Wegen der Trockenheit vor allem im Mai haben wir wieder sehr viel Wasser im Garten gebraucht. Im Haushalt haben wir den Stromverbrauch etwas reduziert. Ein Teil dieser Ersparnis geht aufs Konto der ausgebauten externen Heizungpumpe. Am erfreulichsten ist die Verbesserung der Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe, die sich sicherlich auch wegen der ausgebauten hydraulischen Weiche eingestellt hat. Trotz weniger Heizen im zweiten Jahr (bedeutet einen größeren Anteil der Wärme fürs Warmwasser, wo die COPs deutlich niedriger sind), hat sich die Jahresarbeitszahl deutlich verbessert. Dazu kommt noch, dass wir im ersten Jahr über einen Monat lang (bis zum Einzug am 09.12.2009) so gut wie keinen Warmwasserverbrauch hatten. Sonst wäre die Jahresarbeitszahl unserer Vaillant Geotherm VWS Wärmepumpe im ersten Jahr noch schlechter. Zu dieser sehr guten Jahresarbeitszahl muss man sagen, dass sie nach dem internen Wärmezähler von Vaillant VWS berechnet wurde. Nach den externen Wärmemengenzählern für Heizung und Warmwasser beträgt diese nur 4,09. Die Abweichung von rund 10% bei den Messungen des Wärmeertrags kann ich mir schlecht erklären, sie ist aber im Internet schon bekannt.

Auch nach Vaillant: weniger geheizt in 2011

Die Soletemperaturen liegen jetzt bei sehr guten 9-10°C am Ende des Heizzyklus. Ich bin gespannt wie sich das im Winter entwickelt, da bei uns in der Straße noch einige andere Erdwärmepumpen mit Erdsonden in Betrieb gehen. Eine kleine Beeinflussung durch die Wärmeentnahmen anderer Sonden ist nie auszuschließen, obwohl es nach dem Schweizer Wärmepumpenwiki ab 10 Meter Abstand keine Beeinträchtigung messbar ist. Die deutsche VDI-Richtlinie 4640 spricht sogar von nur 5-6 Meter Abstand, die mindestens eingehalten werden sollen.

Je nach Außentemperaturentwicklung und Sonneneinstrahlung läuft die Wärmepumpe in dieser Übergangszeit 1 bis 9 mal am Tag. Wenn es kälter wird, stabilisiert sich das erfahrungsgemäß auf 10-11 Starts. Wegen guter Soletemperaturen und niedriger Vorlauftemperaturen (=geringer Hub erforderlich) sind die aktuellen Tagesarbeitszahlen der Wärmepumpe sehr gut und liegen (ohne Berücksichtigung der Warmwasserzubereitung) jenseits von 5,5. Mit Warmwasser immer noch bei guten 4,5.

Sehr guter Soleeintritt im Herbst

Sehr wichtig für die Arbeitszahl ist die eigene Effizienz der Erdwärmepumpe, sog. COP (Coefficient of Performance) in den relevanten Betriebspunkten (d.h. gegebene Soletemperatur, Vorlauftemperatur und Spreizung). Die Übersicht der COP-Werte [PDF] aller möglichen Wärmepumpen findet man bei BAFA. Anders als bei Luftwärmepumpen (bei denen die COPs in ganz verschiedenen Betriebspunkten wichtig sind) ist der gewählte Betriebspunkt für Erdwärmepumpen B0/W35 (Sole 0°C, Vorlauf 35°C) schon einigermaßen repräsentativ. Je nach Messnorm wird eine Spreizung von 5K oder 10K zugrunde gelegt. Bei meiner Vaillant VWS 61/2 beträgt dieser Labor-COP 4,30 (B0/W35, dT=5K). Übrigens, es gibt auch schon ein Nachfolgemodell VWS 61/3 mit COP 4,64. Diese Werte betreffen aber nur die Heizung, denn im Warmwasserbetrieb gibt’s viel niedrigere COPs, die den Durchschnitt ordentlich nach unten ziehen.

Praktisch sehr wichtig für den COP der Vaillant-Wärmepumpe ist die sog. Überhitzung im Kältekreis, die man bei laufendem Kompressor leicht im Screen D2 ablesen kann. Normal sollte diese 7-8K betragen. Mit jedem Grad mehr sinkt der COP deutlich. Die Überhitzung kann nur von einem Kältetechniker durch Einstellung des sog. TEV (thermisches Expansionsventil) geändert werden, was Vaillant nach Internetberichten meist verweigert.

