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Hydraulische Weiche ausbauen (Teil 1)

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Seit einiger Zeit denke ich darüber nach, wozu der Heizungsbauer in unserem Heizkreislauf eine hydraulische Weiche verbaut hat. Hydraulische Weiche ist nichts anderes als ein Behälter mit 4 Eingängen. Sie dient der hydraulischen Entkopplung von Kreisläufen und kann bei Vaillant VWS Wärmepumpen optional im Heizkreislauf eingebaut werden. Es geht natürlich auch ohne hydraulische Weiche, dann pumpt die Wärmepumpe das Heizwasser direkt in den Heizkreislauf. Die Heizungsbauer sichern sich dadurch wahrscheinlich nur ab. Denn die Wärmepumpe geht auf Störung, wenn alle Heizkreise durch die Einzelraumregelung zufällig geschlossen werden und der Durchfluss zu gering ist. Da diese Einzelraumregelung bei uns eh sinnlos ist und nur unnötig Strom verbraucht, ist es klar, dass auch die hydraulische Weiche entbehrlich ist. Übrigens auch mit aktiver Einzelraumregelung ist eine Störung vermeidbar, es genügt ein Überströmventil an der richtigen Stelle.

Ich bin zur Überzeugung gekommen, dass eine sinnlos eingebaute hydraulische Weiche nur schaden kann. Erstens bedingt die Weiche, dass eine zweite (externe) Heizungspumpe eingesetzt werden muss (50 EUR Stromkosten im Jahr). Außerdem mischen sich in der hydraulischen Weiche fast immer das warme Vorlaufwasser mit dem kälteren Rücklaufwasser. Dieser Effekt wird durch drei Faktoren verstärkt, die bei uns alle zusammengekommen sind: horizontal eingebaute Weiche – keine Schichtung möglich, keine Berechnung des Volumens der Weiche (zumindest ich habe keine gesehen), komplett unterschiedliche Volumenströme der internen und der externen Heizungspumpe. Letzteres habe ich durch das Höherschalten der externen Pumpe etwas vermindern können. (Dabei war ein Infrarotthermometer sehr hilfreich, um die Temperaturentwicklung innerhalb der Weiche zu ermitteln.) Die resultierenden zu hohen Volumenströme in den Heizkreisen (weniger Zeit für Wärmeabgabe) führen aber genauso wie das Vermischen in der Weiche dazu, dass sich der Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf der Wärmepumpe nicht entwickeln kann und bei uns bei max. 4-5° liegt. Für die beste Effizienz empfiehlt Vaillant aber 5-7° Spreizung. Auch die Anhebung der mittleren Systemtemperatur wirkt sich negativ auf die Effizienz der Wärmepumpe.

Ein bekannter Heizungsbauer meinte auch, die hydraulische Weiche hat bei unserer kleinen Anlage überhaupt keinen Sinn. Also kommt sie jetzt raus!

Hydraulische Weiche schwarz verkleidet in der Mitte
Hydraulische Weiche schwarz verkleidet
Externe Heizungspumpe und Temperaturbegrenzer
Externe Heizungspumpe und Temperaturbegrenzer
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Der Preis der Einzelraumregelung

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Ein weiterer Stromfresser wurde schnell entlarvt mit dem Sparzähler. Wie vermutet verbraucht jeder Stellmotor für die Einzelraumregelung der Fußbodenheizung  Strom. Und zwar dann, wenn der Heizkreis geöffnet ist. Bei einer richtig berechneten und hydraulisch abgeglichenen Anlage sollten die Heizkreise ja eigentlich immer geöffnet sein. Und jeder Stellmotor verbraucht nicht gerade wenig: bei unseren Cosmoroll-Motoren sind das ca. 5 Watt. Die Energie fließt offenbar in die Wärme, denn sie werden auch ordentlich warm. Bei unseren 14 Motoren läppern sich 70 Watt Stromverbrauch zusammen, der immer da ist: Tag und Nacht. Und wenn man die Steuerung im Sommer nicht abschaltet sogar das ganze Jahr durch. Oder in Geld ausgedrückt – ca. 120 EUR im Jahr! Nur dafür dass die Heizkreise geöffnet sind.

Es wird generell über den Sinn und Unsinn der Einzelraumregelung (ERR) bei hochisolierten Gebäuden viel diskutiert. Fakt ist, dass es praktisch sehr schwierig ist zu messen, ob eine zeitlich gesteuerte Absenkung der Temperatur in einzelnen Räumen energetisch vorteilhaft sein kann. Das Wideraufheizen nach der Absenkung kann u.U. mehr Energie benötigen als das durchgängige Heizen. Und die Stromkosten für den Betrieb von ERR sollte man nicht einfach außer Acht lassen.

Eine permanente Absenkung der Temperatur in einem Raum lässt sich auch ohne ERR lösen: durch die bedarfsgerechte Heizlastberechnung und hydraulischen Abgleich. Man kann auch auf dem pragmatischen Weg über die manuellen Ventile die Durchflüsse einzelner Räume Tag für Tag sehr langsam ändern, um auf die gewünschte Temperatur zu kommen.

Wir haben unsere ERR schon vor Wochen ausgeschaltet. Die Köpfe der Stellmotoren kann man durch eine 1/8-Drehung  lösen, dadurch öffnen sie die Heizkreise der Fußbodenheizung auch ohne Strom. Dieses Jahr liegt unsere Prio auf der schmmelfreien Bautrocknung, daher heizen wir durchgängig gleich einfach in jedem Raum. In Verbindung mit täglichem Lüften zahlt sich das auch aus: die permanente Luftfeuchtigkeit liegt mittlerweile bei unter 60%.

