grobe Auslegung Pufferspeicher

[Rc1]

Liebe community,

ich plane meine 27 Jahre alte Gasheizung gegen eine Gas-/WP tauschen. Die Reise wird in Rtg. Vitodens 200 + Vitocal 200/250 hinauslaufen. Für Warmwasser und Pufferspeicher plane ich separate Speicher, bin allerdings bzgl. Platz beengt. Kann mir jemand helfen, wie groß der Pufferspeicher ca. sein sollte?

Ich finde sehr unterschiedliche Angaben/Aussagen ... von 100ltr. insgesamt bis 40-50ltr./kW Leistung der WP ... dann wäre ich wohl eher bei 500ltr. Gibt es ggf. Vor-/Nachteile eines kleineren/größeren Pufferspeichers?

Für Hinweise wäre ich sehr dankbar.

Gruß Rc1

[Rc1]

... möchte nach ein paar Daten dazu liefern:

- Haus mit Wohnung im OG, ca. 190m2 (die meisten Fbh + Heizkörper, 3 Räume nur Heizkörper)

- Praxis im UG, ca. 100m2 (alle Räume nur Heizkörper)

- 3 Heizkreise (2x Pumpenkreise Heizkörper, 1x Mischerkreis Fbh)

- Heizlast ca. 12-14kW

- Vorlauftemperatur: bei - 5°C Aussentemperatur bin ich mit ca. 48°C Vorlauftemperatur gut zurechtgekommen

Kann mir bitte jemand eine Idee geben, mit welcher Größe Pufferspeicher ich rechnen sollte. Wie gesagt, der verfügbare Platz ist das Problem.

Danke! Gruß Rc1

[Rc1]

... ich mach' mal weiter ...

Denke eine der Aufgaben des Pufferspeichers ist die Optimierung der Taktzeit.

Wie gesagt, der Platz ist mein Problem ... ich könnte aus Sicht des Platzbedarfes einen 200ltr Pufferspeicher installieren.

Würde man eine Hysterese von 5K zum Ein-/Ausschalten der WP einstellen, könnte ich ca. 1,2kWh Energie darin Speichern. Bei 10kW Leistung der Pumpe bräuchte diese dann ca. 7min.

Der derzeitige Gaskessel hat 21kW und schaltet mit einer Hysterese von ca. 8K Ein/Aus und benötigt ca. 5min zum Aufheizen. Bei 10kW wären das dann vereinfacht 10min und bei 5K Hysterese ca. 6min.

7min  für den Pufferspeicher + 6min für das Heizungssystem wären dann ca. 13min.

Macht die Rechnung überschlägig Sinn?

Könnte die Vitocal 250 AH mit 13min min Einschaltzeit leben?

Grüße Rc1

[Guennie]

Hallo,

von der grundsätzlichen Planungsidee her, hätte ich mal folgende Frage: warum ist hier die Idee vorhanden auf ein kombiniertes System Gas + WP umzusteigen, und nicht nur auf reine WP Heizung zu gehen ?

Wie hoch war der durchschnittliche Jahresgasverbrauch der sagen wir mal letzten 6 Jahre ? Darüber kann man schon mal die tatsächlich notwendige WP Leistung berechnen. Bei einer WP Auslegung sollte die Heizlast möglichst genau der tatsächlich vorhandenen entsprechen, da eine Überdimensionierung der WP-Leistung genau zum Taktproblem führt. Unterdimensionierung ist klarer Weise ebenfalls nicht gut, da hier dann der Stromverbrauch höher als notwendig sein würde. Wichtig ist auch zu berücksichtigen, ob die nächsten Jahre zusätzliche Wärmedämm-Maßnahmen geplant sind, denn dies würde die Heizlastberechnung beeinflussen…….

Ist eine EVU Sperre einzuplanen ? Auch dies beeinflusst die WP-Auslegung.

