Fachwissen

Optimierung von Heizung und Warmwasserbereitung

Ist eine Anlage fertig installiert, wird sie nach der Abnahme durch die Bauleitung an die Benutzer übergeben. Doch wie kann die optimale Funktion der Haustechnikinstallation gewährleistet werden?

 

Oft ist festzustellen, dass nicht alle Anlagenteile optimal aufeinander abgestimmt sind. So auch in dem hier als Muster begutachteten Objekt. Ein Mehrfamilienhaus mit Eigentumswohnungen in gehobenem Standard und mit modernster Haustechnik ausgerüstet, wurde im Nachhinein auf dessen Energieeffizienz und optimierte Funktion hin überprüft. Dabei wurde Verbesserungsbedarf festgestellt.

 

 

 

Einige Bewohner bemängelten bei Heizung und Warmwasser mangelnder Komfort. Das Warmwasser hatte vereinzelt arge Temperaturschwankungen und bei der Heizung wurden Unter- aber auch zeitweilig Übertemperaturen der Räume reklamiert. Beim Warmwasser hatten die herangezogenen Fachleute vorerst keine befriedigende Lösung zu bieten und bei der Heizung wurde die Heizkurve verstellt. Doch beides hat nicht wirklich geholfen.

Drei Schwerpunkte im Fokus

Nach diversen Messungen und Beurteilungen der installierten Anlageteile, wurden drei Schwerpunkte zur Verbesserung des Betriebs gefunden:

  1. Die hydraulischen Abgleiche pro Wohnung sowie der Fussbodenheizung waren nicht genug sorgfältig vorgenommen worden. Die berechneten Massenströme waren nicht korrekt eingestellt und dazu fand man auch falsch verdrahtete Thermostatenventile in den Wohnungen.
  2. Der Heizungsspeicher wurde nicht nach dem Stand der Technik im System eingebunden.
  3. Die Ladeleitung des Warmwasserspeichers vom externen Plattentauscher war ungünstig angeschlossen. Der Stutzen darf nicht zu weit oben am Speicher sein.

Der Reihe nach:

Die korrekten hydraulischen Abgleiche regeln die geforderte Temperatur der Wohnung bzw. der Räume. Die Thermostatenventile sollen nur bei zusätzlichem Fremdwärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung oder sonstiger interner Wärmequellen regeln. Die korrekte Einregulierung des Massenstroms sorgt für eine kontinuierliche Temperatur, welche bei gleichbleibendem Volumenstrom durch die Heizkurve bestimmt wird. Werden die hydraulischen Abgleiche nicht sorgfältig gemacht, werden Wohnungen zu knapp beheizt oder überheizt. Der Mieter oder Wohnungsinhaber reklamiert und versucht mit Änderungen am Raumthermostaten die Temperatur zu verändern. Sind, wie im vorliegenden Fall, die Ventile auch noch falsch angeschlossen, erhält er das gewünschte Resultat nicht. Der herbeigerufene Heizungsinstallateur versucht zur raschen Reklamationserledigung durch eine Anpassung der Heizkurve das Problem zu lösen, sprich mehr Wärme abzugeben. Das führt dazu, dass die Heizleistung steigt und in überwärmten Zimmern die Thermostatenventile regeln oder noch schlimmer, die Fenster geöffnet werden. Die Anlage läuft noch mehr aus dem Ruder, Theorie und Praxis sind im Ungleichgewicht. Im vorliegenden Fall wurden dank der Hartnäckigkeit eines externen Fachmanns die falsch verdrahteten Thermostatenventile überprüft und nachträglich korrekt angeschlossen. Der korrekte hydraulische Abgleich ist immer die Voraussetzung einer effizienten Wärmepumpenanlage für zufriedene Kunden.

Bei Anlagen mit Parallelpufferspeichern ist es wichtig, dass diese in Dreipunkt angeschlossen werden. Dadurch wird bei Wärmeanforderung die Heizleistung direkt auf die Fussbodenheizung geführt und der Überschuss in der Teillastphase in den Speicher geladen. Der Vorteil dabei liegt im Temperaturverlauf: Bei einem Vierpunktanschluss wird zuerst die Ladung in den Speicher geleitet. Es kann je nach Pufferspeichervolumen bis 60 Minuten dauern, bis die Vorlauftemperatur auf das Wärmeabgabesystem annähernd die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe erreicht. In diesem Fall wird mit höheren Wärmepumpenvorlauftemperaturen (höhere Heizkurve) als erforderlich gefahren.  Dies führt zu einem Mehrverbrauch elektrischer Energie. Die Senkung der Heizkurve um 1°C ergibt eine Einsparung von 2% Elektroverbrauch am Kompressor der WP.

Bild 1: Bei der immer noch verwendeten 4-Punktanbindung geht der Ladevorgang immer zuerst durch den Speicher

Bild 2: Während der Ladung des Speichers bei der 4-Punktanbindung dauert es eine Zeit bis die Temperatur am Vorlauf zur Fussbodenheizung entsprechend steigt

Bild 3: Bei der 3-Punktanbindung wird während der Wärmeanforderung ein Teilstrom direkt auf die Fussbodenheizung geführt und der Speicher im Nebenbetrieb geladen

Bild 4: Entladung des Speichers bei abgeschalteter Wärmepumpe

Warmwasserspeicher

Bei der Speicherung von erwärmten Trinkwasser muss die Schichtung im Speicher genau geplant werden. Wird die Ladeleitung über einen externen Plattentauscher zu weit oben in den Speicher geführt, durchmischt sich die Reservezone sehr stark. Während dem Ladevorgang kann kurzzeitig die Temperatur des im Ruhezustand schön eingeschichteten Wassers durch Turbulenzen beim Speicherausgang unter 40°C absinken. Wer genau in dieser Zeit zapft, bekommt zu kühles Wasser. Wird stattdessen die Ladung im Mittelbereich des Speichers über eine Lanze mit Öffnungen nach unten eingeführt, kann das System mit ca. 40°C angefahren werden und es findet keine Durchwirbelung des oberen Pufferspeichervolumens statt. Der Benutzer hat zudem immer genügend Warmwasser im Reservevolumen im oberen Teil des Speichers zur Verfügung, bis sich die Temperatur im ganzen Speicher auf 58°C hochgeschaukelt hat.

Eine konstante Ladetemperatur von > 55 °C mit einer Wärmepumpe ist regeltechnisch praktisch nicht möglich und würde bedingen, dass die Wärmepumpe immer an ihrer Einsatzgrenze betrieben wird.  Dieses würde zu deutlich verschlechterten Arbeitszahlen führen.

Bild 5: Wird der Ladestutzen beim Trinkwarmwasserspeicher zu weit oben eingeführt, wird das Reservevolumen durchmischt

Bild 6: Durch die Ladung des Trinkwarmwasserspeichers im mittleren Bereich bleibt das Reservevolumen im oberen Bereich ungestört