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.
Trotz starken Temperaturschwankungen der letzten Tage (Frost nachts, Sonne tagsüber) hält die Heizung die Raumtemperatur sehr gut. Die Wärmepumpe arbeitet bei uns nach wie vor mit der Heizkurve 0,25 und Zieltemperatur 21°. Vaillant nennt das „Raumsolltemperatur“. Da die Wärmepumpe jedoch keine Ahnung von den tatsächlichen Raumtemperaturen hat, ist das eher eine rechnerische Zieltemperatur, aus der die Vorlaufsolltemperatur berechnet wird.
Damit es nachts aber nicht zu warm wird, habe ich werktags 0-16 Uhr und am Wocheende 0-8 Uhr eine Absenkung eingestellt, aber eine ganz kleine: Zieltemperatur 20°. Auch die Warmwassertemperaturen haben wir seit einiger Zeit runtergesetzt: min. 41°, max. 46°. Das reicht immer noch locker für eine heiße Dusche. Wenn die Sonne abends reinscheint (wir haben ja die großen Fenster zur Westseite), wird in den sonnigen Räumen schnell bis zu 25-26° grad warm. Da bleibt uns nichts anderes übrig, wie die Fenster aufzumachen. Wir warten auf die sommerlichen Temperaturen, wenn die Wärmepumpe in den Sommermodus verfällt.
Den Erdsonden scheint es nach dem harten Winter schon viel besser zu gehen. Die Quellentemperatur ist jetzt 9-10°. Im Winter warens nur noch 5-6°. Manchmal liest man, dass die Sonden fast den ganzen Sommer brauchen, um sich vom Winter zu erholen. Das können wir nicht bestätigen. Wenn die Sole schon bei 9-10° liegt, wird es ums Rohr mind. 11-12° sein. Von einer vorbelasteten Sonde kann keine Reder mehr sein oder wir haben einfach Glück, dass unser Grundwasser gut fließt und die Wärme schnell heranspült.
Der Wärmebedarf sinkt konsequentDie Soletemperaturen im grünen Bereich
Pünktlich zur Kamininstallation wurde es bei uns richtig kalt. Aber die Wärmepumpe arbeitet fleißig weiter und bringt bei der eingestellten Heizkurve 0,3 trotz Nachtemperaturen bis -15° das ganzen Haus auf angenehme 19-21 Grad. Die berechnete Soll-Vorlauftemperatur der Heizung lag höchstens bei 35°, und die Soletemperatur sank leicht von 10° auf 7°. Auch im Keller ist es trotz fehlender Heizung gar nicht kalt.Die komplette Kelleraußendämmung macht sich positiv bemerkbar.
Andererseits zeigten sich die ersten Wärmebrücken. Z.B. unten an der Hauseingangstür war das Kondenswasser auf der Innenseite gefroren. Auch der Haustürdrücker ist superkalt. Das Wasser sammelt sich ständig an den Fensterscheiben (hoffentlich auch nur da!), obwohl wir durch häufiges Stoßlüften die Luftfeuchtigkeit jetzt schon konstant auf unter 70% gesenkt haben. In der Einschubtreppe zum Spitzboden bildeten sich erste Schimmelspuren, da die Treppe offenbar nicht ganz dicht schließt und der Wasserdampf innendrin kondensiert. Wir haben die Stelle mit Schimmelstopp behandelt und werden sie beobachten.
Im ungedämmten Spitzboden wurde es natürlich richtig kalt. Die dort platzierte Fritzbox läuft jedoch einwandfrei, obwohl sie nur für Betriebstemperaturen von 0° bis 40° zugelassen ist. Hoffentlich schadet ihr etwas mehr Kühlung aber nicht auf Dauer.
Heute wurden die Sondenzuleitungen bis ins Haus gelegt. Vor dem Haus wurde noch ein Schacht mit dem Sole-Verteiler gesetzt.
Telekom war wieder da und hat ein Kästchen installiert, an den später die Telefondose angeschlossen werden kann. Jetzt kann eine Anschlussschaltung beantragt werden. Da wir aber mit unserem 1&1-Komplettanschluss umziehen werden, kann das leider erst zum Umzugstag kommen.
Baustrom habe ich gestern bei evd schnell abgemeldet. Für die Demontage braucht man nicht einmal den eigenen Elektriker. Heute war der Baustromkasten schon abgeklemmt und des Zählers entledigt. Der ganze Bau hat seit Baubeginn übrigens nur 86 kWh Strom verbraucht. Das entspricht ca. 50 EUR.
