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Vaillant VWS Erdwärmepumpe: Soledruck niedrig

Seit Anfang an beobachte ich, wie der Soledruck unserer Vaillant Erdwärmepumpe Jahr für Jahr sinkt. Glücklicherweise ist es kein Leck in den Soleleitungen, sondern nur ein bekanntes Problem: Die Luft entweicht nach und nach irgendwo oben am Ventil im weißen Plastikausgleichsbehälter. Wenn irgendwo die Sole verloren ginge, könnte man das am sinkenden Pegel im Ausgleichsbehälter sehen und das wäre viel schlimmer. So zeigte bei mir die Wärmepumpe bei 0,5 bar eine Warnung an. Auch wenn nur die Luft entweicht, muss man irgendwann auffüllen, denn die Vaillant VWS Wärmepumpe schaltet ab ca. 0,2 bar wegen niedrigem Soledruck einfach ab.

Ans Gewinde am Ventil auf dem Ausgleichsbehälter komme ich bei mir gar nicht ran. Da ist ziemlich fest ein „Abflussrohr“ für den Soleüberschuss (noch nie gebraucht) installiert. Deswegen habe ich mich an dieses Abflussrohr mit einem PVC-Schlauch (22 mm Innendurchmesser) angeschlossen und am anderen Ende aus drei PVC-Fittingen eine luftdichte Reduzierung auf 8 mm gebastelt. Darauf passt ein 12V-Autoreifenkompressor. Dann mit dem Kompressor schnell etwa 2,5 bar Druck im Rohr gemacht und kurz das Ventil oben geöffnet. Es geht mit einer leichten Vierteldrehung auf. Deswegen sollte man am Ventil nicht rumspielen, solange man keine Pumpe zum Wiederaufpumpen hat. Jetzt ist bei mir wieder 1,3 bar in der Soleleitung und die Wärmepumpe ist zufrieden.

Irgendwo am Ventil entweicht die Luft
Irgendwo am Ventil entweicht die Luft
Mit Autokompressor wieder Druck machen
Mit Autokompressor wieder Soledruck machen
Jetzt ist der Soledruck wieder in Ordnung
Jetzt ist der Soledruck wieder in Ordnung
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Arbeitszahlen der Vaillant VWS Wärmepumpe

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe ist der wichtigste Effizienzwert, den man für die eigene Anlage optimieren kann und soll. Als erstes empfehle ich, sich das Grundverständnis dieser Kennzahl sowie der vielfältigen Einflussfaktoren auf der Webseite Jahresarbeitszahlen.info zu verschaffen. Man sollte dann auch solche scheinbar kuriose Sachen verstehen, dass die Arbeitszahl im Sommer viel schlechter ist als im Winter, dass die bessere Hausdämmung die Arbeitszahl eher verschlechtert und dass ein kalter Frühling die Arbeitszahl nach oben zieht.

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 – Link wird gesucht!] 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. (Nach anderen Berichten reichen 3-4K.) Mit jedem Grad mehr sinkt der COP deutlich. Die Überhitzung kann nur von einem Kältetechniker durch die Umstellung 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 auch diese Berechnung stimmt nur in der 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. Die Jahreswerte folgen demnächst.

Wärmemengenzähler von Vaillant VWS
Wärmemengenzähler von Vaillant VWS
Überhitzung im Kältekreis der Wärmepumpe
Überhitzung im Kältekreis der Wärmepumpe
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Warmwasser mit Wärmepumpe Vaillant VWS

Unsere Wärmepumpe Vaillant geoTherm VWS 61/2 macht neben der Heizung natürlich auch das Warmwasser für uns. Warmes Wasser wird bei uns auf Vorrat in einem 285 l Warmwassertank Vaillant geoStor VIH RW 300 gehalten. Wir haben die Warmwassertemperaturen in der Wärmepumpe momentan auf 40-46°C eingestellt. Da der Temperatursensor im Wassertank eher in der Mitte steckt, kommt oben sogar noch heißeres Wasser raus. Also die Einstellung 40-46°C reicht vollkommen fürs Duschen und Baden, sogar wenn zwei hintereinander duschen.

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
Hier wird das Warmwasser aufbewahrt
Was hier in der Mitte angezeigt wird...
Was hier in der Mitte angezeigt wird…
Unsere Einstellungen für Warmwasser
Unsere Einstellungen für Warmwasser
Keine effiziente Vorlauftemperatur im WW-Betrieb
Keine gute VL-Temperatur im WW-Betrieb
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Die Erdwärmesonden sind nun drin

Die Sonden für die Erdwärme sind nun endlich verlegt und mit irgendeinem wärmeleitfähigen Stoff verpresst. Die eine Sonde soll 63 m tief gehen, die andere 70 m. Warum das so geworden ist, keine Ahnung. Laut Plan sollten beide 65 m werden. Ich hoffe, die Sondentiefe hat Vaillant Geosysteme aber gut berechnet, damit die Sonden im Betrieb genug Wärme einsammeln können und nicht vereisen. Pi mal Daumen rechnet man mit 50 Watt Entzugsleistung pro Tiefenmeter bei feuchtem Sand-Kies-Untergrund und 1800 Betriebsstunden im Jahr. Mit Warmwasserzubereitung soll man aber mit mind. 2400 Betriebsstunden rechnen, also beträgt die Entzugsleistung nur ca. 37,5 W/m. Wenn wir ca. 6500 Watt Wärmeleistung brauchen, beträgt die Entzugsleistung der Wärmepumpe ca. 5000 Watt, der Rest kommt mit dem Strom aus der Steckdose. Die erforderliche Sondentiefe wäre demnach 5000/37,5 = 133 Meter. Kommt genau hin, aber ohne jegliche Reserve. Für die genauere Berechnung kommt es auf eine ganze Reihe von weiteren Einflussfaktoren an. Bei effiziente-waermepumpe.ch kann man über die verschiedenen Berechnungsmethoden genau nachlesen.