Wenn bisher die Heizung (Radiatoren) mit 48°C VL ausgekommen ist, würde eine Beheizung rein mit WP durchaus möglich sein, und spart schon mal den Platz der zusätzlichen Gastherme ein.

Zum Speicher - hier gibt es zwei Themen:

Der Warmwasserspeicher (Trinkwasser) hier kommt es darauf an, wie viele Personen im Haus vorhanden sind, und welche Verbrauchsgewohnheiten abgedeckt werden sollen. Das bestimmt die notwendige Größe. Bei einem WP System ist zusätzlich die Wärmetauscherfläche im WW Speicher ausschlaggebend. Dieser sollte mindestens WP Leistung mal 0,3 in qm groß sein.

Beispiel: bei einer 8kW WP benötigt man mindestens einen 300L WW Speicher (wegen dem Wärmetauscher) und von der Wassermenge reicht dieser für einen 4 Personen Haushalt.

Wird eine 16kW WP im 4 Personenhaushalt benötigt, würde von der Wassermenge der 300L Speicher ausreichend sein, jedoch für die 16kW WP Leistung ist der Wärmetauscher im 300L Speicher zu klein.

Hier ist dann ein 500L Speicher der richtige…….kann man alles später aus den Planungsunterlagen genau ermitteln…….

Der zweite Punkt ist der Heizwasserspeicher:

Wäre überall eine FBH vorhanden, könnte man auf einen großen Heizwasserspeicher verzichten. Wenn bereits 3 Heizkreise mit Pumpen/Mischergruppen vorhanden sind, wäre ein 100L Speicher als Hydraulische Weiche zur Entkoppelung der WP mit den Heizkreisen ausreichend. Der eigentliche Energiespeicher ist der Estrich der FBH. (100qm FBH-Estrich haben die Energiespeicherleistung eines ca. 4000L Wasser-Heizungsspeicher)

Das technische Problem bei der Konstellation FBH/Radiatoren: Radiatoren haben keine Speicherwirkung. Sobald die WP abschaltet, beginnen die Räume sofort abzukühlen.

Bei meinem Haus ist das ähnlich:

ein Stockwerk Wohnbereich FBH und ein Stockwerk Büro/Werkstätte Radiatoren. Hier läuft die Regelung so, das die WP für die FBH eingeregelt ist, und die Radiatorenkreise laufen sozusagen über eine eigene Heizkurve einfach mit…….

das Ergebnis:

in der Übergangszeit, wird das Stockwerk mit der FBH von der Regelung auf 21°C mit einer Schwankungsbreite (Hysterese) von +/- 0,3°C bis +/- 0,5°C gehalten, dadurch sehr geringe Taktung. Da die Radiatoren hier jedoch nur „mitlaufen“ ist in den Räumen mit den Radiatoren bei ebenfalls 21°C durch das sehr geringe Takten der WP in der Übergangszeit (lange Pausen zwischen dem Lauf) die Schwankung +/- 1,5 °C.

Bei richtiger Auslegung der WP Leistung läuft die WP ab 3°C AT 24/7 durchgehend, dann haben die Radiatorenkreise diese Schwankungsbreite nicht mehr, da hier auf Grund der Heizkurve auch die Radiatoren dann 24/7 mit der richtigen VL Temperatur versorgt werden.

Wenn man mit diesem Kompromiss leben kann, ist eine 100L oder 200L Weiche ausreichend. Möchte man jedoch keine so große Schwankung in der Übergangszeit über +3°C AT. So benötigt man entweder einen entsprechend großen Wasserspeicher als Energiespeicher, um die Energie für die Radiatoren Zwischenzulagern, oder man lässt die WP entsprechend mehr takten……

Also: als erstes bitte mal nachrechnen welcher durchschnittliche Gasverbrauch in den letzten 6 Jahren vorhanden war. 

lg

Guennie

[Guennie]

Nachtrag zu den Takten:

Sicherlich habe ich das Ganze regelungstechnisch mit eigener Software u.s.w. sozusagen auf die „Spitze“ getrieben……aber möchte einfach unter anderem herausfinden wie weit man die Takte eines WP System durch optimalste Regelstrategien runterdrücken kann…….

