 2024: -7°C)

Die Inneneinheit erwärmt zunächst das Wasser in einer hydraulischen Weiche mit ca. 15 l Inhalt. Von dort geht es getrennt über die jeweiligen Umwälzpumpen in die Heizkörper zum EG und OG (keine Fußbodenheizung). Im Rücklauf befindet sich ein Pufferspeicher mit 200 l (WES 200) zur Laufzeitverlängerung und für den Abtauprozess.

Auf den Einbau einer Zirkulationspumpe habe ich verzichtet, um den Energieeinsatz für das TWW gering zu halten. In der Heizperiode fahre ich diesen Bereich nur bis 48°C, da ein ständiger Wasserdurchsatz im Gebäude stattfindet. Unterstützt wird die TWW-Aufbereitung durch PV mit einem Heizstab im TWW-Speicher (300l) mit ca. 1.400Watt (PV 4,125 kWp) – also nur in Betrieb, wenn 1.400 Watt plus Grundlast Haushaltstrom vom Dach kommen. Im Sommer 2023 hatte ich einen Speicherverlust im TWW von 8Kelvin über Nacht bemerkt. Dies war auf die Schwerkraftzirkulation zurückzuführen. Nachdem der Heizungsbauer eine Rücklaufsperre eingebaut hat, reduzierte sich dieser Verlust auf 2 Kelvin.

Mein Problem: Was mir seit Beginn Kummer bereitet, ist das ständige Takten der Wärmepumpe. Auch in den Monaten Dezember bis März läuft der Kompressor 2x pro Stunde an. Das bedeutet, dass bis heute bei 3.797 Betriebsstunden des Verdichters, 7.679 Schaltspiele zu verzeichnen sind. Meine Befürchtung ist, dass der Verdichter vorzeitig ausfällt und mir dadurch ein erheblicher finanzieller Schaden entsteht.

Auch bei der JAZ sollte es doch möglich sein, auf einen besseren Wert zu kommen?

Nachdem ich dieses Problem von Anfang an immer wieder mit dem Heizungsbauer besprochen habe und alle Versuche des Heizungsbauers keine Abhilfe brachten, hat der Hersteller-Service kürzlich die Taktverzögerung auf 30 Minuten erhöht und die Leistungsmodulation im Heizbetrieb auf 75 % (TWW auf 70 %) reduziert. Die Heizkennlinie wurde von 0,55 auf 0,4 abgesenkt und die bereitzustellende Raumtemperatur von 21°C auf 25,5°C erhöht.

Die Wärmepumpe zeigt am Gerät einen Modulationsbreite von 10% bis 100% an. Ich beobachte aber, dass auch bei geringer Wärmeanforderung die WP nicht bei 10% verharrt, sondern dann bis auf gute 40% ansteigt, womit die mögliche Laufzeit aus meiner Sicht verkürzt wird und die Taktung steigt. Nach meinem Gefühl ist es kein Problem der Technologie, sondern ein Einstellungs-, oder evtl. Hydraulikproblem, was der Problematik zu Grunde liegt.

Ich habe seit Installationsbeginn eine lückenlose Aufzeichnung sämtlicher Zählerwerte.

Vielleicht hat jemand solch eine Problemstellung schon erfolgreich bewältigt?

Ich bin gespannt.
Viele Grüße
Jürgen

alex · 17. September 2024 um 08:08

Hallo Juergen, ich verstehe deine Sorge. Ich denke das größte Problem ist, dass deine Wärmepumpe deutlich zu groß ist. Wenn du nur 20.000kWh Heizöl verbraucht hast, dann müsste deine Heizlast bei etwa 10KW liegen. Liegt dir dazu eine Berechnung vor?

Außerdem glaube ich nicht, dass die Wärmepumpe auf 10% modulieren kann. Üblich sind 20-35% und wenn der Leistungsbereich bei 5,6 bis 16,6 kW liegt, dann kann sie nur auf 33% reduzieren.

Zur Vorlauftemperatur. Wenn die bei -11°C bei nur 40°C liegt, dann hast bei 0°C ja eine noch niedrigere Vorlauftemperatur und es kommt schon hin, dass dein Speicher sehr schnell voll ist.

Ich könnte mir vorstellen, dass es in deinem Fall, durch die zu große WP besser sein könnte die VL Temperatur höher zu fahren um dadurch die Taktzahl zu reduzieren. Laut deiner Grafik startet die WP auch viel zu früh. Sie geht an, wenn die Tempertur auf 32°C fällt und stoppt bei 35 °C. Wenn dein Heizungsbauer die so einstellt, dass die WP bei diesem Wetter bei 30°C startet und dann bis auf 40°C hoch geht, dann sollte sich deine Taktzahl auf ein drittel reduzieren. Es könnte dann sogar sein, dass du trotz der höheren VL Temp. weniger Energie verbrauchst, denn jedes mal wenn der Kompressor startet verbraucht er Energie ohne Wärme zu liefern. Das hängt aber von dem Modell ab.

Bembi · 18. September 2024 um 01:00

Also es gibt hier schon eine ausführliche Diskussion über Pufferspeicher. Z.B. hier: Größe des Pufferspeichers und Taktung bei der Wärmepumpe
Guck Dir dazu auch mal das verlinkte Schenk Video an.

