Ein wichtiger Einflussfaktor auf die Leistung der Wärmepumpe und somit auf die Jahresarbeitszahl ist die Vorlauftemperatur. Also die Temperatur des Heizungswassers, die im Haus verteilt werden soll. Je höher diese Tempratur ist, desto tiefer - also schlechter - wird die Jahresarbeitszahl (in der Grafik als SPF bezeichnet). Oft lässt sich die Vorlauftemperatur in einem Gebäude mit dem Austausch einiger Heizkörper bereits relevant reduzieren.
Nicht vergessen darf man hierbei, dass auch die Produktion von Warmwasser zum Händewaschen oder Duschen durch die Wärmepumpe die Jahresarbeitszahl negativ beeinflusst. Je mehr Warmwasser benötigt wird, umso stärker reduziert sich die Jahresarbeitszahl.
Auf der letzten Grafik "Heizarten im Vergleich" sieht man in blau die Werte für Heizungen, die traditionell nach Aussentemperatur gesteuert werden. Die grünen Werte stehen für Heizungen, die mit einer bedarfsgeführten Vorlauftemperaturregelung betrieben werden.
Wo finden Sie weitere Informationen?
- Vorträge rund um das Thema Heizen finden Sie auf unserer Website im Bereich Termine. Diese können kostenlos besucht werden. Melden Sie sich bitte für den Besuch an.
- Gedruckte Forschungsberichte als ausführliche Version (60.-€) oder als Zusammenfassung (10.-€) können über das Kontaktformular bei uns bestellt werden. Bitte geben Sie an, welche Version Sie möchten und an welche Adresse wir ihn senden dürfen.
Zum Schluss präsentieren wir Ihnen unterschiedliche Artikel aus verschiedenen Medien, die Sie vielleicht interessieren könnten. Die Quellen sind jeweils in der Datei integriert zu finden.
Wir wünschen viel Spass beim Lesen.
Effizienz maximieren und Betriebskosten minimieren
Selg Haustechnik GmbH aus Meersburg präsentierte am 20.6.24 die Ergebnisse ihrer Studie. Untersucht wurde über einen Zeitraum von knapp 3 Jahren, wie sich die Effizienz von Wärmepumpen durch intelligente Kombination von guter Wärmepumpentechnik mit ausgeklügeltem Smart Home System noch weiter steigern lässt.
Viele unserer Kunden haben uns für dieses Projekt Zahlen ihrer Wärmepumpen und ergänzende Angaben zu ihrem Heizsystem zukommen lassen. Dafür bedanken wir uns ganz herzlich.
Die nebenstehende Grafik mit dem Titel "Alter der Gebäude und SPF" zeigt in der Waagrechten, dass die Gebäude zwischen 1583 und 2007 gebaut wurden. Die blauen Punkte darüber zeigen die gemessene Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen in den einzelnen Häusern.
Die Tendenzlinie in Orange zeigt, dass die Jahresarbeitszahl höher wird, je später das Gebäude gebaut wurde. Doch ist diese Kombination als Schlussfolgerung wirklich richtig?
Es ist gut zu erkennen, dass ein sehr altes Haus (1583 gebaut) im Vergleich mit einigen viel jüngeren Häusern, mit 3,35 eine annehmbare Jahresarbeitszahl liefert. Also, woran könnte es noch liegen, dass die Zahlen sich so verhalten, wie in folgender Grafik zu sehen?
Ein direkter Vergleich von zwei Anlagen, die nach gut einem Betriebsjahr von Aussentemperatursteuerung auf bedarfsgeführte Vorlauftemperaturregelung umgestellt wurden, zeigt, dass durch den Einsatz dieser Technik zusätzlich bis zu 25% Energie eingespart werden können.
Die Quintessenz aus unserer Präsentation mit dem Fachpublikum sind:
- Es braucht eine engere Zusammenarbeit zwischen Wärmepumpen- und Smart-Home-Herstellern
- Es braucht einfache Schnittstellen.
- Durch die Kombination von Smart-Home und Heizung lassen sich Fehleinstellungen vermeiden.
- Der Warmwasserbedarf dürte einen größeren Einfluss auf die Effizienz der Wärmepumpe haben als bisher angenommen.
Die Firma Selg Haustechnik wird weitere Datenerfassungen und -auswertungen vornehmen. Geplant sind dabei folgende Schwerpunkte:
- Auswirkungen vom effektiven Warmwasserverbrauch auf die Effizienz der Wärmepumpe
- Vergleiche vom Verbrauch der Heizung vor und nach der Sanierung bei Umstellung von Öl- oder Gasheizungen auf Wärmepumpen.