Oft sind die Betriebsbedingungen aber besser als B0/W35 – vor allem wegen wärmerer Erdsole (bei uns z.B. min. 6°C) und niedrigerer Vorlauftemperaturen – insb. in der Übergangszeit. Daher sind  im Jahresdurchschnitt auch Arbeitszahlen über dem COP zu erreichen. Mit dem JAZ-Rechner kann man die Jahresarbeitszahl unter Berücksichtigung weiterer Faktoren gemäß VDI 4650 ausrechnen. Aber diese Berechnung stimmt nur in Theorie.

In der Realität fallen die Arbeitszahlen auch bei ähnlichen Anlagen sehr unterschiedlich aus. Jeder Monat und jedes Jahr ist anders, es lohnt sich daher die Entwicklung eigener Arbeitszahlen mit anderen Nutzern auf Waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de zu vergleichen. Jahresarbeitszahl einer Erdwärmepumpe unter 4,0 deutet jedoch darauf hin, dass irgendwas im System nicht stimmt. Oft ist die Wärmequelle (Erdsonden oder Kollektor) zu klein dimensioniert, oder die Wärmepumpe zu groß, oder die Hydraulik stimmt nicht.

Wie kann man die eigene Arbeitszahl mit der Vaillant VWS ermitteln? Sehr einfach macht’s Vaillant dem Nutzer nicht. Den Stromverbrauch kann man meist auf dem separaten Stromzähler ablesen. Wenn man sehr genau sein will, addiert man dazu in der Heizsaison noch 50-100 Watt für die Heizungspumpe, die meist nicht über Wärmepumpenstrom läuft (macht pro Tag bis zu 2,4 kWh). Den aktuellen Stand des eingebauten Wärmemengenzählers kann man im zweiten Screen der Wärmepumpe (mit dem ansonsten wenig aussagefähigen Balkendiagramm) oben rechts ablesen. Aber Achtung: das ist nicht die produzierte Wärmemenge, das ist die Entzugsleistung (die Wärme, die aus der Erde entnommen wurde).  Die Arbeitszahl speziell für Vaillant errechnet sich somit wie folgt:

Arbeitszahl = (Entzugsleistung + Stromverbrauch) / Stromverbrauch

Man kann sich also die Werte der Zähler monatlich oder wöchentlich aufschreiben. Die Differenz zum letzten Wert ist der Stromverbrauch bzw. die Entzugsleistung des vergangenen Monats bzw. der Woche. Dann die obige Formel anwenden. Fertig. Excel kann es auch noch komfortabel machen.

Genauer gehen die Messungen mit externen Wärmemengenzählern. Dann kann man die Effizienzwerte auch getrennt nach Heizung und Warmwasser ausrechnen. So mache ich das auch, in dem mein Tool jede Minute die Zählerdaten ausliest und die Statistiken vorbereitet. Die Wärmemengenzähler (insb. die fernauslesbaren) sind jedoch relativ teuer, wenn man sie sich nachrüsten lassen will. Skandalös: unsere Erfahrung sowie die von einigen anderen Nutzern zeigt, dass der integrierte Vaillant-Zähler ca. 5-10% mehr Energieoutput angibt als extrem genaue externe Wärmemengenzähler. So kann man bessere Werte im Vergleich mit anderen Wärmepumpen auch bekommen.

Wie sieht’s bei uns denn aus? Unsere ehrliche Monatsarbeitszahl (nach externen WMZ, ohne Berücksichtigung der Heizungspumpe) lag z.B. im Juli 2010 bei 2,74, im Dezember 2010 bei 4,04, im Januar 2011 bei 4,21. Damit bin ich zufrieden. Jahreswerte folgen demnächst.

Wärmemengenzähler von Vaillant VWS

Überhitzung im Kältekreis der Wärmepumpe

Bei Naturenergie konnte ich mir noch den alten Tarif von 16,66 cent/kWh für ein Jahr sichern. Bei evd wären es schon ab dem 1. Januar 18,31 cent/kWh gewesen. Auch der aktuelle Verbrauchspreis von Naturenergie liegt in Dormagen nur knapp über dem evd Preis, und zwar bei 18,68 cent/kWh. Und Naturenergie soll zu 100% aus Wasserkraft sein, also kein Zertifikathandel wie bei manchen Ökostromanbietern.

Der Stromanbieterwechsel ist wie bei Haushaltsstrom ganz einfach und risikolos. Es kommt keiner vorbei und es ändert sich nichts. Weder am Zähler, noch an der Schaltuhr oder den Sperrzeiten.