[Update 18.03.2010] Eigentlich ging’s bei diesem Thema gar nicht um HHB, aber wenn die Anwälte es sich wünschen, stelle ich gern klar: der Einbau der Einzelraumregelung war vertraglich vorgesehen. Wir sind zwar auf die Folgekosten nicht hingewiesen worden, daraus ist jedoch kein Beratungsverschulden von HHB Massivbau GmbH abzuleiten. Außerdem lässt sich die Pflicht zur Ausstattung mit ERR aus § 14 EnEV bei restriktiver Auslegung ableiten. [/Update]

7 Stromfresser an der Stange: die Stellmotoren
7 Stromfresser an der Stange: die Stellmotoren
Effizienz, Innenausbau

Wärmepumpe und Pufferspeicher

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In der vergangenen Woche mussten wir die Entscheidung treffen, ob unsere Heizungsanlage einen zusätzlichen Pufferspeicher bekommen soll. Ein Pufferspeicher ist ein großer Wassertank, der zwischen Wärmepumpe und den Heizkreisen eingebunden wird. Die Wärmepumpe heizt quasi den Pufferspeicher durchgängig auf und von da fließt das Wasser in die Heizkreise.

Folgende Vorteile des Heizsystems mit Pufferspeicher lassen sich im Internet rauslesen:

  • Wenn ausreichend groß dimensioniert: Guter Wärmespeicher, z.B. um die Stromsperrzeiten zu überbrücken oder um den Nachtstrompreis besser auszunutzen, wenn die Heizung per Heizkörper geschieht. Bei einer Fußbodenheizung hat dieser Vorteil so gut wie keinen Effekt. Ein paar Hundertliter im Puffer sind nicht viel im Vergleich mit dem Estrichvolumen.
  • Reduzierung der Takthäufigkeit der Wärmepumpe, da die Wärmepumpe an den Speicher kurzfristig mehr Energie abgeben kann als tatsächlich benötigt. De facto wird im Internet auch vielfach darüber berichtet, wie die falsch eingestellten Pufferspeicher die Takthäufigkeit drastisch erhöhen.
  • Hydraulische Abkopplung der Heizkreise vom Wärmekreis der Wärmepumpe. Ein Mindestdurchfluss des Heizwassers durch die Wärmepumpe soll nicht extra sichergestellt werden. Die Wärmepumpe geht nicht auf Störung, selbst wenn alle Einzelraumregler zu sind. Auf der anderer Seite ist dadurch eine mangelhafte Hydraulik oder fehlender hydraulischer Abgleich der Anlage gut kaschierbar. Einzelraumregelung ist meist eh eine unnötige Dauerbremse für ein effizientes Heizsystem.
  • Die Leistung der Wärmepumpe muss der benötigten Heizleistung nicht unbedingt genau entsprechen. Für eine effiziente Auslegung ist das jedoch ein Muss.
  • Einbindung anderer Wärmequellen (z.B. Solarthermie oder Kaminheizung) ist möglich. Wenn man andere Wärmequellen plant, ist ein Puffer oft nicht vermeidbar.
  • Ein Kombipuffer kann auch die Warmwasserzubereitung nach dem Frischwassersystem übernehmen.
  • Klare Trennung der Gewerke ist möglich: bis zum Pufferspeicher – Wärmepumpenbauer, nach dem Pufferspeicher – Heizungsinstallateur.

Entsprechend nachteilig wirken sich bei einem Pufferspeicher aus:

  • Wärmeverluste im Wärmespeicher. Der Aufstellraum (Keller) wird unnötig beheizt.
  • Zusätzliche Verluste auch dadurch, dass zeitweise mehr Wärme produziert wird als benötigt. Daher tendenziell höhere Systemtemperatur bei der Wärmepumpe und geringere Effizienz (Leistungszahl).
  • Zusätzliche Pumpe für den Heizkreislauf, die vor allem beim kleinen Pufferspeicher genau eingestellt werden muss, damit sich die Volumenströme angleichen und keine Durchmischung im Puffer stattfindet. Auch der Stromverbrauch der zweiten Pumpe.
  • Hohe Investition und Platzbedarf im Heizungsraum.
  • Komplexere und störanfällige Hydraulik, oft mit Mischer etc.

Unstrittig ist: technisch ist für einen Betrieb der Erdwärmepumpe mit der Fußbodenheizung kein Pufferspeicher erforderlich, da hier der Estrich als ein viel besserer Wärmespeicher gilt. Auch nach der Feldanalyse von Wärmepumpen-Anlagen des BFE ist die Effizienz einer energetisch abgestimmten Anlage ohne Pufferspeicher insgesamt besser. Genaue Planung und Einstellung der Heizung vorausgesetzt, haben wir uns deshalb auch gegen einen Pufferspeicher entschieden.

Eine gute Tippsammlung für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe findet sich bei Energiesparhaus.at.

[Update 10.01.2011] Die Pros und Kontras habe ich heute komplett überarbeitet. Die Entscheidung wird durch die Erfahrung bestätigt: ohne hydraulische Weiche (kleiner Puffer) läuft die Anlage noch besser. [/Update]