Meine aktuellen Werte:

1653 Std Verdichterlaufzeit und dabei 235 Takte.

Das bedeutet im Schnitt ca. ein Takt pro 7 Stunden, oder ungefähr 3,5 Takte pro Tag…..😉

lg

Guennie

[Rc1]

Hallo Guennie, recht vielen Dank für die ausführliche Darlegung. Also ...

Verbrauch:

Der durchschnittliche Verbrauch der letzten 5 Jahre war 45.000kWh/a. Dazu ist zu sagen, es handelt sich um einen konventionelle Gaskessel (keine Brennwerttechnik) und, Asche auf mein Haupt, ich habe mich aufgrund geringer Gaspreise und aus beruflichen/privaten Gründen bis vor Kurzem überhaupt nicht um die Heizung gekümmert.

Bei Beginn des Gaspreis-Desasters habe ich mich dann dieses Jahr endlich um die Heizung gekümmert (ERR über KNX, VL Temp deutlich reduziert, Soll Temperaturen der Räume reduziert, Warmwasserbereitung optimiert etc.) Ich denke, dieses Jahr werde ich ca. 31.500kWh verbrauchen. Da es allerdings ein sehr milder Winter war, gehe ich im Mittel von 35.000kWh aus.

Thema Hybrid:

Gute Frage. Tatsächlich ist es so, dass die Gasheizung in die Jahre kommt und ich ganz gern auf ausschließlich WP umsteigen möchte. Allerdings sind derzeit die Lieferzeiten kaum kalkulierbar und die Preise astronomisch. Insofern möchte ich mich vorbereiten: Was mache ich, wenn der Gaskessel morgen aussteigt bzgl. will ich das Risiko eingehen, der er ungeplant ausfällt und ein Ersatz durch eine WP aus Lieferzeitgründen nicht möglich ist – vom Preis mal abgesehen. Ich würde dann den Gaskessel gegen Vitodens tauschen, möchte mir aber die Möglichkeit der Installation einer Wärmepumpe offenhalten. Würde also den Gaskessel so installieren wollen, dass die WP einfach ergänzt werden kann. Hydrauliken habe ich dazu im Schemenbrowser gefunden. Die Verrohrung würde auch ganz gut klappen, einzig der Platz für den Pufferspeicher ist mein Problem und benötige ich so oder so, ob Hybrid oder nur WP. Auch die Aufstellung der Geräte bei „nur WP“ (Innengerät, Pufferspeicher, Pumpengruppe, Warmwasserbehälter wäre dieselbe). Der Platzbedarf für Vitodens ist im Prinzip nicht relevant, weil ich mit dem Platz nix sinnvoll anderes anfangen kann.

Warmwasserbereitung:

Für die Warmwasserbereitung denke ich an einen 400l Speicher mit PV Einspeisung und Hygienemodul Vitotrans.

Ein paar Fragen zu den Ausführungen zur Regelungen:

Ich kann nicht ganz folgen was gemeint ist mit „Hier läuft die Regelung so, das die WP für die FBH eingeregelt ist, und die Radiatorenkreise laufen sozusagen über eine eigene Heizkurve einfach mit“. Wird die VL-Temp für das Stockwerk mit FBH geregelt wird? Haben die Radiatoren Mischerkreise, wenn Sie eine eigene Heizkurve haben? Welche Temperatur „führt“ die Wärmepumpe? Pufferspeicher? VL FB Stockwerk?

Verstehe auch nicht ganz, wo die Schwankungsbreite bei einer kleinen Hysterese (+/- 0,3°C bis +/- 0,5°C) herkommt. Würde ich annehmen, dass die WP dann sehr häufig taktet und damit kurze Zeiträume zwischen den Läufen hat.

Dass die Radiatoren empfindlich auf lange Zeiten zwischen den Takten reagieren ist klar … dass die Temperaturen bei durchlaufender WP quasi konstant sind und die Radiatoren freut ist auch klar.