Es wird im Internet letzte Zeit viel gefragt, wie oft die Wärmepumpe eigentlich am Tag starten soll. Zu viele Starts gehen in erster Linie zu Lasten der Langlebigkeit des Kompressors. Denn dieser erlebt jeden Start sehr heftig. Auch wegen dem hohen Anlaufstrom. Es gibt verschiedene inoffizielle Zahlen darüber, wie viele Starts ein Kompressor im Schnitt überleben kann. Die Bandbreite schwankt von 70.000 bis 250.000 Kompressorstarts. Mit unseren 10-11 Starts pro Tag im Winter und 1-2 Starts im Sommer liegen wir also im Schnitt bei mind. 35 Jahren.

Es stimmt jedoch nicht, dass kurze Taktzeiten die Arbeitszahlen der Wärmepumpe stark schädigen. Mal abgesehen von häufigen Vorläufen der Solepumpe, die nutzlos Strom verbrauchen, läuft die Erdwärmepumpe am Anfang des Heiztaktes dank höherer Soletemperatur effizienter als zum Ende des Heiztaktes. Es spricht also vor allem der Kompressorverschleiß für längere Taktzeiten.

Sehr kurze Taktzeiten (etwa häufiger als 1 Start pro Stunde  – man spricht vom “Takten der Wärmepumpe”) sind aber ein Zeichen davon, dass im System etwas nicht stimmt. Die Wärmepumpe kann überdimensioniert sein oder man verwendet eine “zu eng” eingestellte Einzelraumregelung oder man hat einen falsch ausgelegten Pufferspeicher oder eine hydraulische Weiche in der Hydraulik. Es können viele Gründe sein – alle sprechen für eine kleine oder große Verschwendung im Heizsystem.

Bei der Vaillant Geotherm VWS Wärmepumpe kann man die Taktzeiten mit der Einstellung des Energieintegrals für den Kompressorstart ein wenig steuern. Beim Startwert von -120°min hatten wir 12-13 Starts pro Tag. Jetzt haben wir die Einstellung -150°min und ca. 10-11 Starts pro Tag. Und dieser Wert ändert sich praktisch nicht in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Natürlich werden bei sinkenden Temperaturen die Pausen kürzer und die Laufzeiten länger. Ab ca. +10°C gibt’s auch weniger Starts.

Kompressor Start ab - Einstellung der VWS

Die Heizkurve unserer Wärmepumpe ist seit vielen Monaten auf 0,25 eingestellt. Und das passt. Die Steigung 0,25 heißt, dass die Vorlaufsolltemperatur um etwa 1 Grad steigt, wenn die Außentemperatur um 4 Grad sinkt. Je schlechter das Haus gedämmt ist, desto steiler muss die Heizkurve laufen. Bei modernen Häusern mit Fußbodenheizungen sind Heizkurven 0,1 bis 0,3 meist passend. Wenn es bei sinkenden Außentemperaturen im Haus kälter wird, braucht man eine steilere Heizkurve und andersrum. Ein bisschen Experimentieren lohnt sich. Eine flachere Heizkurve bedeutet weniger Vorlauftemperatur, d.h. weniger Energiebedarf und höhere Effizienz der Wärmepumpe.

Über die Einstellung der Raumsolltemperatur kann man die Heizkurve parallel verschieben. Hier gilt es eine komfortable Temperatur im Haus zu finden. Dabei beeinflusst die RaumSOLLtemperatur die RaumISTtemperatur nur mittels der berechneten Vorlaufsolltemperatur. Wie warm es im Raum tatsächlich ist, davon erfährt die VWS Wärmepumpe nichts. Raumtemperaturfühler hat sie nicht. Die Raumsolltemperatur kann man in Vaillant Geotherm VWS auch im Zeitablauf programmieren. Z.B. 1-2 Grad kälter nachts (Absenkung) oder gleich 15°C wenn man über Tage im Urlaub ist (Ferienzeiten).

21°C Raumsolltemperatur fühlen sich bei uns recht komfortabel, d.h. wir bekommen wirklich ca. 21° tatsächliche Raumtemperatur. Mit 22°C ist es noch besser. Bis 15 Uhr und ab 21 Uhr reicht jedoch auch 20°, sonst ist es nachts und vormittags unnötig warm im Haus. Dabei weiß ich noch nicht, ob diese kleine Absenkung die Raumtemperaturen wirklich beeinflusst. Nach dem subjektiven Gefühl passt das aber.