Während dessen schwitzt das Haus weiter vor sich hin. Die Vorlauftemperatur im Aufheizprogramm der Wärmepumpe war heute schon bei 35°. Übermorgen erreichen wir die 45°, die dann eine Woche lang gehalten werden, bevor es wieder runter geht. Zählerstand nach 3 Tagen: ca. 400 kWh.
Das geheimnisvolle Kästchen der TelekomDie Soleanschlüsse im HeizungsraumEin Blick in den Soleverteilerschacht
Die Heizlastberechnung ist auch wichtig, damit man die Fußbodenheizung (FBH) richtig auslegen kann. Denn die Heizlast für jeden Raum muss durch die FBH abgedeckt werden. Und die Wärmeabgabe einer FBH wird im Wesentlichen davon bestimmt, welche Vor- und Rücklauftemperatur eingestellt ist, mit welchem Verlegeabstand die Rohre verlegt wurden und welcher Fußbodenbelag oben drauf kommt. Bei Fliesen ist die Wärmeabgabe am besten, beim dicken Parkett oder dicken Teppichboden verständlicherweise am schlechtesten. All das soll bei der korrekten Berechnung der FBH berücksichtigt werden.
Ganz wichtig für den effizienten Betrieb der Wärmepumpe ist, die Vorlauftemperatur möglichst gering zu halten. Das heißt: den Verlegeabstand möglichst klein machen. Bei vielen FBH-Systemen (wie auch bei unserem Cosmoroll) kann der Verlegeabstand nicht unter 10 cm gehen, so eng kann man die Rohre nicht biegen bzw. das hält der Estrich nicht aus. Es gibt aber auch FBH-Systeme, die man auf 5 cm Verlegeabstand hinbekommen kann.
Mit der OVplan Software kann man die FBH gut überschlagen. Die genaue Berechnung muss natürlich auf das jeweilige FBH-System angepasst werden. Nach der Faustformel vieler Planer soll einfach so viel wie möglich FBH-Rohr verlegt werden. Dann schaut man, bei welcher Vorlauftemperatur die meisten Räume genug Wärme bekommen und wo ggf. noch Defizite in der Wärmeabgabe gibt. Und diese gab’s bei uns auch. Denn die Wärmeverluste im Bad und WC sind wegen obligatorischer Lüftung groß, die Verlegeflächen dagegen relativ klein. Dort muss man schauen, wie man die überstehende Heizlast abdeckt.
Möglich sind zusätzliche Handtuchtrockner oder Heizkörper, die mit dem selben Niedertemperatur-Heizungssystem gespeist werden. Auch ihre Dimensionierung soll berechnet werden. Dummerweise müsste ein Handtuchtrockner im Bad bei unserer 33° Vorlauftemperatur riesengroß werden. Um das sowieso sehr kleine Bad nicht zu verbauen, haben wir uns für einen kleineren Handtuchtrockner und ein elektrisches Zuheizgerät – etwa Schnellheizer oder Heizstab – entschieden. Dieses kaufen und installieren wir erst, wenn wir merken, dass es morgens im Bad zu frisch ist. Eine Steckdose habe ich aber schon mal legen lassen. Auch im WC kommt ein Handtuchtrockner rein, auch wenn es da nicht so gravierend ist, wenn es bei Kälteeinbruch nach dem Lüften etwas frischer ist. Im Kellerflur kommt ein großer Heizkörper (120x60x22 cm), um auf die berechnete Heizlast von 400 Watt zu kommen.
Kleine und ergiebige Niedertemperaturheizkörper sind anscheinend noch nicht erfunden. Manche Verkäufer werben mit besonders kompakten Alu-Heizkörpern. Ihre Aussagen über die Wärmeerträge sind jedoch genau zu prüfen. Einige verwechseln bei der Berechnung nämlich die Vorlauftemperatur mit der Übertemperatur. Sie verkaufen für 30° Vorlauftemperatur schon mal die Wärmeleistung, die eigentlich vom Hersteller für 50° Vorlauftemperatur (+20° Raum) gerechnet war. Korrekt gerechnet bringen die Alu-Heizkörper bei dem relativ hohen Preis keine gravierende Verbesserung der Wärmeabgabe.
Fubodenheizung selbst nachgerechnet
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