Dimensionierung der Wärmepumpe

[ldierkes]

Hallo Zusammen,

ich plane zur Zeit den Einbau einer Wärmepumpe in ein Bestandsgebäude von 1960 mit Heizkörpern. dabei gehe ich von einer Vorlauftemperatur von 55 C° aus.

Eine Heizlastberechnung nach DIN wurde durchgeführt. Die Wahl der Wärmepumpe fiel dann auf die Vitocal 251-A13.

Nachdem ich die Grundlast sowie die Gebäudeheizlast in das Leistungsdiagramm eingezeichnet habe, bin ich aber nun etwas verunsichert, ob die Größe der Wärmepumpe ausreicht. Im Temperaturbereich von +2 - -7 C° Außentemperatur würde die WP demnach stets unter Volllast arbeiten. Der Bivalenzpunkt liegt bei ca. -7 C°, ab darunter käme dann auch der Heizstab zum Einsatz.

Kann mir jemand dazu Hinweise geben, ob die Größe ausreicht oder ob ich lieber mit der neuen A16 planen sollte. Über die A16 habe ich leider noch kein Leistungsdiagramm gefunden.

Vielen Dank!

[qwert089]

Hallo,

das hast du falsch verstanden.

Die schwarzen Linien bei 2 und 7 Grad sind Teillast.

bei +2 würde sie mit ca. 50% laufen.

>>Heizlastberechnung

hast interne und solare Gewinne eingerechnet?

hier wird erklärt wie viele Stunden der Zusatzheizer laufen würde.

https://youtu.be/ZsgALsxaQmU?t=50

[Awot252]

Was wurde denn bisher energetisch modernisiert?

[PeterF60]

Hallo @ldierkes ,

gut, dass Du hier vorher ("bevor das Kind in den Brunnen gefallen ist" und bei Dir eine WP mit falscher Leistung installiert wurde) anfragst. Der hier im Forum leider sehr häufige normale Fall ist, dass es nach dem Einbau Probleme gibt, die WP vernünftig und stromsparsam einsetzen zu können, weil in den allermeisten Fällen eine zu große WP eingebaut wurde. Tatsächlich ist mir hier im Forum noch kein Fall begegnet, in dem eine leistungsmäßig zu kleine WP eingebaut wurde. Aus dieser Erfahrung heraus würde ich Dir eher dringend raten, zu püfen oder prüfen zu lassen, ob nicht auch eine WP mit kleinerer Leistung ausreicht, z.B. die leistungsstärkste, die man mit einer einfachen Außeneinheit (nur ein Lüfterrad) bekommen kann. Das spart nicht nur in der Anschaffung sondern später auch im Unterhalt und bei den Stromkosten richtig viel Geld.

Du schreibst "... dabei gehe ich von einer Vorlauftemperatur von 55°C aus" (Richtiger müsste es heißen: "... bis 55°C ..."). So eine hohe Vorlauftemperatur (VT) wirst Du nur bei kräftigen Minusgraden (z.B. -10°C) brauchen. Bei allen höheren Außentemperaturen wird Deine WP mit niedrigeren VTs laufen. Ich habe z.B. ein nur "mittelschlecht wärmeisoliertes" Haus mit mittelschlecht wärmeisolierten zweifach verglasten Fenstern, habe die VT auf maximal 50°C begrenzt und diese Grenze aber seit 3 Wintern nie erreicht.

Du schreibst "Bestandsgebäude von 1960 mit Heizkörpern":

• Wie ist die Wärmeisolation von Hauswänden, Kellerdecken und zum Dach hin? Was wurde eventuell seit 1960 an der Wärmedämmung gemacht?
• Wie "wärmeisoliert" sind die Fenster (einfach, zweifach oder dreifach Verglasung)? Sind Fenster und Türen dicht?
• Wie groß sind die Heizkörper (Die wurden früher oft überdimensioniert, was bezüglich Ihrer Nutzung mit einer WP jetzt aber sehr hilfreich ist.)?

Gruß PeterF60

[ldierkes]

Hallo,

in der Tat verstehe ich das dann nicht ganz. Ich komme aus der Computer- und Elektrotechnik und bin es gewohnt, mit Kennlinien zu arbeiten. Wenn der gesamte Graubereich die Wärmeleitung darstellt, welchen Sinn machen dann die Kennlinien?