Bei neueren Versionen der Vaillant Steuerung kann man die Heizkurve auch um weniger als 1 Grad verschieben. Dafür ändert man einfach die Kalibrierung des Außensensors oder des VF2-Fühlers um 0,5K. Ansonsten ist die Vaillant Heizkurve relativ grob (siehe Bild) und macht immer die Sprünge um einen ganzen Grad. Es gibt auch Meldungen von den Nutzern der Vaillant VWS, die die Heizkurvensteuerung zugunsten einer konstanten Vorlaufsolltemperatur ganz abgestellt haben. Das scheint auch gut zu funktionieren.

Heizkurve 0,25 von Vaillant Geotherm VWS

Um die Warmwassertemperaturen in der Vaillant VWS Wärmepumpe einzustellen, muss man vorher (warum auch immer) die Zusatzheizung aktivieren. Wer Angst hat, dass der Heizstab auch wirklich anspringen könnte, kann einen Vaillant-Installateur bitten, diesen ganz abzuklemmen oder einen mechanischen Schalter vorzuschalten. Heizstab ist nur für den absoluten Notfall gedacht, wenn z.B. der Kompressor ausfällt.

Eine Zirkulationsleitung haben wir nicht. Dass das Warmwasser beim ersten Einschalten morgens 30 Sekunden braucht, ist gewöhnungsbedürftig, aber ok. Dafür verschleudern wir nicht die Energie und die Legionellengefahr ist geringer. Der Legionellenschutz in der Wärmepumpe ist ausgeschaltet. Wenn es akut wird, tendiere ich dazu, später auf ein Frischwassersystem umzubauen.

Mit unseren digitalen Zählern stelle ich fest, dass die Warmwasserzubereitung genau so oft passiert, wie wir duschen. Dabei wird pro Duschgang ca. 2,5 kWh Wärme produziert, was bei einer Leistungszahl von 2,5 dem Stromverbrauch von ca. 1 kWh entspricht. Einmal duschen kostet also nach dem neuen evd-Tarif ca. 18,3 cent. Ein Wannenbad braucht übrigens das dreifache an Energie und kostet dementsprechend 55-60 cent (plus Wasserverbrauch natürlich), was auch noch ok ist.

Die gemessene Leistungszahl (COP) der Wärmepumpe beim Warmwasserzubereiten von ca. 2,5-2,6 ist natürlich alles andere als Top. Dabei ist unser typische Betriebspunkt B7/W52 (Sole 7°C, Vorlauf 52°C). Vaillant verspricht in der Bedienungsanleitung für noch ungünstigere B5/W55 eine bessere Leistungszahl von 2,9. Das dürfte in den Bereich der Labormärchen einzuordnen sein (wobei unklar bleibt, bei welcher Spreizung sie das gemessen haben). Je nachdem wie groß der Anteil von Warmwasser an Gesamtwärme ist, zieht Warmwasser die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe ordentlich runter. Mehr nützliche Infos dazu auf Jahresarbeitszahlen.info.

Sehr interessant fand ich auch, dass die Messungen in einem vergleichbaren Haushalt mit 2 Personen und 100 l Tank (ohne Zirkulationsleitung!) zeigen, dass fast 2/3 der Warmwasserwärme dafür verbraucht wird, die Temperaturverluste im Tank auszugleichen. Lediglich 1/3 wird für die Aufheizung des Leitungswassers gebraucht. Das heißt, ganz grob gerechnet, dass es bei einer Leistungszahl der Wärmepumpe unter 3,0 energetisch günstiger ist, das Warmwasser direkt mit einem Durchlauferhitzer (Leistungszahl = 1,0) zu erwärmen. Vielleicht nur nicht so komfortabel, dafür gibt’s aber keine Gefahr von Legionellen. Das Problem dürfte besonders die Erdwärmepumpen treffen. Die Luft-Wärmepumpen produzieren ja im Sommer fantastische Leistungszahlen fürs Warmwasser (habe ich zumindest gehört). Bei Erdwärmepumpen ist der Unterschied im Temperaturhub zwischen Sommer und Winter recht gering, die Sole bleibt ja immer bei max. 10°C. Guten Rutsch!

Hier wird das Warmwasser aufbewahrt

Was hier in der Mitte angezeigt wird...

