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Zählerstände und Arbeitszahlen im 4. Jahr

Und schon sind 4 Jahre um. Hier sind die Zahlen, wie immer jeweils vom 01.11. bis 31.10.

2009/10 2010/11 2011/12 2012/13
Wasserverbrauch, m³ 129 135 127 127
davon im Garten, m³ 42 56 40 43
Stromverbrauch Haushalt, kWh 2207 1940 2226 2104
Stromverbrauch Wärmepumpe, kWh 2719 2158 2292 2355
Wärmeertrag (nach Vaillant), kWh 8966 7499 8040 8411
Jahresarbeitszahl (ohne Heizpumpe) 4,30 4,47 4,51 4,57

Das Jahr war wieder durchgängig kälter als das Jahr davor. Nur der Oktober 2013 war im Schnitt wärmer als im Vorjahr. Daher haben wir wieder eine höhere Heizenergiemenge gebraucht und eine bessere Jahresarbeitszahl erreicht, da die Wärmepumpe im Verhältnis zur Heizung weniger Warmwasser produziert hat.

Zählerstände und Arbeitszahlen im 3. Jahr

Da ich dieses Jahr keine Stromzählerstände mehr zu melden hatte (der einzige verbleibende Stromzähler macht’s automatisch), habe ich fast verpasst die Verbrauchsstatistiken fürs dritte Jahr in unserem Haus zu ziehen. Und hier sind die Zahlen, wie immer jeweils vom 01.11. bis 31.10.

2009/10 2010/11 2011/12
Wasserverbrauch, m³ 129 135 127
davon im Garten, m³ 42 56 40
Stromverbrauch Haushalt, kWh 2207 1940 2226
Stromverbrauch Wärmepumpe, kWh 2719 2158 2292
Wärmeertrag (nach Vaillant), kWh 8966 7499 8040
Jahresarbeitszahl (ohne Heizpumpe) 4,30 4,47 4,51

Das Jahr war nicht so trocken, aber durchgängig kälter als das Jahr davor. Man erinnert sich nur an die Frostzeit im Februar. Deswegen musste die Wärmepumpe etwas mehr heizen. Daher kam dabei auch eine marginal bessere Arbeitszahl von 4,51 zustande, mit der man gut zufrieden sein darf. Der Stromverbrauch im Haushalt ist trotz erster LED-Leuchten wieder deutlich (um 15%) gestiegen. Vermutlich zu oft gekocht. 🙂

Zählerstände und Arbeitszahlen fürs zweite Jahr

Schon wieder müssen wir die Zählerstände für Strom (an den Netzbetreiber RNG) und Wasser (an evd) übermitteln. Passende Zeit, um auch im Baublog einen Bericht über unsere Verbräuche der ersten beiden Jahre zu erstatten (jeweils vom 01.11. bis 31.10.).

2009/10 2010/11
Wasserverbrauch, m³ 129 135
davon im Garten, m³ 42 56
Stromverbrauch Haushalt, kWh 2207 1940
Stromverbrauch Wärmepumpe, kWh 2719 2158
Wärmeertrag (nach Vaillant), kWh 8966 7499
Jahresarbeitszahl (ohne Heizpumpe) 4,30 4,47

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 gut sichtbar: wir habe weniger geheizt in 2011
Auch nach Vaillant: weniger geheizt in 2011

 

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

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...
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Unsere Einstellungen für Warmwasser
Unsere Einstellungen für Warmwasser
Keine effiziente Vorlauftemperatur im WW-Betrieb
Keine gute VL-Temperatur im WW-Betrieb