Also 200 L Puffer bei dieser Heizlast ist schon knapp bemessen. Du müßtest dann ggf. mal ausrechen, welche Wassermenge sich im System selbst befindet. So vom Grundsatz zirkuliert ja eine gewisse Wassermenge durchs System, die eine definierte Wärmemenge beinhaltet und auf ihrem Weg die Wärme im Haus abgibt. Je nach eingestelltem Spread und der im System befindlichen Wassermenge muss die WP wieder zuheizen. Dazu braucht die WP eine gewisse Zeit zum Heizen, und eine gewisse Zeit, bis die Energie abgegeben wurde. Du hast also einen Heiztakt und einen Pausentakt. Die Taktlängen verändern sich je nach Wärmeverlust und Heizleistung der WP. Einfluss darauf kann man auch noch nehmen, indem man eine Nachtabsenkung vornimmt. Allerdings nicht an der Heizung, sondern an den Heizkörpern. Sind die Ventile zu, so bleibt die Wärme im System und die WP muss nicht nachheizen. Oder man macht es über die Zeitsteuerung der WP.

Der einfachste Weg ist die Energiemenge im System durch einen größeren Puffer zu vergrößern. Dadurch werden die Takte länger. Energetisch gesehen ist aber gar kein Speicher die beste Option, weil der Speicher auch Wärmeverluste hat. Insofern ein Kompromiss zischen Taktung und Gesamt-Effizienz.

Eine JAZ von 2,9 für eine WP aus dem Jahr 2022 ist arg wenig. Klar braucht die Anlage auch Bereitschaftsstrom und Strom für die Aggregate wie UP. Ansatzpunkt wäre aber erst einmal die JAZ der WP selbst. Dazu gibt es ja Herstellerangaben. Eine schlechte Dimensionierung und / oder eine schlechte Parametrisierung wirken sich natürlich auf den jeweiligen COP aus. Der allgemeine Betriebsstrom fällt im Winter kaum ins Gewicht, im Sommer aber eher deutlich, weil die WP eben ab und an nur ein wenig Warmwasser macht. Aber kannst Du nachmessen, wenn Du einen elektronischen Zähler hast und der freigeschaltet ist. Und dann weißt Du, was Die WP akut an Strom zieht, nur weil sie eben da steht. Bei meiner WP sind das um die 50 Watt, wenn die Heiz-UP mitläuft und 25 W, wenn sie steht.

Deine Grafiken gucke ich mir bei Gelegenheit an, ob ich das was herauslesen kann.

Zum Vergleich. Auch meine WP ist etwas überdimensioniert. Ich komme auf COP Werte der Pumpe zwischen 3,3 und 4,8. Nach Abzug Betriebsstrom bleiben davon Werte zwischen 3,1 und 4,1 übrig.
Aufs Jahr umgerechnet komme ich auf eine JAZ von aktuell 3,91 bzw. 3,7. Die besten Werte stammen aus den Übergangsmonaten.

JuergenWP · 18. September 2024 um 14:38

Hallo Alex, ganz lieben Dank für deinen Antwort. Aus meiner Sicht habe ich folgende Einstellmöglichkeiten. Ich kann an der Heizungskennlinie (diese ist auf 0.4 abgesenkt), an der Raumsolltemperatur und an den Heizkörperventilen drehen. Ausserdem gibt es noch die Taktsperre, welche der Hersteller auf 30 Minuten angehoben hat. Laut dem Heizungsbauer und Hersteller müssen die Ventile bei den führenden Heizkörpern offen sein. Parallel wurde die Nachtabsenkung herausgenommen. Die Modulation von nur 10% wurde mir an der Inneneinheit angezeigt. Leider verharrt die WP nicht bei den 10%, sondern läuft hoch. Was die Heizlastberechnung angeht, ist die Betrachtung in Verbindung mit dem bisherigen Verbrauch sicherlich von dir so korrekt (inkl. TWW-Aufbereitung). Der geringe Verbrauch hängt aber natürlich am sparsamen Einsatz der Energie als Raumwärme. Sollte sich am Nutzungsverhalten zukünftig an einem Zweifamilienhaus etwas ändern, wäre eine Nummer kleiner unterdimensioniert.
Nachdem die Modulationsbreite der WP aber so groß ist, sollte das aber doch kein Problem darstellen, oder?
Viele Grüße
Jürgen

JuergenWP · 18. September 2024 um 14:45

Hallo Bembi, besten Dank für deine Antwort. Ich bin über das Video auf dieses Portal gekommen. Zum Puffer kommen ja meine üppig dimensionierten Heizkörper (Kermi 33), welche im Gesamtsystem sehr viel Wasser bereitstellen. Nach meinem Gefühl und etlichen Gesprächen habe ich vermutlich ein Hydraulik- oder Einstellungsproblem bei meiner Anlage. Leider haben die wenigsten Mitarbeiter der Heizungsbauer noch der Hersteller selbst eine WP und damit wirklich konkrete Eigenerfahrung.
Viele Grüße
Jürgen

Bembi · 18. September 2024 um 15:01

So, ich habe mir mal Deine Bilder angesehen.

Vorab: Wo hast Du den Vorlauf, Rücklauf und Volumenstrom gemessen? Stammen die Werte aus der WP oder aus dem Heizkreis? Da der Volumenstrom ja auch bei ausgeschaltetem Verdichter vorhanden ist tippe ich da auf die Heizkreiz UP? Sitzt die im Gerät, oder ist die ausserhalb verbaut?

