iebe Community.
Ich weiß, dass dem Einen oder Anderen schon aufgefallen ist, dass es bei der Umschaltung der Wärmepumpe auf die Warmwasser-Aufheizung Probleme gibt – zumindest, wenn die Warmwasserversorgung wie bei uns über einen Pufferspeicher mit Frischwassermodul erfolgt (nur darüber kann ich ehrlicherweise sprechen).
Das Problem:
Bei der Brauchwasser-Erwärmung gibt es 2 Szenarien:
In beiden Fällen erfolgt sofort bei Beginn die Um-/Schaltung der Hydraulik auf den Warmwasser-Heizbetrieb, d.h.
In beiden Szenarien erreicht der Vorlauf von der Wärmepumpe zu Beginn der Warmwasser-Aufbereitung noch nicht erforderliche Mindest-Temperatur für eine Erwärmung, d.h in unserem Fall beträgt die Warmwassertemperatur bei Auslösung der Erwärmung laut ViCare-App zwischen 53,5 und 54,1 Grad. Die Vorlauftemperatur von der Wärmepumpe beträgt zu diesem Zeitpunkt
bei Umschaltung aus dem laufenden Heizbetrieb: zwischen 30 Grad (Sommer) bis zu 48 Grad (bei strengem Frost),
bei Neustart: bei etwa 28 bis 30 Grad.
Bei einem Neustart schlägt zusätzlich die 2-minütige Vorlaufphase zu Buche, bei der der Kompressor noch gar nicht läuft. In jedem Fall wird bis zum Erreichen der Mindesttemperatur für eine Aufheizung wärmeres Wasser aus dem Pufferspeicher nach draußen zur Outdoor-Unit gepumpt und bis zu etwa 20 Grad (!) kälteres Wasser ganz oben in den wärmsten Bereich unseres Pufferspeichers gepumpt.
Im Ergebnis führt dies zu einer kompletten Zerstörung meiner Temperaturschichtung im oberen Bereich unseres Pufferspeichers bei bei jeder Brauchwasser-Erwärmung und zu einem Temperaturverlust des eigentlich zu erwärmenden Bereiches von mindestens 4 Grad. Die Wärmepumpe arbeitet in dieser Zeit also quasi gegen sich selbst. Von den etwa 35 Minuten, die ein Warmwassererwärmungs-Vorgang bei mir im Durchschnitt dauert, wird die bei Beginn des Aufheizvorgangs gemessene Ausgangstemperatur erst nach etwa 15 bis 20 Minuten erreicht.
Viessmann und anderer Wärmepumpen-Hersteller sind sich dieses Phänomens natürlich bewusst. Mindestens 2 Hersteller (z.B. Stiebel-Eltron und NIBE) haben nach meiner Kenntnis hier bereits durch Anpassung der Steuer-Software auch Abhilfe geschaffen. Man findet dazu im Internet etwas unter dem Stichwort „Stabilisierte Warmwasserumschaltung“.
Sicherlich ist das eigentlich ein klassischer Fall für eine Software-Lösung. Nur scheint Viessmann (vgl. z.B. die Information zum neuesten Software-Update) dieses Problem nicht angehen zu wollen. Weil uns das sehr ärgert, haben wir mit meinem Heizungs-Fachbetrieb eine einfache Lösung entwickelt, die die „Stabilisierte Warmwasser-Umschaltung“ quasi hydraulisch nachbaut. Diese Lösung möchte ich nachstehend kurz skizzieren, Details gerne per PN.
Unsere Lösung:
Die Lösung basiert auf einem zusätzlichen Temperatur-gesteuerten 3-Wege-Umschaltventil, das den Wasserzufluss in den obersten Bereich des Pufferspeichers solange unterbindet, bis die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis meiner Wärmepumpe die erforderliche Mindestemperatur zur Warmwasser-Erwärmung erreicht hat. Das zusätzliche Ventil sitzt zwischen dem Anschluss „Vorlauf Speicher-Wassererwärmer (heizwasserseitig) - bei meiner Vitocal 250-AH ist das der Anschluss D, und dem Anschluss für die Heizwasser-Erwärmung an meinem Pufferspeicher (oberster Anschluss). Solange nicht die erforderliche Temperatur zur Wasser-Erwärmung erreicht ist, wird der Wasserstrom in den Heizbereich (in der Mitte des Pufferspeichers) umgeleitet. Funktionieren soll angeblich auch die direkte Rückleitung zur Wärmepumpe über den bei mir nicht verwendeten Anschluss G (Rücklauf Speicher-Wassererwärmer (heizwasserseitig)).
