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.
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. 🙂
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.
Im Oktober beginnt bei uns die Heizsaison. Die Wärmepumpe läuft nicht mehr 1-2 mal am Tag nur fürs Warmwasser, sondern brummt auch in der Nacht ein paarmal. Die Abschalttemperatur setze ich in den Einstellungen von meiner Vaillant VWS für den Winter von 12° auf 15°C hoch. Sonst wird es irgendwann zu kalt im Haus, wenn die Tagestemperatur knapp unter 15 Grad pendelt und die Wärmepumpe nicht heizt.
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.
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:
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 VWSÜberhitzung im Kältekreis der Wärmepumpe
Die Heizkurve und die Raumsolltemperatur sind die zwei wichtigsten Einstellungen in der Wärmepumpe von Vaillant, wenn es darum geht, dass es im Haus warm wird und angenehm warm bleibt. Die Heizkurve kombiniert mit der Außentemperatur ergibt die Vorlaufsolltemperatur, die die Vaillant Geotherm versucht im Heizkreis zu halten. Wie hoch die tatsächlichen Raumtemperaturen sind, das weiß die Wärmepumpe von Vaillant nicht. Die Steuerung über die tatsächlichen Raumtemperaturen funktioniert bei der Fußbodenheizung eh nicht, dafür ist die Fußbodenheizung zu träge. Deswegen muss man der Wärmepumpe über die richtige Einstellung der Heizkurve helfen. Damit es sich dann auch in jedem Raum gut anfühlt, ist ein hydraulischer Abgleich der Fußbodenheizung unerlässlich.
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.
Unsere Vaillant VWS Wärmepumpe schlägt sich erfolgreich durch den heftigen Winteranfang. Die genauen Statistiken der letzten zwei Wochen zeigen viel Interessantes. Es ist klar, dass die tägliche Betriebsdauer und die Menge der Heizwärme direkt von der durchschnittlichen Außentemperatur abhängt, während die Wärmemenge fürs Warmwasser relativ konstant um 4 kWh täglich pendelt (je nach Anzahl der Aufladungen). Aber auch die Arbeitszahl (Energieoutput durch -einsatz) im Heizbetrieb sinkt deutlich mit den fallenden Außentemperaturen wegen steigenden Vorlauftemperaturen. Bei Warmwasserzubereitung liegt die Arbeitszahl bei bescheidenen ca. 2,5. Unser Soleeintritt liegt am Ende des Heiztaktes bei 6°C, was nach einer Kältewoche gar nicht schlecht ist.
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.
Nachdem die hydraulische Weiche und externe Pumpe entfernt wurden, muss der hydraulische Abgleich der Fußbodenheizung neu eingestellt werden. Jetzt pumpt ja die interne Pumpe durch die Heizkreise. Ich stellte fest, dass die Berechnung der Hydraulik, die ich von der Fa. Elsner über HHB bekommen habe, gar nichts taugt. Denn jene Berechnung war auf 10K Spreizung (entspricht dem Volumenstrom von ca. 0,75 m³/h) ausgelegt. Ich weiß nicht, ob die Ersteller wissen, dass die Vaillant VWS Wärmepumpe mit einer solch hohen Spreizung gar nicht arbeiten kann, denn sie schaltet standardmäßig ab 8K Hysterese einfach ab. Noch schlimmer ist, dass trotz der FBH-Berechnung auf 10K die tatsächliche Spreizung dank hydraulischer Weiche und falschen Pumpeneinstellungen bei mir originär nur 2-3K betrug. Also: komplette Fehlplanung! Dass es letzten Winter warm war, ist wohl nur der Anhebung der externen Heizpumpe zu verdanken, die ich damals vorgenommen habe, um die Volumenströme anzugleichen. Ich finde auch schade, dass die Firma Vaillant bei allen Fragen rund um die Einbindung ihrer Wärmepumpe lediglich auf solche Heizungsbauer verweist. Vaillant: wacht auf!
Also mache ich eine neue Berechnung für den hydraulischen Abgleich auf 5K Spreizung, wie es sich für Wärmepumpen gehört. Das kann man z.B. mit der Software OVPlan von Oventrop gut und einfach machen. Man braucht im Grunde nur eine Heizlastberechnung und die Raummaße. Man muss auch wissen welches Rohr (und noch besser wie viel) in der FBH verlegt wurde. Ich stelle die Ventile der FBH-Kreise auf die neue Berechnung um und komme auf einen Gesamtvolumenstrom von ca. 1,15 m³/h. Die Spreizung liegt in der Wärmepumpe bei den optimalen 5-6K. Mit meinem eigenen Tool zeichne ich die Strom- und Wärmemengenzähler auf und kann die Arbeitszeiten der Wärmepumpe überwachen und die COP (Arbeitszahlen) genau berechnen. Am gestrigen milden Freitag lag die Tagesarbeitzahl mit zweimal Warmwasserzubereitung und Raumsolltemperatur von 21°C bei 4,89 – das kann sich echt sehen lassen! Etwas besser als mit der Spreizung von 7-8K oder 6-7K, die ich vorher ausprobiert haben. Also es lohnt sich, den Volumenstrom und die Spreizung der eigenen Anlage zu überprüfen. Ich bin mit der Umstellung der Hydraulik soweit sehr zufrieden.
Die Trophäen sind irgendwann zu verkaufenNeue FBH-Berechnung mit OVPlanNeuen hydraulischen Abgleich einstellenAufzeichnung der VWS Wärmepumpe 19.11.2010
Zum Traumhaus und -garten mit Plan, Durchblick und diesem Baublog