Was mir da so auffällt:
Du siehst das unterschiedliche Verhalten, bei 0 Grad hast Du lange Heiztakte und ein paar wenige kurze Pausen. Insgesamt 13 Takte. Bei 10 Grad viele kurze Takte mit unterschiedlich langen Pausen und 21 Takte. So weit erst mal nicht ungewöhnlich.

Nehmen wir erst einmal das 10 Grad Bild. Der Verdichter bekommt eine Anforderung und steigt bei 7,5 - 12,5 KW ein (rote Kurve, linke Skala), baut damit einen Temperaturspread von etwa 5 Grad auf. Dann fällt die Leistung auf 5 KW und damit auch der Temperaturspread (Vorlauf fällt steil ab). Mal folgt die Rücklauftemperatur, mal eben nicht.
Eine Wärmeabgabe kannst Du ja nur dann haben, wenn ein Spread da ist. Für mich sieht das so aus, dass die WP manchmal taktet, hochfährt, die Wärme aber nicht los wird. Und weil sie das merkt, fährt sie quasi sofort wieder runter. Im Takt vor 8 Uhr kommt die RL mit (also keine Wärmeabgabe), im Takt danach eben genau nicht (da ist Wärmeabgabe vorhanden). Die Temperaturdifferenz im RL ist aber recht gering, zumindest was erkennbar ist.

Im 0 Grad Bild sehen wir relativ lange Heiztakte, solange die WP läuft, ist ein Spread da, der RL folgt, nur die dazwischenliegenden Leistung-Höcker verstehe ich nicht so ganz.
Bei der WW Bereitung siehst Du, dass der VL auf 55 Grad steigt. Ebenso der Volumenstrom steigt deutlich. Ist aber logisch.

Interessant ist für mich auch, wieso die WP bei 10 Grad einen Volumenstrom vom 1,5 qbm angibt, bei 0 Grad aber nur von 1,0 qbm.

Was nun die gemessenen VL / RL Temperaturen und der Volumenstrom angeht, so sind die Werte nur insofern aussagekräftig, dass die WP im Teillastbereich unnötig oft taktet. Was Du nicht sehen kannst, ist warum sie das tut. Dazu müßtest Du mal die VL / RL und Volumenstrom im Heizkreis messen, also nicht direkt an der WP. Die Grafiken sind auch nicht sonderlich granuliert, so dass man daraus die genauen Schaltpunkt ablesen könnte.

Was nun den Speicher betrifft:
Im Teillastbereich könntest Du mit mehr Puffer die Heiztakte etwas verlängern. Ob das reicht um mehrere Takte zusammenzulegen hängt von der Hydraulik ab. Da der Speicher (wohl) in Reihe geschaltet ist, muß irgendwo ein Überstromventil verbaut sein, welches den Mindest-Volumenstrom durch die WP gewährleistet. Damit der Speicher wirksam wird, muss das Ding hinter dem Speicher verbaut sein, so dass der Speicher immer mit durchströmt wird. Ein offenes Ventil erledigt die Aufgabe noch besser, solange es es den notwendigen Volumenstrom zuläßt. Du nutzt dann einen Teil der Hydraulik als Puffer mit.

Deine Grafik zeigt aber an vielen Stellen ein anderes Bild. Wenn die RL-Temp der VL-Temp direkt folgt, dann ist keine Wärmeabgabe da. Wärme kann ja nur abgegeben werden, wenn ein Spread vorhanden ist. Erreicht die Pumpe ihre Einschaltschwelle, dann läuft sie erst mal an und dann merkt sie, dass sie die Wärme nicht los wird und fährt wieder herunter. Somit ein überflüssiger Takt. Eigentlich müßte die WP ja aus dem Speicher erst mal kühleres Wasser zumindest aus dem Speicher bekommen, also ein Spread zu sehen sein.

Warum die WP mit relativ hoher Leistung einsteigt, dass solltest Du mal mit Deinem Heizungsbauer besprechen. Idealerweise steigt die auf niedrigem Level ein (= hoher COP) und steigert die Leistung nach Bedarf (COP sinkt). Ob Du das mit Deiner WP umsetzten kannst mußt Du klären. Manche Wärmepumpen haben eine Einstellung dafür, wie der Verdichter einsteigt (max oder min Leistung) und wie die Elektronik insgesamt steuert (z.B. max Leistung / max Effizienz).

Deine Schaubilder zeigen aber, dass die WP mit 5 KW im Teillastbereich viel zu hoch, und bei 0 Grad mit 6 KW durchaus im Bereich des akuten Wärmebedarfs liegst.

Ebenso wäre noch zu klären, ob Du Deiner WP nicht beibringen kannst (oder willst), nachts einfach die Füsse still zu halten. Auch hier könnte ein größerer Puffer helfen, die Zeit zu überbrücken, also genug Wärme im System zu halten. Du hast zwar eine Nachabsenkung, die verringerte Vorlauftemperatur verkürzt aber nur den Heiztakt etwas. Ansonsten passiert da nicht viel.

