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Hydraulische Weiche ausbauen (Teil 4)

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Die erste Woche mit rapide sinkenden Außentemperaturen zeigt, dass der neue hydraulische Abgleich funktioniert. Mit eingestellter Raumsolltemperatur von 22°C und Heizkurve 0,25 macht die Vaillant VWS Wärmepumpe unser Haus gleichmäßig und schön mollig warm. Bei uns zu Hause herrscht selbstverständlich auch im Winter Barfußgebot. Ich experimentiere noch mit der Nachtabsenkung auf 20°C vs. generell etwas kleinere Ventileinstellungen fürs Schlafzimmer. Es wird sonst etwas zu warm nachts.

Wie schon erwähnt, hat unser Heizsystem mit Fußbodenheizung 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.

Auch in Heizkreisen mit Radiatoren hat man heutzutage das Problem, dass sich gelegentlich Luftblasen bilden. Das merkt man zwar auch durch auffälliges Gluckern, zumeist jedoch erst, wenn es bei gleicher Temperatureinstellung merklich kühler wird. Auch in diesem Fall muss die Heizung mal “Luft ablassen”, was bei klassischen Heizkörpern einfach über einen Ventil am Heizkörper funktioniert. Wer da nichts schief machen möchte, kann sich für mehr Informationen diesen Artikel dazu durchlesen.

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
Luft im Vorlauf am Verteiler rauslassen
Heizung wieder auf 2 bar auffüllen
Heizung wieder auf 2 bar auffüllen
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Hydraulische Weiche ausbauen (Teil 3)

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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 verkaufen
Die Trophäen sind irgendwann zu verkaufen
Neue FBH-Berechnung mit OVPlan
Neue FBH-Berechnung mit OVPlan
Neuen hydraulischen Abgleich einstellen
Neuen hydraulischen Abgleich einstellen
Aufzeichnung der VWS Wärmepumpe 19.11.2010
Aufzeichnung der VWS Wärmepumpe 19.11.2010
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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]