Die Doppel-U-Sonde liegt hier noch draußen
Die Doppel-U-Sonde liegt hier noch draußen
Die 2. Sonde wird verpresst
Die 2. Sonde wird verpresst
Beide Sonden drin, Haufen Dreck draußen
Beide Sonden drin, ein Haufen Dreck draußen
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Erste Planung, erste Fragen

Diese Woche habe ich mich mit dem Bauleiter und der Architektin getroffen. Wir haben sowas wie eine Projektdurchsprache (PDS) gemacht. Ich danke beiden dafür, dass sie sich richtig viel Zeit genommen haben, denn wir saßen über 5 Studen über den Plänen und haben viele offene Fragen aufgedeckt. Die Architektin hat ein Protokoll erstellt und  jetzt sind wir alle dran, die jeweiligen TODOs abzuarbeiten.

So musste ich z.B. folgende Fragen klären:

1. Wird eine Hausnummer für den Bauantrag benötigt? Geklärt: Laut Bauamt Dormagen wird keine Hausnummer benötigt, diese wird im Zuge des Genehmigungsverfahrens vom Bauamt zugeteilt.

2. Der Vermesser hat ein paar kleine Widersprüche bei der Lage der Kanalstutzen entdeckt. Geklärt: Laut Vermesser nicht weiter schlimm, da nur ca. 20-30 cm Abweichung von den Plänen. Man soll diese jedoch dem ausführenden Tiefbauunternehmen anzeigen, welches den Kanalanschluss macht.

3. Wo können die Anschlüsse für Wasser und Strom gelegt werden und wie verläuft die Zuleitung. Geklärt: Laut evd Dormagen können die Anschlüsse wie geplant in die Ecke des Heizraumes gelegt werden. Die Anschlussleitung verläuft auf dem direkten Wege zur Straße. Es wird keine Mehrsparteneinführung gelegt, sondern zwei Einzelbohrungen durch die Kellerwand, die evd beim Anschließen selbst erstellt. Die Kellerlichtschächte sollen mind. 1 m weg von der Anschlussstelle liegen. Genauso soll der Solekreislauf der Erdwärmepumpe mind. 1 m weg von der Wasserleitung liegen (Erfrierungsgefahr).

4. Welche Abstände zu den Nachbargrundstücken soll man bei Erdwärmebohrungen einhalten. Geklärt: Laut Umweltbehörde Neuss gibt es keine amtlichen Vorgaben für die einzuhaltenden Abstände der Bohrungen zu Nachbargrundstücken etc. Als Empfehlung gilt 3 m bei Bohrungen über 50 m oder 2,5 m bei Bohrungen bis 50 m. Einen Abstand zur Straße und zum Baukörper von 2 m halten sie auch für unbedenklich. Ich habe die Stadt Dormagen (als Eigentümerin aller umliegenden Grundstücke) um eine formelle Genehmigung für solche Abstände zur Straße (2m) und zum Nachbargrund (3m) gefragt. Per E-Mail wurde mir diese Genehmigung schon erteilt, der Brief kommt noch.

Für ein paar gestalterische Fragen stehen die Antworten noch aus. Dafür brauche ich erst Kostenschätzungen von HHB-Massivbau. Das klären wir nächste Woche auch noch. Eine Frage bereitet mir im Moment noch Sorgen: Wie platziere ich die Kellerfenster, dass sie uns später nicht daran hindern, eine Garage anzubauen.

Ich muss auch noch schnell eine Elektrofima für den Baustromanschluss finden. Parallel sind wir auch fleißig dran, eine passende Badausstattung und einen Kaminofen auszusuchen. Darüber erzähle ich aber ein anderes Mal.

Schon ist die erste Gebührenrechnung der Stadt Dormagen angekommen. Für irgendeine Erklärung fürs Grundbuch haben sie mir 26 EUR berechnet. Ok, aber wenn es nicht zu oft kommt. 🙂 Die Genehmigungserklärung für den Kaufvertrag soll der Bürgermeister nächste Woche unterzeichnen. Dann geht das mit dem Grundstück auch weiter. Hier schon mal ein paar Bilder von (bald) unserem schönen Bauland in Delhoven.

In dieser Straße bauen wir bald
In der Von-Witzleben-Straße fangen wir bald an zu bauen
Noch nicht übertragen, aber schon mit unserem Baufirmenschild
Noch nicht uns, aber schon mit unserem Baufirmenschild
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