Mal abgesehen von den Fragen habe ich folgendes verstanden:

Wenn die WP für die Heizlast richtig ausgelegt ist, ausreichend modulieren kann und die Regelung funktioniert, um die Energie loszuwerden, spielt der Pufferspeicher eine untergeordnete Rolle (jedenfalls bzgl. Taktung). Das ist insbesondere bei kälteren Außentemperaturen der Fall. Anders in der Übergangszeit, die WP wird die Energie nicht los und muss takten. Der Pufferspeicher hilft, die Taktung zu reduzieren. Ein richtig dimensionierter Pufferspeicher ist optimal, kleinerer als optimaler Pufferspeicher ist besser als keiner.

Bleiben noch weiter Pufferspeicher-Themen:

- Abtauen ... vermute mal, das gibt es bei 200l Pufferspeicher + anteilig Fbh kein Problem

- EVU Sperrzeiten ... werde ich mit 200l wohl nicht weit kommen

- sehr häufige Start/Stops sind langfristig wohl kaum gut ... gibt es ein min Laufzeit, die eingehalten werden sollte? Mit meiner überschlägigen Rechnung eingangs komme ich worst case auf 13min ... 

Bin selbst auch ein Fan Dinge zu optimieren. Mit welcher Software haben Sie die Dinge regelungstechnisch „auf die Spitze getrieben“? Haben Sie sich auf die WP via API „draufgesetzt“ oder parallel eigene Sensoren etc. intalliert?

Vielen Dank nochmal für die schnelle und ausführliche Antwort. Freue mich auf die nächste …

Viele Grüße

Rc1

[Guennie · Accepted solution]

Hallo,

fangen wir mit dem ersten Thema an, die notwendige WP-Leistung.

Hier hast folgendes Thema - Schritt für Schritt aufgeschlüsselt:

45.000kWh/a bedeuten eine Heizlast von ca. um die 21,1kW (deswegen auch der aktuelle 21kW Gaskessel)

35.000kWh/a bedeuten eine Heizlast von ca. um die 16,4kW

31.500kWh/a bedeuten eine Heizlast von ca. um die 14,8kW

Da eine WP im optimalen Fall (wenn keine EVU Sperre benötigt wird) auf ca. 80% dieser Heizlast ausgelegt werden sollte:

(bei 35.000kWh/a) 16,4kW --> optimale WP-Leistung von 13,2kW

(bei 31.500kWh/a) 14,8kW --> optimale WP-Leistung von 11,8kW

Mit EVU Sperre:

bleibt man (bei 35.000kWh/a) auf den 16,4 kW bzw. (bei 31.500kWh/a) auf den 14,8kW optimale WP-Leistung.

Das Problem:

Die größte WP der 200er Serie, die 201.A16 liefert im WP-Betrieb bei 7°C AT maximal 14,7kW, und bei 2°C AT maximal 11,2kW 

Bedeutet:

Bei Verbrauch von 31.500kWh/a ist die 201.A16 eigentlich "fast schon zu klein" um selbst ohne EVU-Sperre das Haus beheizen zu können.  Der Dauerbetrieb fängt bereits bei +5,5°C an, und der Bivalenzpunkt wird schon bei  -7°C AT erreicht. Ist zusätzlich die EVU Sperre notwendig......ist die 201.A16 mit ziemlicher Sicherheit zu klein.

