Unser Haus wird mit einer Wärmepumpe geheizt. Nachdem es jetzt so langsam Winter wird und die Wärmepumpe nun was zu arbeiten hat, kann ich mich endlich auch dem Thema Optimierung der Wärmepumpe widmen. Im Internet liest man ja die dollsten Horrorstories wie Wärmepumpen nach der Hausübergabe eingestellt sind und was sie dann so an Strom verbrauchen.

Bei unserem KfW55 Haus kommt eine Buderus Logatherm WPL 6IK mit einer Heizleistung von 6kW zum Einsatz. Dem ganzen steht ein Warmwasserspeicher Logalux SH300 EW zur Verfügung. (Dank Solarvorbereitung ist der größer als normal)

Zur Unterstützung der Heizung an kalten Tagen und damit zur Stromeinsparung ist mittlerweile der Kaminofen in Betrieb, ein Justus Faro Plus mit Speicherstein und 7 kW Heizleistung.

Zusätzlich ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung WRG 400BP von Schwörer verbaut.

Jetzt gilt es erst einmal den bisherigen Verbrauch zu ermitteln. Kurz nach dem Einzug habe ich dazu angefangen beim Energieversorger die Zählerstände monatlich zu erfassen, um überhaupt zu wissen wie sich der monatliche Verbrauch entwickelt.

Da im Oktober die Heizung in Betrieb genommen worden ist, ist dort ein deutlicher Sprung im Monatsverbrauch zu verzeichnen und die kalten Tage kommen erst noch. Also gilt es jetzt mögliches Optimierungspotential auszuloten.

Bisher bin ich mit der Heizung zufrieden. Seit der Inbetriebnahme läuft sie fast fehlerfrei, einzig ein Temperatursensor meldet einen Fehler beim abtauen, aber bisher tritt der Fehler nur sporadisch alle paar Wochen auf und wird dem Kundendienst gemeldet und gut ist.

Allerdings soll im Bereich Heizung laut diversen Beiträgen im Internet einiges an Optimierungspotential vergraben sein, deswegen die voraussichtlich etwas langwierigere Aktion der Datenerfassung und eventuell Optimierung der Heizung.

Im Haus ist es mir aktuell eher zu warm, meiner Frau eher zu kühl. Morgens haben wir bei den aktuell leicht frostigen Außentemperaturen von ca. -3°C nachts knapp ca. 21,5°C Innentemperatur im Erdgeschoss. Allerdings habe ich dort die Heizungsregler alle nur zwischen 15 und 20 °C stehen. Nur im Obergeschoss in den beiden Kinderzimmern und den beiden Bädern ist die Temperatur laut Regler auf 23-24°C eingestellt. Wobei die Gradangaben auf den Reglern laut dem Installateur eh nur Schall und Rauch sind und nichts mit der wirklichen Temperatur zu tun haben.

Im Tagesverlauf steigt die Raumtemperatur dann je nach Witterung und Kochverhalten im Erdgeschoss auf 22-24°C an. (Mir ist´s dann zu warm, meine Frau findet´s angenehm)

Jedenfalls funktioniert damit die Wärmerückgewinnung und die Isolierung des Hauses schon mal wie erwartet.

Um überhaupt zu ermitteln, wie warm es die Heizung prinzipiell kriegt, habe ich im Arbeitszimmer den Heizungsregler voll aufgedreht und die Rollläden runtergelassen um äußere Einflüsse zu eliminieren.

An die Heizungsdaten zu kommen ist da schon schwieriger, aber die Buderus WPL 6IK hat einen USB-Anschluß über den die Daten abgerufen werden können. Allerdings muß um da ranzukommen  die vordere Abdeckung demontiert werden, der USB-Anschluß ist dann unten an der Steuerungsplatine. Der Einfachheit halber, da ich nicht jedes mal die Abdeckung demontieren will, habe ich dort ein USB-Verlängerungskabel angeschlossen und nach außen geführt. So sieht das dann aus...

Über den USB-Stick (ich habe nen älteren mit FAT32 formatierten angeschlossen) können dann laut Anleitung die Einstellungs- und Verbrauchsdaten der Heizung abgerufen werden.

Die Einstellungsdaten werden in einer CSV-Datei auf dem USB-Stick gespeichert. Die kann man dann mit Excel aufrufen. So sieht das dann aus:

Zum anderen spuckt die Heizung auf dem USB-Stick eine dta-Datei aus in der die Verbrauchswerte der letzten 48h gespeichert sind. Die Buderus ist zum Glück eigentlich eine Alpha-Innotec-Heizung für die es ein entsprechendes Programm gibt um die Heizungsdaten auszuwerten. Das Programm findet ihr hier: https://sourceforge.net/projects/opendta/

Mit diesem kann man dann die relevanten Verbrauchsdaten auswerten, welche grafisch aufbereitet werden.