Unsere Einstellungen für Warmwasser

Keine gute VL-Temperatur im WW-Betrieb

Letzten Winter war das noch anders. Dabei lüften wir jetzt regelmäßig nur noch im Dachgeschoss nach dem Duschen (Stoppi hilft!). Dann machen wir die Fenster im Bad und im Schlafzimmer auf und lassen es ca. 5 Minuten durchziehen. Bei etwas Wind reichen auch 2 Minuten. Ansonsten natürlich keine gekippten Fenster im Winter. Ich gehe davon aus, dass unser Haus schon weitgehend trocken ist. Entscheidend war vermutlich, dass unser Haus im Rohbau (Mai 2009) extrem wenig Niederschlagswasser abbekommen hat.

Wie ist es bei euch? Wie lüftet ihr? Was bringt ggf. die mechanische Lüftung?

Luftfeuchtigkeit mit Hygrometer immer im Blick

Kondenswasser sammelt sich am Fenster

Eine weitere Erkenntnis: Die Anzahl der Starts des Kompressors verändert sich mit der Außentemperatur kaum und pendelt um 12 Starts pro Tag (je nachdem wie die EVU-Sperrzeiten einschneiden). Darauf hat wohl nur die Einstellung des Energieintegrals (EI) für den Kompressorstart von -120°min den Einfluss.  Man könnte den Kompressor etwas schonen, wenn man das EI z.B. auf -150°min verändert. Dann startet der Kompressor etwas seltener. Ich weiß jedoch nicht, ob und wie sich das auf die Arbeitszahlen auswirkt.

Es war beruhigend festzustellen, dass am bisher kältesten Tag (2. Dezember 2010 mit  -6,2°C im Schnitt) unsere Wärmepumpe nur 13 Stunden und 7 Minuten gelaufen ist. Das heißt, wir haben noch fast 9 Stunden Reserve (2 Stunden pro Tag sind Sperrzeiten). Ich vermute, auch bei ganztägig -10°C ist noch mehr als genug drin. Die Dimensionierung unserer Wärmepumpe ist daher auf keinen Fall zu groß. Gut, dass wir die kleine 5,9 kW Wärmepumpe genommen haben.

Vaillant VWS bei fallenden Temperaturen

Wie schon erwähnt, hat unser Heizsystem keine zuverlässige automatische Entlüftung. Deswegen hat’s die ersten Wochen ordentlich geblubbert in der Heizung. Das ging sogar soweit, dass der externe Wärmemengenzähler für den Warmwasserkreis zeitweise auf Störung ging. Für seine Ultraschallmessung war einfach zu viel Luft in der Leitung. Die automatischen Entlüfter (grade im Warmwasserkreislauf verbaut) bringen wie befürchtet nicht viel. Die Luft verstopfte regelrecht die Heizkreise mit kleineren Durchflüssen und setzte sich nur langsam in den wenigen Heizkörpern ab, die wir haben. Ich war schon bereit, uns einen ordentlichen Luftabscheider wie z.B. von Honeywell einsetzen zu lassen. Mein neuer Heizungsbauer hat aber einen sehr guten Tipp gegeben. Man stelle die Heizungspumpe ab (oder: während der Warmwasserphase pumpt diese nicht ins Heizungsnetz – das reicht). Nach 4-5 Minuten sammelt sich die Luft im obersten Heizverteiler im Vorlauf. Da konnte ich ein Ablassventil aufschrauben und gut Schaum ablassen. Nach zweimaliger Anwendung ist die Leitung anscheinend luftfrei. Der Rest setzt sich irgendwo ab oder wird durch Korrosion verbraucht.

Bei der Entlüftung ist nur darauf zu achten, dass der Druck in der Heizanlage nicht zu niedrig wird. Ich weiß nicht, nach welcher Faustformel das berechnet wird. Bei uns sollte der Druck nicht unter 1 bar fallen, besser 1,5 bis 2 bar. So genau wird es anscheinend nicht bemessen. Also musste ich die Heizung zweimal auffüllen! Dafür braucht man einen Schlauch, den man auch selbst einfach aus einem Stück Gartenschlauch mit zwei 1/2″ Schraubanschlüssen machen kann (siehe Foto). Ich achte beim Auffüllen darauf, dass möglichst keine neue Luft reinkommt. Also erstmal den Schlauch an den Waschmaschinenanschluss anschrauben und vorsichtig den Schlauch mit Wasser füllen. Dann ans Heizungssystem anschrauben und Ventil auf Heizungsseite öffnen. Dann Wasserhahn öffnen und Wasser laufen lassen, bis der Druck den Normalwert erreicht.

Luft im Vorlauf am Verteiler rauslassen

Heizung wieder auf 2 bar auffüllen