Zur Heizlastberechnung:

Ich habe verschiedene Tools aus dem Internet für die Heizlastberechnung genutzt, u.a. auch nach DIN EN442. Zusätzlich habe ich die Kurzberechnung nach dem aktuellen Verbrauch ermittelt. Dabei komme ich auf Werte zwischen 23150 bis 25100 KWh. Die zu beheizende Fläche beträgt 226 qm. Es handelt sich um zwei Wohneinheiten, wobei die Wohneinheit im Erdgeschoss (90 qm) nicht bewohnt ist und aufgrund eines offenen Treppenhauses nicht vermietet werden wird. Infolge dessen wird dort auch nur mäßig beheizt. Lediglich ein Raum wird als Home-Office genutzt (20 qm) und normal beheizt. Das Obergeschoss wird insgesamt normal beheizt.

Interne Gewinne habe ich nicht, solare Gewinne habe ich vernachlässigt. Da es sich um einen Bestandsbau handelt und ich die genaue Bausubstanz der Außenhülle nicht kenne, habe ich ohnehin mit geschätzten Werten gerechnet, die ich so gut es ging ermittelt habe. Die meisten Fenster sind ca. 40 Jahre und haben eine Doppelverglasung, lediglich zwei Fenster und zwei Balkontüren haben eine neuere Wärmeschutzverglasung, u. a. das Wohn-Esszimmer, in dem wir uns am meisten aufhalten. Die Gebäudehülle ist nicht gedämmt, allerdings sind die Wandstärken mit 32 und 42 cm recht gut. Die oberste Geschossdecke ist zur Hälfte gedämmt, die zweite Hälfte wird im Zuge der Sanierung noch gedämmt. Die Kellerdecke ist nicht gedämmt, es ict aber auch nur die erste Hälfte des Hauses unterkellert, aufgrund einer Hanglage,

[ldierkes]

Hallo,

siehe vorherige Antwort.

[ldierkes]

Hallo,

zur Zeit teste ich, inwieweit ich mit 50-55 C° das Haus mit der bestehenden Ölheizung beheizen kann. Das sieht eigentlich schon ganz gut aus. Die meisten Gussheizkörper sind in der Tat überdimensioniert, wie das früher halt so war. Dummerweise haben wir auch noch Heizungsnischen. In den Räumen, die am meisten beheizt werden, werde ich diese Nischen entfernen und neue Flachheizkörper einbauen lassen. In einem weiteren Raum ist definitiv ein zu kleiner Heizkörper verbaut, was einer Umbaumaßnahme geschuldet ist. Auch dort wird ein neuer Heizkörper eingebaut.

Zum Sanierungszustand siehe meine vorherigen Antworten.

Der Installateur meine Vertrauens hat mir die Vitocal 251-A16 empfohlen, hat aber die Berechnungen mit der A13 gemacht, weil er auch noch kein Leistungsdiagramm von der A16 hatte. Die Werte sahen schon recht ordentlich aus. Ich denke, die A16-Empfehlung kommt einfach aus der Neigung zur Überdimensionierung, die jahrzehntelang in der Branche ganz normal war. Meine Frage, warum denn A16, wenn die Berechnung mit der A13 doch ordentliche Werte liefert, konnte er jedenfalls auch nicht beantworten.

[qwert089]

Diese Linie spiegelt die Teillast wieder, für die Viessmann den COP bei +2 und +7 Grad angibt.

Der -7 Grad Wert wird immer bei 100% Verdichter Leistung angegeben

[ldierkes]

Ok!

Aber was bedeutet das denn letztlich? Ist die Dimensionierung passend oder sollte man mit der Leitung noch weiter heruntergehen (was mich wundern würde)?

[qwert089]

hast du dir 5 Min das Video angeschaut.

Da kannst du an Hand deiner PLZ herausfinden wie viele Stunden die Zusatzheizung im Jahr im Einsatz sein 

>>nterne Gewinne habe ich nicht

keine Kühlschränke?

keine Mitbewohner?

Computer?

[PeterF60]

Hallo @ldierkes ,

mal Punkt für Punkt:

• "zur Zeit teste ich, inwieweit ich mit 50-55 C° das Haus mit der bestehenden Ölheizung beheizen kann. Das sieht eigentlich schon ganz gut aus.":
  Herrlich, ja, genau so hatte ich das in dem Jahr, bevor bei uns die WP eingebaut wurde, auch getestet. 
  Auch eine Ölheizung hat ja eine Heizkurve. Die hatte ich runtergestellt, um schon mal mit Vorlauftemperaturen zu arbeiten, wie sie später bei der WP normal sein werden. Und es war immernoch ausreichend warm, aber der Ölverbrauch ging gegenüber vor diesem Versuch mächtig runter.
• "Die meisten Gussheizkörper sind in der Tat überdimensioniert, wie das früher halt so war.":
  Sehr gut. In diesem Fall gilt tatsächlich "Viel hilft viel."
• "Dummerweise haben wir auch noch Heizungsnischen. In den Räumen, die am meisten beheizt werden, werde ich diese Nischen entfernen und neue Flachheizkörper einbauen lassen.":
  Um den Aufwand in Grenzen zu halten, würde ich das frühestens machen, wenn es sich nach Einbau und Anlernen/Anpassen/Optimieren der WP tatsächlich als notwendig erweist. Vielleicht sind andere Wärmeisolierungsmaßnahmen da effektiver. Bezüglich der Nischen könnte man z.B. aus dem Baumarkt "Heizkörpernischenisolationsplatten" holen und einbauen.
  (Übrigens: Wir haben solche Nischen leider auch in unserem Haus, aber bisher (nach 2,5 Wintern) habe ich daran und an den ursprünglich verbauten Heizkörpern noch nichts geändert. Es geht bei uns auch so.)
• "Ich denke, die A16-Empfehlung kommt einfach aus der Neigung zur Überdimensionierung, die jahrzehntelang in der Branche ganz normal war.":
  Achtung: Für die Auswahl der WP mit entsprechender Leistung gilt gerade nicht "Viel hilft viel", im Gegenteil. Es gilt dann nur "Viel kostet viel und macht Probleme". Aus dem Grund würde ich auf keinen Fall zu der leistungsstärkeren WP raten. Vielleicht kannst Du ja aus Deinen aktuellen WP-Simulationsversuchen mit Deiner bestehenden Ölheizung sogar ableiten, ob es ruhig auch eine WP mit noch kleinerer als 13 kW Leistung sein kann.

VG PeterF60

[ldierkes]

Ja, das Video kannte ich schon und das Rechenverfahren auch. Wenn das denn Alles so läuft, mache ich mir wegen des Heizstabs eigentlich keine Sorgen.

Interne Gewinne:

1 Kühlschrank

1 Mitbewohnerin

Laptop

Kühltruhe, Waschmascine & Trockner stehen in einer unbeheizten Waschküche.

Wenn ich mir die Ungenauigkeiten durch die teilweise nur schätzbaren U-Werte der Gebäudehülle ansehe, dann spielen diese "internen" Gewinne nur eine untergeordnete Rolle. Aber ja, die Küche ist ohnehin ein Sonderfall, wenn man, so wie wir, täglich kocht und auch den Backofen benutzt. Aber letztlich sind das nur 10 qm. Der Heizkörperthermostat macht dann auch regelmäßig zu.

[ldierkes]

Vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Es gibt mir das Gefühl, auf dem richtigen Weg zu sein.

Bezüglich der Nischen werde ich mir mal überlegen, wie ich damit umgehe, insbesondere ob der Umtausch noch förderfähig ist, wenn ich das Thema erst ein Jahr später anpacke.

Was mir nicht so ganz klar ist, wie ich aus der WP-Simulation auf die Größe der Leistung der WP schließen kann. Die Temperaturen werden ja von allen Wärmepumpen erreicht. Eine WP mit höherer Leistung wird folglich in der Lage sein, ein größeres Volumen zu erwärmen bzw. das gleiche Volumen in kürzerer Zeit aufzuheizen. Die Herausforderung ist doch dann eigentlich, die Dimensionierung so zu planen, die Taktung zu minimieren und im bestmöglichen COP-Bereich zu bleiben.

Nach meinem bisherigen Stand benötige ich bei  -5 C° ca. 55 C° um insbesondere das Wohnzimmer auf 19-20 C° zu bekommen. Das deckt sich auch mit dem Vergleich der Raumheizlast mit der verfügbaren Kapazität der vorhandenen Heizkörper, die demnach nur ca. 75% abdeckt. Hier besteht also definitiv Verbesserungspotential.

[PeterF60]

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@ldierkes  schrieb:

... Was mir nicht so ganz klar ist, wie ich aus der WP-Simulation auf die Größe der Leistung der WP schließen kann.

...

Nach meinem bisherigen Stand benötige ich bei  -5 C° ca. 55 C° um insbesondere das Wohnzimmer auf 19-20 C° zu bekommen. Das deckt sich auch mit dem Vergleich der Raumheizlast mit der verfügbaren Kapazität der vorhandenen Heizkörper, die demnach nur ca. 75% abdeckt. Hier besteht also definitiv Verbesserungspotential.