Regelungsoptionen für Heizungen
Außentemperatursteuerung
Bei der witterungsgeführten Temperaturregelung der Heizung bleibt die Raumtemperatur erst einmal außen vor, denn hier richtet sich die Leistung der Heizung nach der Außentemperatur. Je niedriger letztere ist, umso mehr Leistung muss die Heizung bringen. Die Vorlauftemperatur einer optimal eingestellten Heizkurve ist so hoch eingestellt, dass sie bei ungünstigsten Wetterbedingungen, (Regen, Wind, Schnee) und bei nicht vorhanden sein von internen Wärmegewinnen, die Raumtemperatur auf dem gewünschten, zuvor eingestellten Wert halten kann. Wie hoch die optimale Vorlauftemperatur der Heizung bei verschiedenen Außentemperaturen ist, erkennt die Anlage aus der sogenannten Heizkurve. (Viessmann Climate Solutions SE 2024: o.S.)
Die Heizkurve definiert sich aus zwei Punkten. Der erste Punkt kommt aus der Kombination von der minimalen Auslegungsaußentemperatur (vgl. Kapitel 2.2.2) in Verbindung mit der Auslegungs-Vorlauftemperatur zustande. Der zweite Punkt ergibt sich aus der Heizgrenztemperatur und der Sockeltemperatur. Die Heizgrenztemperatur legt fest, bis zu welcher maximalen, durchschnittlichen Tagesaußentemperatur die Heizung arbeitet. Die Sockeltemperatur bezeichnet die Mindest-temperatur, die in das System abgegeben wird. (Viessmann Climate Solutions SE 2024: o.S.)
Die Voreinstellungen der Heizkurve sowie Parallelverschiebung sind sehr wichtig, um einen effizienten Betrieb der Heizung zu gewährleisten. Die minimalst mögliche Einstellung, die maximal auf das Gebäude angepasst ist, muss in Kleinarbeit über alle Temperaturbereiche eingestellt werden. Nur so kann die optimale Einstellung mit minimalstem Energieverbrauch bei maximalem Wärmekomfort erreicht werden. (vgl. Prinzing et al. 2019: S. 41)
Bei einer falschen Einstellung der Kurve leistet die Wärmepumpe selbst bei milden Außen-temperaturen mehr als nötig. Folglich steigt der Energieverbrauch und die Heizkosten steigen. Ist die Heizkurve stattdessen zu niedrig eingestellt, reicht die Heizleistung an kalten Tagen nicht aus und die Räume werden nicht richtig warm. (Viessmann Climate Solutions SE 2024: o.S.)
Ein Heizkörper- und Raumthermostat regulieren dabei ausschließlich den Durchfluss im entsprechenden Heizkreis aufgrund von interne oder externe Wärmegewinne. Die Vorlauftemperatur bleibt davon unberührt, die Heizung reduziert also die Vorlauftemperatur nicht. Es wird Wärme produziert, die nicht gebraucht wird – das führt zu unnötig hohen Verlusten und ineffizienterem Betrieb. In Extremsituationen, wenn wir z.B. draussen -10°C aber strahlenden Sonnenschein haben, ist dies im Vergleich mit dem Autofahren wie Vollgas geben und dabei die Handbremse ziehen. (Tiarda o.J.: o.S.)
Raumtemperaturregelung / Raumaufschaltung
Meist, wenn von Raumtemperaturregelung gesprochen wird, spricht man von einem Raum, der als Referenzraum bzw. Führungsraum genutzt wird. Dieser Raum bestimmt dann auch die Wärmemenge für die anderen Räume im Gebäude unabhängig von deren internen und externen Wärmegewinnen. Wenn wir also einen Referenzraum haben mit großen Fenstern, der nach Süden ausgerichtet ist, dann hat der an einem sonnigen Tag relativ schnell seine Soll-Temperatur erreicht. In der Folge werden auch die anderen Räume nur noch wenig oder gar nicht mehr beheizt. (Loeti 2018: o.S.)
Bedarfsgeführte Vorlauftemperaturregelung
Bei dieser Art der Regelung wird die Raumtemperatur jedes Raumes einzeln erfasst und mit der jeweiligen Raum-Soll-Temperatur verglichen. In Abhängigkeit des daraus resultierenden Wärmebedarfs wird die benötigte Vorlauftemperatur errechnet und an die Wärmeerzeuger-Anlage übermittelt. Daraus resultiert auch der etwas sperrige Begriff der bedarfsgeführten Vorlauftemperaturregelung. (Jagnow u. Wolff, 2009: S. 13).
Mit der bedarfsgeführten Vorlauftemperaturregelung wird Wärme von internen und externen Wärmequellen in den Räumen mit aufgenommen und in die Berechnung der Vorlauftemperatur einbezogen. Dadurch wird von der Heizung nur so viel Wärme produziert, wie auch benötigt wird. Ist es trotz Minustemperaturen draußen, im Haus warm genug, reduziert die Heizung die Vorlauftemperatur oder stellt ihre Arbeit vollständig ein. (DBT Digital Building Technology o.J.: o.S.) Dies ist in diesem Ausmaß ausschließlich mit Smart Home Technologie möglich.