Da mußt Du einfach beobachten, wie sich eine Nachtabschaltung auf Deine Temperaturen im Haus auswirkt. Das wird im Teillastbereich klappen, bei tieferen Temperaturen mußt Du sehen, wie weit die Temperaturen absinken. Nachts sinken die Temperaturen ja auch meist ab, so dass der COP niedriger ist als tagsüber.

Interessant ist für mich auch das Verhalten während der WW Bereitung. Die Heizung steigt bei gut 7,5 KW ein, fällt dann auf 6 KW und schaukelt sich dann auf 12,5 KW hoch. Dann fällt sie kurz auf Null macht wieder einen Sprung auf 12,5 KW, um sich danach auf 6 KW einzupendeln. Da sind aber zu viele Kurven übereinander gemalt, um das genauer zu sehen. Klar hat die Heizung bei WW Bedarf eine Heizlücke, und da schalten Ventile um. Für WW sehe ich aber mehr oder weniger nur ein Takt. Da könnte man auf die Idee kommen, auch für die WW Bereitung die obere Leistungsgrenze etwas abzusenken.

So, nun hast Du ein paar Punkte für Deinen Heizungsbauer. Da allerdings jedes Haus anders ist, ebenso die persönlichen Bedürfnisse, mußt Du gut beobachten und ggf. auch ausprobieren. Ein wenig Daten aufzeichnen kann auch weiterhelfen. Also welche COP Werte Du wann im Jahr erreichst. Dabei mußt Du beide beobachten, also COP mit Nebenaggregaten und reiner COP der WP. Die JAZ geht ja in der Hauptsache da kaputt, wo viel Energie verbraucht wird und der COP schlecht ist.
Auch würde es helfen, die gesamte Hydraulik mal aufzumalen um zu sehen, ob da nicht irgendwo ein Bock versteckt ist.

Was @alex gesagt hat ist ebenso ein Ansatz. Die Taktung läßt sich in Grenzen auch über den Spread regeln. Für die Heizlast ist die mittlere Temperatur am Heizkörper wichtig. Deine Kurve sieht aber bei 0 Grad so schlecht gar nicht aus, im Teillastbereich würde das deutlich mehr bringen. Wie sich das bei Dir auswirkt, muss Du messen und vergleichen. Also zwei ansatzweise ähnliche Tage, einmal mit Spread 5 und mit Spread 10 und dann den Verbrauch gegeneinander halten. Die Unterschiede müssen aber signifikant genug sein, da es eben selten zwei gleiche Tage gibt.

Bembi · 18. September 2024 um 15:19

Dem kann ich gut folgen Trotzdem rechnen. Versuche herauszufinden, wieviel Wasser im System ist (ohne Pufferspeicher). Den Wasserinhalt der Heizkörper solltest Du über Kermi herausfinden, die Leitungen kannst Du mit dem Querschnitt und Länge überschlagen. Zu viel würde ich den Heizkörpern aber nicht beimessen. Die sollen ja schnell warm werden, da ist so viel nicht wirklich drin. Du darfs ja auch nur die Heizkörper berücksichtigen, bei denen die Ventile offen sind, sonst tragen sie zur Pufferung nichts bei. Sind alle Ventile zu, bleibt nur noch das Volumen des Pufferspeichers.

Das führende Ventile offen bleiben müssen wäre mit jetzt neu. Sehr wohl mußt Du aber dafür Sorge tragen, dass (bei einem Reihenspeicher) der Mindestvolumenstrom vorhanden ist. Deshalb sagt jeder Hersteller: Überstromventile.
In der Praxis hat er dann aber doch recht. HZ-Ventil erfüllt die Aufgabe u.U. besser. Aber auch nur dann, wenn Du den Raum nicht übersteuerst. Das könnte nämlich auch den genau gegenteiligen Effekt haben, dass die Verluste im System die WP zum takten animieren, obgleich gar kein Wärmebedarf da ist.

Das Gesamtvolumen muss Du dann in Relation mit dem Speicher setzen. Anders ausgedrückt. Hast Du 200L Wasser im System und 200L Speicher, dann verdoppelt ein 600L Speicher das Volumen im System. Hast Du 1000L im System, dann ist ein 200L Speicher eher Peanuts.
Daraus kannst Du dann den Gesamtenergie-Inhalt berechnen, und daraus ergibt sich dann auch, wie lange die WP braucht, um das Energieniveau anzuheben.

WPs sind für viele Heizungbauer Neuland. Die halten sich an die Empfehlungen der Hersteller, und die Geräte werden mit Werkseinstellungen ausgeliefert. Die sind aber selten optimal. Heizlastberechnungen sollten die aber schon beherrschen. In Zeiten der Ölheizung wurden da aber gerne nochmal 100% Sicherheitsaufschlag draufgeschlagen. Hauptsache es wird auch bei -30 Grad noch kuschelig warm. Aus der Ecke kommt ja auch der hydraulische Abgleich. Je weniger Wärme Du ins System schickst, je besser muss die Wärme verteilt werden.