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"aus der WP-Simulation auf die Größe der Leistung der WP schließen":

Das geht natürlich nur seeeeehr indirekt, und zwar aufgrund des (so war es zumindest bei uns) gesunkenen Ölverbrauchs bei Betreiben der Ölheizung, als ob es eine WP-Heizung wäre. Dabei gilt im Winter vor allem: 24/7 durchgehend, aber dadurch mit entsprechend niedrigerer VT (=> niedrigere Heizkurve) heizen.

Beispiel: Ohne diese WP-Simulation hat Dein Haus bisher im Durchschnitt 2.500 Liter Öl im Jahr verbraucht. Mit dieser Ölmenge wurde die Kalikulation für die notwendige Leistung der WP gemacht, was zur Auswahl der WP mit 13 kW Leistung führte. Im "WP-Simulationsmodus" wurden aber nur noch 80% der urspünglich benötigten Ölmenge verbraucht (So war das bei uns.) => es wird auch nur eine WP mit 80% von 13 kW Leistung benötigt also eine WP mit etwas über 10 kW maximale Heizleistung.

"Nach meinem bisherigen Stand benötige ich bei  -5 C° ca. 55 C° um insbesondere das Wohnzimmer auf 19-20 C° zu bekommen. Das deckt sich auch mit dem Vergleich der Raumheizlast mit der verfügbaren Kapazität der vorhandenen Heizkörper, die demnach nur ca. 75% abdeckt.":

Ist das ein Testergebnis "ohne nächtliche Pause/Nachtabsenkung" oder "noch mit Zeitpausen/Absenkungen"? Seit ich die WP nutze, hat sich bei mir ein gesamtheitliches Denken bezüglich des Wärmebedarfs des ganzen Hauses herausgebildet: Der größten Wärmespeicher ist das gesamt Haus mit all seinen Räumen, Fußböden, Wänden und Decken. Gegen die Kapazität dieses Wärmespeichers kann man sämtliche zusätzliche Pufferspeicher (eigentlich) vernachlässigen. Wenn man Wärmeenergie puffern/speichern will, dann einfach und am besten im Haus an sich.

Daraus folgt: Das Aufladen des Haus-Wärmespeichers sollte zumindest in der kalten Jahreszeit 24/7 durchgehend mit voll aufgedrehten Heizkörpern (Im Grunde kann man bei WP-Heizanlagen die Thermostate an den Heizkörpern entfernen.) erfolgen, weil man dann das Haus mit der insgesamt notwendige Wärmemenge mit einer niedrigeren Vorlauftempertur aufladen kann, als wenn man es nur z.B. 18 von 24 Stunden macht. Glücklicherweise brauchen WPs bei niedrigerer VT im 24/7-Betrieb wesentlich weniger Strom insgesamt, als wenn man sie zwischendurch für mehrere Stunden ausschaltet oder mit einer deutlichen Nachtabsenkung betreibt. Und für die Wärmeleistung der Heizkörper heist das: Bei 24/7 können sie ohne Unterbrechung Wärme abgeben und damit insgesamt eine größere Wärmemenge ans Haus abgeben, als bei unterbrochenem oder reduziertem Betrieb. Lange Rede - kurzer Sinn: Es kann also durchaus sein, dass auch Deine vorhandenen Heizkörper (vielleicht bis auf den einen, der jetzt auch beim Ölheizungsbetrieb zu klein ist) ausreichend sind.

Noch eine Ergänzung zu dem "gesamtes Haus betrachten Ansatz": Mit der zugeführten Energie gleicht man ja die Wärmemenge aus, die das Haus abgibt, sonst würde es sich ja immer mehr aufheizen. Es hilft also auch ungemein, die vom Haus abgegebene Wärmemenge durch gezielte bessere Wärmeisolation zu reduzieren. An erster Stelle dabei stehen Undichtigkeiten, durch die erwärmte Luft direkt "entfleuchen" kann.

[PeterF60]

Noch ein Tipp: In diesem hier verlinkten Thread erklärt Forumsmeister Guennie in seinen vorausgegangenen Posts an einem ähnlichen Beispiel mit einer 16 kW-WP, was und warum da so viel falsch ist. Für den konkreten Fall hätte er eine 8 kW-WP ermittelt:

https://community.viessmann.de/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Stromverbrauch-Luft-Wasser-Waermepumpe-v...

In diesem Beitrag kannst Du insbesondere in den Posts von Guennie gaaanz viel erfahren und lernen.

Und: Warum ist es notwendig, für eine WP zu lernen? Weil die HBs, die es eigentlich beherrschen sollten, leider oft nur mangelhafte Kompetenz haben.