Anmerkung: Eine Rückfrage meines Fachbetriebs bei der Viessmann-Technik hat ergeben, dass die die direkte Rückführung des Wasserstroms zur Wärmepumpe am Pufferspeicher vorbei zu keiner Beeinträchtigt des Kältekreislauf oder gar möglichen Beschädigung des Verdichters führt. Hierfür kann ich allerdings keinerlei Gewähr oder Haftung übernehmen – in jedem Fall sollte bei dieser Lösungsvariante vorher der Fachbetrieb und /oder Viessmann direkt konsultiert werden.
Der Volumenstrom ist ausreichend und weicht nicht vom Volumenstrom bei der Warmwasser-Erwärmung ab (bei uns 890 l/h).
Die Temperatursteuerung erfolgt bei uns per Temperatur-Differenzsteuerung über 2 Sensoren, da wir unser vorhandenes Vitosolic 200-Steuergerät für die Steuerung nutzen wollten. Denkbar (und einfacher, weil die Kalibrierung der Temperatur-Differenz entfällt) ist die Nutzung eines einfachen Temperatursteuerungs-Geräts (unter 100 Euro inkl. Sensor im Elektrohandel), dass sogar mit einem Sensor (PT100 oder PT 1000) auskommt (feste Einschalttemperatur und Ausschaltungs-Hysterese)
Die Wirkung dieser Lösung könnt Ihr auf den Screenshots in der anhängenden Datei erkennen.
Sicherlich kostet der Einbau dieser Lösung Geld. Aber bei (unsere Daten)
ca. 3 Warmwasser-Aufbereitungsvorgängen pro Tag,
einem vermeidbaren Temperaturverlust von mindestens 4 Grad pro Vorgang,
an 285 Tagen im Jahr (meine Solarthermie-Anlage führt dazu, dass meine Wärmepumpe an ca. 80 Tagen im Jahr überhaupt nicht läuft),
einer angenommenen Lebensdauer der Wärmepumpe von 20 Jahren (ich gehe eher von 25 Jahren aus),
einer Jahresarbeitzszahl von 3,4 (aufgrund der Solarthermie-Nutzung beträgt die JAZ bei uns realistisch etwa 3,3) und
einem Strompreis von 36 Cent pro KWh (derzeit noch - erwartbar steigend)
ergibt sich über die Laufzeit eine rechnerische Einsparung bei den Stromkosten in Höhe von
1,163 * 4 Grad * 150 Liter / 1000 = 0,6978 KWh Wärmeenergieaufwand pro Aufheizvorgang
0,6978 KWh * 3 Aufheizvorgänge pro Tag * 285 Tage * 20 Jahre = 11.932,38 KWh Wärmeleistung über die Lebensdauer
11.932,38 KWh / 3,4 =3.509,52 KWh Stromverbrauch über die Lebensdauer
3.509,52 KWh * 0,36 Euro = 1.263,42 Euro über 20 Nutzungsjahre.
Rechnet gerne mit den für Euch relevanten Werten auf Grundlage Eurer Installlation. Mein Einbau wird lt. Kostenvoranschlag meines Fachbetriebs rund 1.000 Euro kosten (ich habe die Rechnung allerdings noch nicht vorliegen). Das zusätzliche Steuergerät brauchen wir ja bis jetzt nicht.
Wenn man bedenkt, mit welchem Aufwand moderne Wärmepumpe hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und System-Performance optimiert werden (künftig sogar mit prognostizierten Temperatur- und anderen Wetterdaten), erscheint mit das eher als "low hanging fruit".