JuergenWP · 19. September 2024 um 08:30

Ganz lieben Dank für die super Analyse. Ich werde die Fragen mit dem Heizungsbauer klären und mir eine Aufstellung über die Wassermenge im System machen. Es sind etliche Punkte aufgeführt, über welche ich mir bislang noch keine Gedanken gemacht habe. Was ich führe, ist eine lückenlose Dokumentation der Zählerwerte zur Hilfsenergie und was die WP daraus tagesscharf gemacht hat. Was mir in den Sommermonaten die Bilanz etwas verfälscht, ist der Heizstab, welcher ein Teil der PV-Energie in den TWW-Speicher schiebt. Ein tagesscharfes Monitoring zur PV führe ich natürlich auch.
Viele Grüße
Jürgen

Bembi · 20. September 2024 um 12:59

Also die WP sollte es trotz Bereitschaft besser können. Heizstab ist immer COP 1. Der eine Takt am Tag macht den Kohl jetzt nicht fett.

Ziel ist aber unter dem Strich, dass Du kostenoptimal fährst.
Wenn Du 10 KW übrig hast, für die Du sonst 10 x 8 ct = 80 ct bekommen würdest.
10 KW direkt in den Speicher sind die weg um bekommst nichts.
10 KW über die WP mit effektivem COP 2,5 = 4 x 8ct = 24 ct. Du bekommst also noch 56 ct.
Insofern stehen 80 ct Heizstab geben 24 ct WP Betrieb.

Zur Optimierung der Anlage nimmt man den technische COP.
Zur Optimierung der Kosten den wirtschaftlichen COP (incl. Nebenaggregate und Sonderaktionen).

JuergenWP · 20. September 2024 um 14:21

Ganz lieben Dank für die Berechnung.
Die PV-Energie kostet mich die entgangene Einspeisevergütung von 8,1 Cent.
Der Stromnetzbezug kostet mich gut 30 Cent. Das heißt, ich benötige bei Netzstrombezug einen COP von 3,7 um mit der PV aufzuschließen.
Nachfolgend meine Tagesverbräuche für TWW in der Zeit vom 09.07.24 bis einschließlich 17.07.24 für 4 Erwachsene und 2 Kinder (nur duschen - keine Badewanne):
09.07.24 → 7 kWh
10.07.24 → 4 kWh
11.07.24 → 7 kWh
12.07.24 → 3 kWh
13.07.24 → 6 kWh
14.07.24 → 5 kWh
15.07.24 → 6 kWh
16.07.24 → 7 kWh
17.07.24 → 5 kWh
Wenn ich davon ausgehe, dass im Gebäude 160 l TWW (Heizkostenabr.) täglich benötigt werden
Q=160l (Trinkwasserspeicher WAS 300)1,16235K=6,5 kWh (von 12°C auf 47°C) passt der Energiebedarf dazu.
Als PV-Energie steht derzeit eine 4,125 kWp-Anlage zur Verfügung. Installliert ist vom Netzbereiber eine Kaskade (Messkonzept 40). Das heißt, zunächst Haushaltsstrom (Energiebedarf ca. 6kWh/Tag), Rest zur WP und hiernach ins öffentliche Netz. Die Ansteuerung vom Heizstab erfolgt über SMA HM-20 Sunny Home Manager 2.0. Einschaltstrom sind 1.500 Watt Überschuss-Strom für Heizstab (also Haushaltsstrom ist schon abgedeckt). Soweit so gut. Das Grundproblem ist die Grundenergie der WP, damit diese erst anläuft, oder sehe ich dies falsch? In 2028 kommt nochmals eine 6,48 kWp-Anlage hinzu, welche dann aus dem EEG rausfällt. Derzeit werden bis einschl. August ca 50% der PV-Energie (alss PV-Anlage 4,125 kWp) ins Netz abgegeben. Viele Grüße Jürgen

Bembi · 21. September 2024 um 11:10

Du vergleichst hier aber WP mit Netzstrom gegen Heizelement über Solarstrom.
Wenn deine WP besser ist als COP 3,7, dann lieber einspeisen und Netzstrom für de WP benutzen.
Deinem Zähler ist das aber wurscht, weil der kennt nur eine Richtung. Also Bezug oder Einspeisung, aber nicht beides gleichzeitig. Insofern hilft diese Rechnung nicht weiter.

Vom Grundsatz mußt Du auf die erzeugte Wärme abstellen und was Dich diese kostet.

Wärmepreis Netz direkt: 30 ct (COP = 1)
Wärmepreis Netz WP: 10 ct (bei COP 3)
Wärmepreis Solar direkt: 8 ct (COP = 1)
Wärmepreis Solar WP: 2,6 ct (bei COP 3)

Rechne mal den Betriebsstrom (mußt Du messen) mit 25W (Sommer) und 50W (Winter). Sind 600Wh / 1200 Wh / Tag). Wenn Dein WP Zähler freigeschaltet ist (PIN), kannst Du das ja direkt ablesen. Also in diesem Beispiel wären das 10% der erzeugten Wärme. Auf den COP gerechnet.
COP 5,0: 6 KWh = 1,2 KW Strom
1,2 KW + 600W Grundlast = 1,8 KW: Eff COP = 6 KW / 1,8 KW = COP 3,3
Von den technischen COP 5,0 bleibt folglich ein wirtschaftlicher COP von 3,3 übrig.

Rohwasser hat im Sommer gut 20 Grad im Winter 10-12 Grad. Bei 20 Grad wären das ca. 190L Warmwasser. (Pufferverluste lassen wir mal aussen vor). Das sind < 50 L pro Erwachsener, das ist schon deutlich unter dem Bundesschnitt.