Bei Verbrauch von 35.000kWh/a ist die 201.A16 definitiv auch ohne EVU Sperre zu klein. Es muss mit den Durchlauferhitzern zu bald zu gebessert werden. (erhöhter Stromverbrauch durch Durchlauferhitzer)

Der Dauerbetrieb fängt bereits bei +6,2°C an, und der Bivalenzpunkt wird schon bei  -3°C AT erreicht

Bei Verbrauch von 45.000kWh/a ist die 201.A16 ohnehin viel zu klein. Es muss mit den Durchlauferhitzern sehr bald zu gebessert werden. (noch mehr Stromverbrauch durch Durchlauferhitzer)

Der Dauerbetrieb fängt bereits bei +8°C an, und der Bivalenzpunkt wird schon bei +2°C AT erreicht

Wenn ich die Kurven jetzt so sehe - was ich persönlich machen würde:

Bevor ich hier mich mit dem Thema WP-Einbau befasse, würde ich mich vorher mal mit dem Thema energetische Modernisierung des Hauses auseinandersetzen, denn:

45.000kWh/a auf 290qm :  bedeutet das einen Energieverbrauch von 155kW / qm/a  --> Energieeffizienz (E)

35.000kWh/a auf 290qm :  bedeutet das einen Energieverbrauch von 121kW / qm/a  --> Energieeffizienz (D)

31.500kWh/a auf 290qm :  bedeutet das einen Energieverbrauch von 109kW / qm/a  --> Energieeffizienz (D)

denn solltest Du zb. in den nächsten Jahren, nach dem Einbau der WP das Haus zb. auf Energieeffizienz (C) modernisieren, ist die 201.A16, die derzeit durchaus sehr knapp - bis etwas zu klein ist, plötzlich zu groß, und dann ist wieder nichts gewonnen.......

Hierzu das Ganze mal im Leistungsdiagramm der 201.A16 eingezeichnet:

lg

Guennie

[Rc1]

Hallo Guennie,

recht vielen Dank. Hm, das ist eine ernüchternde Erkenntnis, sie hilft mir allerdings bei der Entscheidungsfindung. Ich werde mich also erstmal um das Thema Heizlast des Hauses kümmern.

Hoffe nur, dass mein derzeitiger Gaskessel solange durchhält.

Vielen Danke nochmal  für die schnelle und findierte Hilfe.

Gruß Rc1

[Guennie]

Hallo,

besser jetzt das Ganze genau auf diese Punkte überprüfen(lassen), als später draufkommen.........

Klar könntest jetzt zb. eine 201.A16 verbauen, und wenn es die WP nicht mehr schafft, mit Gas anstelle mit den Elektroheizregistern die fehlende Energie ergänzen......nur das wäre (gerade in einer Zeit wo man möglichst vom Gas wegkommen sollte) letztendlich - sehr kurzfristig - und am Ziel vorbei gedacht.........denn dann hast nur das Problem hinausgeschoben......denn wenn langfristig gesehen die Gastherme dann wirklich ihr Lebensende erreicht hat, und nicht mehr zum ergänzen verwendet werden kann......was dann ? Eine neu Gastherme zur WP dazu hängen ?

Die "Eleganteste" und langfristig wirtschaftlich bessere Lösung ist sicher: als erstes überprüfen, wie das Haus Energietechnisch optimiert werden kann .... (eventuell mit Energieberater). Somit die energietechnische "Ausgabenseite" sich mal anzusehen, was hier wirtschaftlich Sinn macht, und wo hier der größte "Hebel" vorhanden ist.....und erst wenn das in Ordnung ist, macht es wirklich Sinn die WP genau auf den dann noch verbleibenden Energiebedarf auszulegen......dann sparst sogar doppelt:

Erstens kannst Du dann ziemlich sicher eine kleinere und somit günstigere WP verwenden, die zweitens dann weniger Heizenergie liefern muss, und somit klarer Weise auch weniger Strom benötigt...... 

zb. haben wir bei einer Bekannten von mir ( dort wurde ebenfalls auf  WP umgestellt ) bei der Planung im Vorfeld festgestellt, das bei ihrem älteren-Haus die oberste Geschoßdecke bisher nicht gedämmt war. Wurde vorher durchgeführt, war nicht einmal mit sehr hohen Kosten verbunden - die Energieeinsparung war jedoch entsprechend hoch, und konnte in der Folge bei der WP-Auslegung berücksichtigt werden......

lg

Guennie