JuergenWP · 4. Oktober 2024 um 08:07

Der Heizungsbauer hat mir versprochen innerhalb von 1 Woche eine Rückmeldung auf die Fragen zu geben. Mittlerweile sind 2 Wochen vergangen. Ich vermute mal, dass er den Hersteller kontaktiert hat und dieser über die Fragen und Anregungen brütet. Irgendwie habe ich das Gefühl, dass ich in Bezug auf die Effizienz der WP nicht weiterkomme. Die letzten Tage waren etwas kühler, andererseits aber warm genug, damit sich der Temperaturhub der WP in Grenzen hält. Trotzdem ist die Tagesarbeitszahl sehr bescheiden. Ich vermute, dass dies an den sehr hohen Taktraten der WP liegt. Die Taktsperre ist auf 30 Minuten eingestellt. Wäre es ein Hebel, wenn ich diese auf z.B. 1 Stunde verlängern würde?
Anbei die Aufzeichnungen des Datenloggers von gestern bis heute Vormittag. Ebenso die Aufzeichnungen meiner Zählerwerte (wie geschrieben Messkonzept 40 der Netze BW – Kaskade der PV – WP-Zähler minus Haushaltstrom plus PV-Anteil ergibt WP-Hilfsenergie.
Im Voraus schon mal ganz lieben Dank für eine Anregung.

JuergenWP · 4. Oktober 2024 um 08:08

Bembi · 9. Oktober 2024 um 12:29

Hallo Jürgen,
Also ich sehe nach wie vor 2 Ansatzpunkte…
a.) Der Einstiegspunkt der WP. Ich würde mal mit dem HZ-Bauer besprechen, wieweit Du die WP leistungsmäßig nach unten drücken kannst. Wenn ich Deine Aufzeichnungen richtig interpretiere, dann steigt die mit über 7,5 KW ein. Die WP macht recht kurze Heiz-Takte (ich zähle 36). Notwendig ist das aktuell nicht. Das verschlechtert den COP nicht nur insgesamt, auch die häufigen Anlauftakte wirken sich nicht gerade COP förderlich aus.
Kannst Du aber einfach testen. Setz die Taktpause auf 1h oder sogar 2h und gucke, wie sich sich COP Werte und die Taktung verändern.
Besser wäre aber von Grundsatz, wenn die WP niedriger einsteigt Je weniger Leistung die WP ins System pumpt, je länger braucht sie, um die Solltemperatur zu erreichen. Damit werden die Heiztakte länger.

Das über die Taktpause zu steuern ist eher ein Behelf, denn im Winter brauchst Du ggf. die Energie. Dann würde die Taktpause indirekt den Spread erhöhen. Optimal wäre, wenn die WP genau das liefert, was zum Heizen benötigt wird. Also quasi fast durchläuft. Das geht in der Übergangszeit aber nicht, weil Du die Leistung nicht beliebig nach unten schrauben kannst.

b.) Der Pufferspeicher.
Deine Aufheizkurve (Vorlauf) steigt sehr schnell an, fällt dann aber genauso steil wieder ab. Die Rücklaufkurve erhöht sich geringfügig, und läuft dann fast ohne Spread in der Taktpause nach unten. Spricht dafür, dass die Ventile weitgehend zu sind, das Systemvolumen also zum Puffern aktuell nicht so viel hergibt.
Jetzt rechne einfach mal: 1L Wasser benötigt 1,16 Wh für 1 Kelvin.
Um also Deinen 200 L Puffer um 5 Grad anzuheben, brauchst Du 200 x 5 x 1,16 = 1,16 KWh Energie.
1,16 / 7,5 KW = knapp 9 Minuten. Mit 400 L Puffer wären es 18 Minuten. Einen ähnlichen Effekt hättest Du durch die Erhöhung (Verdopplung) des Spreads.
Rechne ich aber Deinen Stromverbrauch von etwa 10 KW dagegen, dann bleiben bei 36 Takten 270 Wh Primärenergie pro Takt übrig. Bei einem COP von 2 wären das 540 Wh, entspräche also eher einen Spread von 2 Grad.

Puffer kann man jetzt nicht einfach mal verbauen, aber den Spread kannst Du zum Testen erhöhen.
Damit kannst Du sehen, wie sich das auf die Taktung und COP auswirkt.

Ein anderer Test wäre dafür Sorge zu tragen, dass während eines Heiztaktes alle Ventile offen sind. Damit kann man abschätzen, wie viel der Systeminhalt zur Pufferung beiträgt. Dazu reichen zwei aufeinanderfolgende Takte.

Dein Diagramm ist übrigens sehr eng. Man kann da einzelne Werte nur raten.

JuergenWP · 10. Oktober 2024 um 07:08

Hallo Martin, ganz lieben Dank für Deine Rückmeldung und Analyse. Vom Heizungsbauer habe ich bislang leider immer noch keine Rückmeldung auf meine Fragen. Ich habe diese gestern nochmals angemahnt. Ich glaube nicht, dass böse Absicht dahinter steckt, sondern es ihm eher schwer fällt,

die Fragen zu beantworten. Was mir nicht klar ist, wo ich den Spread einstelle, bzw. beeinflussen kann. Ich lege Dir einen Screenshot der Info Gesamtparameter und WP-Einstellung anbei. Im Voraus nochmals herzlichen Dank für Deine Hilfe. Viele Grüße Jürgen

JuergenWP · 10. Oktober 2024 um 07:09

Bembi · 10. Oktober 2024 um 23:50

Na ja, ist in Deutsch
Spread = Spreizung = Schaltdifferenz…

Da findest Du auch die Leistungsbegrenzung. Da solltest Du mal nachsehen, was man da einstellen kann. Muss Du Dich einfach mal überall durchklicken und nachsehen, wo Du was verändern kannst.
Nicht alle Punkte findet man dort, wo man sie vermutet. Da gibt ja oben auch einen Punt unter Einstellungen „Schaltdifferenz dynamisch“ und links unten „Energiemanagement“.

Dann hast Du einen extra Punkt „Warmwasser“ und auch „Heizkreis“.
Also einfach mal Durchklicken und nachsehen, wo irgendwas steht, was zu den gennannten Punkten passen könnte.

Taktsperre hast Du ja schon gefunden.

Änderungen immer dokumentieren, damit Du weiß, was als Vorgabewert drinstand.

Wohltemperiert · 20. Oktober 2024 um 08:50

Hast Du zu Deinem Gebäude mehr Informationen?

Gebäudeheizlast Gesamt und Raumweise,
U Werte Außenwand, Dach
Aufbau der Außenwand und Zwischenwände, Decken (zur Bestimmung der Speichermassen).

Leider ist Deine Heizungsanlage m.E. Nicht gut konzeptioniert.
Du hast aus anderen Kommentaren schon ein paar gute Hinweise bekommen, auch auf die (Youtube-) Beiträge von Professor Schenk (TH-München).
Die Beiträge von Professor Schenk kann ich nur wärmstens empfehlen.
Der hat mich bewahrt meine Wärmepumpe zu groß auszuwählen.

Eine Lambda EUL8 beheizt bei mir 450qm Wohfläche eines Dreispänners plus ein Benengebäude direkt auf 4 Heizkreise.

Ich würde als erstes abklären:

maximal möglicher Volumenstrom Deines Heizkreises bei offenen Thermostatventilen der Heizkörper, bei dem noch keine störenden Strömungsgeräusche auftreten.
wenn der Heizkreis den für die WP erforderlichen Volumenstrom aufnehmen kann, dann solltest Du die hydraulische Weiche ausbauen lassen oder im Bypass umfahren.
hydraulischen Abgleich berechnen und einstellen lassen und alle Thermostatköpfe an den HK entfernen. Regelung der Raumtemperatur ausschließlich über die Vorlauftemperatur.
in diesem Winter die Heizkurve feinfühlig in Schritten nach unten fahren.
Jedes Grad niedrigere Vorlauftemperatur spart 2,5% Strom. D.h. 4Kelvin niedrigere Vorlauftemperatur bringen 10% Heizkosteneinsparung.

Ursache für das Takten sind:

A) Viel zu große Wärmepumpe, weil vermutlich keine Heizlastberechnung vorliegt.

B) hydraulische Weiche die immer zu einer Durchmischung des Rücklauf zur Wärmepumpe mit dem Vorlauf führt und vorzeitig die Wärmepumpe zum abschalten bringt.

C) Trinkwasserspeicher statt Pufferspeicher ausschließlich für Trinkwassererwärmung über Frischwasserstation.

Ich komme beim Pufferspeicher mit 1.000 Litern mit 45 Grad aus, um mit der Frischwasserstation immer ausreichend warmes Wasser fürs duschen zu haben.
In der Küche kann das Warmewasser über einen elektrischen Durchlauferhitzer bis zu 60 Grad weiter erhitzt werden.
Der Pufferspeicher steht bei mir innerhalb der beizten Hülle. Die 2 kWh Abstrahlverluste trotz guter Dämmung kommen der Raumewärme zu gute!

Punkt A und C sind schwer zu beheben, es sei Dein Heizungsbauer nimmt die Geräte zurück.

Mit Punkt B) kannst Du einen guten Schritt weiterkommen. wenn Dein Haus eine halbwegs gute Speichermasse hat, dann kannst Du der Wärmepumpe längere Pausen verpassen.

Ich hatte das Takten bei einer Gastherme.
Der Heizungsbauer hatte eine 20kW Zherme statt 14KW eingebaut (wegen der WW Leistung). Ich hatte das dummerweise widerwillig akzeptiert.
Im Ergebnis auch Takten bei WW laden, da die Heizschlange des Boiler die 20kW gar nicht übertragen konnte.
Erst der 3. Kundendienst von Wolf konnte mir das dann für WW entsprechend eindrosseln durch Modulation.

Für die Heizung, habe ich im Zeitprogramm die Zeitfenster auf 3 x 2h eingestellt ohne dass die Mieter sich beklagt haben. Also max 3 Takte für das Heizen und 1 für WW.

JuergenWP · 20. Oktober 2024 um 12:54

Hallo Armin, besten Dank für Deine Hilfe. Die Heizkurve wurde diesen Sommer heftig nach unter korrigiert. Ich habe die Sperrzeiten von ursprünglich 10 Minuten auf 45 erhöht.
Der Heizungsbauer ist seit Wochen mit dem Hersteller schon dran mir die bisherigen aufgekommen Fragen aus dem Forum zu beantworten. Habe ich rechtlich überhaupt eine Chance die bislang schlecht laufenden Wärmepumpe (nur in Bezug auf die Effizienz) zurück zu geben (es gab keine offizielle Abnahme).
Auf welche Jahreszahl kommst du mit der Lambda (bitte den Wert inkl. TWW und Pumpenstrom)?
Hast Du auch Monatsauswertungen (ich habe jede einzelnen Tag). Wie war es z.B. im September?
Im Voraus schon mal viele Dank.

Bembi · 23. Oktober 2024 um 12:38

Das kommt darauf an, was in Deinem Vertrag steht, und ob Dir dort eine Mindesteffizienz zugesagt wurde. Vermutlich nicht, in aller Regel steht da das Aggregat drin mit den Eckdaten des Herstellers, die auch so in der BAFA Liste stehen. Diese gelten aber nur unter bestimmten Voraussetzungen und Bedingungen. Wenn Dein Aggregat diese Daten theoretisch erreicht (was ich annehme), dann bleibe ggf. noch eine Fehlplanung des Heizungsbauers übrig.

Die wiederum orientieren sich an den Empfehlungen des Herstellers. Da dieser aber Deine Hydraulik nicht kennt, muss der Heizungsbauer das mit berücksichtigen. Der macht in aller Regel eine Heizlastberechnung, mit einer angenommenen jährlichen Betriebsdauer von 2.000h kommt man dann auf die notwendige Leistung der WP. Hat ja @alex schon so gesagt… 10 KW x 2.000h = 20.000 KWh so als Schätzgröße.

Gibt natürlich auch Heizungsbauer, die sich an der Größe des alten Wärmeerzeugers orientieren. Wenn also vorher 16 KW drin waren, baut er 16KW wieder ein. Deine 3.700h Betriebsstunden (Dez 2022 bis Sept 2024) deuten aber wiederum an, dass die Leistungsberechnung so schlecht nicht gewesen sein kann, da liegst Du vermutlich bis Dez 2024 eher noch über den 4.000 Betriebsstunden in 2 Jahren. Zu groß sein könnte sie aber trotzdem, wenn Du die 16 KW nicht wirklich brauchst, die untere Leistungsgrenze Dir aber eine hohe Taktung und einen niedrigeren COP abliefern.

Wenn Du eine plausible Heizlastberechnung hast, und nach dieser die verbaute WP plausibel ist, dann ist auch der Heizungsbauer zumindest hinsichtlich der Aggregatswahl eigentlich nicht wirklich angreifbar. Neben der Heizlastberechnung kommen auch noch persönliche Aspekte hinzu. Wenn Dein Heizverhalten per se sparsam ist, dann könnte der Heizungsbauer auch schon deshalb daneben liegen. Für den Heizungsbauer ist ein zu kleines Aggregat aber meist das größere Problem. Es ist insofern immer ein gewisser Kompromiss zwischen technischer Auslegung und persönlichen Gewohnheiten.

Was so die bereits genannten Themen betrifft, ja der Heizungsbauer könnte (hat er vermutlich) den Pufferspeicher zu klein dimensioniert haben. Den kann man aber nachträglich noch verbauen, und hättest Du auch bezahlen müssen, hätte er ihn von Anfang an verbaut. Und wir haben ja auch noch ein paar andere Optimierungs-Punkte gefunden, die keinen Fehler am Aggregat sondern vielmehr in der Parametrisierung der Anlage verbuddelt sind.

Was nun die Lambda betrifft, so ist diese zwar laut BAFA Liste „effizienter“, der ETA bei 35 Grad ist gut 20% besser, bei 55 Grad noch 15% als die üblichen Werte anderer Hersteller (wie auch Deiner). Dafür aber auch deutlich teurer. Rechnest Du nun 20.000 KWh, dann wären das 3.000 KWh (35 Grad) bzw. 2.000 KWh (55 Grad). Rechnest Du mit 10 ct / KWh Strom für die erzeugte Wärme, dann wären das 300 bzw 200 Euro pro Jahr. Auf 20 Jahre folglich 6.000 bzw. 4.000 Euro. Das wäre folglich die Bemessungsgröße dafür, ob die bessere Energieeffizienz den Preis rechtfertigt und sich tatsächlich auch in Deinen Geldbeutel auswirkt. Kommt der Strom dann auch noch von Dach, dann wird der Vorteil der Lambda noch geringer.
Wenn sich das grundsätzlich rechnen würde, dann würden keine anderen WPs mehr verbaut. Daher macht das Abstellen auf einzelne Angaben nicht immer Sinn, man muss die gesamte Anlage rechnen.

Da Dein Heizungsbauer aber offensichtlich kooperativ ist, und wir ja hier ein paar Schwachstellen identifiziert haben, sollte man in meinen Augen diese angehen und versuchen, Deine WP in einen besseren Betriebspunkt zu bringen. Für eine juristische Auseinandersetzung müßtest Du ja erst einmal nachweisen, dass es mit einem anderen Aggregat besser funktionieren würde (schon schwierig, dazu müßtest Du sie ja in Deiner Hydraulik erstmal installieren), und darüber hinaus, dass Dir durch die jetzige Bauweise überhaupt ein Nachteil entsteht und wie hoch dieser ist.