Jetzt beginnt quasi der Fleißpart. Ich werde nun eine Weile jeden Tag die Daten der Heizung per Stick abziehen um sie analysieren zu können. Opendta bietet hier sogar die Möglichkeit die Daten als csv auszugeben, so sollte es mir möglich sein zuerst einmal die Verbrauchsdaten im Istzustand zu analysieren. Außerdem muss ich mich jetzt erst mal mit dem Handbuch der Heizung und den diversen Abkürzungen und Werten vertraut machen, was wohl auch eine Weile dauern wird.

Nachdem ich die Heizungsdaten jetzt eine Weile mitnotiert habe, beginnt jetzt die Optimierung.

Als erstes sollen unsinnige, falsche oder ineffiziente Einstellungen identifiziert und eliminiert werden.

E-Zuheizer

Damit das Wasser bei niedrigen Temperaturen noch warm wird, verfügt die Heizung über einen Heizstab, der bei Unterschreitung einer Mindesttemperatur (mittel am Vortag) zugeschaltet wird um die Wärmepumpe zu unterstützen. Das Zuheizen sollte soweit als möglich vermieden werden, da es Strom ohne Ende frißt. Vor allem haben wir zur Unterstützung an kalten Tagen ja den Kaminofen mit dem wir unterstützen können, folglich bräuchten wir den Zuheizer gar nicht.

Im Auslieferungszustand ist die Temperatur ab der der Zuheizer zuschaltet auf -2°C eingestellt. Viel zu hoch wie ich finde, damit sind hohe Stromrechnungen fast schon garantiert. Um den Zuheizer quasi abzuschalten, habe ich den Wert auf -15°C gesetzt, damit sollte der Zuheizer nur noch im Extremfall anspringen.

Eine weitere kritische Einstellung ist die, dass die Heizung so eingestellt ist, dass sie im Störungsfall der Wärmepumpe ausschließlich mit dem E-Zuheizer heizt. Prinzipiell eine Gute Sache, da man im Störungsfall trotzdem Warmes Wasser hat, aber andererseits war bei uns die Wärmepumpe schon auf Fehler, hatte sich abgeschaltet und keiner hat es bemerkt. Die Heizung steht in Keller, wo man nicht jeden Tag hinkommt und vordergründig ist das Haus warm und das Wasser auch... So haben wir schon 21 Stunden lang den Zuheizer bemüht ohne es überhaupt zu merken. Folglich wurde die Einstellung umgestellt und der Zuheizer bleibt im Fehlerfall jetzt aus. Bei nem größeren Fehler kann ich den Zuheizer wieder zuschalten, aber so merke ich wenigstens wenn es eine Störung gibt ohne jeden Tag die Heizung kontrollieren zu müssen.

Maximale Abtauungszykluszeit

Die maximale Abtauungszykluszeit zwischen 2 Abtauungsvorgängen findet sich in einer Tabelle in der Anleitung und ist Wärmepumpenspezifisch. Laut Anleitung sollte die bei unserem Modell auf 60 Minuten eingestellt sein. Der Installateur hat die Zeit aber auf 90 Minuten eingestellt, was nicht der Herstellervorgabe entspricht.

Die Datenerfassung ergibt einen Stromverbrauch von ca. 20 kWh pro Tag, den wir im Moment verheizen. Nachdem die generellen Einstellungen optimiert sind ist daher die Heizkurve dran. Zuerst einmal wird die Heizkurve per Parallelverschiebung jetzt soweit runtergefahren, dass die Solltemperatur im Haus noch gerade so erreicht wird. Dies führt zu einem gleichmäßigeren Durchfluss ohne dass die Raumthermostate regeln müssen, denn die kennen bei der Heizung nur 2 Zustände an oder aus. Überlässt man die Regelung den Raumthermostaten führt das zu relativ häufigen Pumpenstarts, wohingegen bei einem gut austarierten System eher die Heizung regelt und die Heizkreise gleichmäßig durchströmt werden. Auch bei uns startet die Wärmepumpe ca. 30 mal am Tag.

Zum Test habe ich die Parallelverschiebung mal auf -4,5 K gesetzt - ein minimal zu niedriger Wert, aber in Opendta sieht man deutlich was das bewirkt.

Da der Wert zu niedrig war, geht´s jetzt wieder mit einer Parallelverschiebung von -1 K weiter. Außerdem habe ich durch den Austausch mit einem anderen Schwörer Kunden mit derselben Heizung gelernt, dass der Endpunkt der Heizkurve von 38°C bei uns viel zu hoch ist. Laut Foren und  der Anleitung der Heizung ist der anzustrebende Wert bei Fußbodenheizungen 30°C Vorlauftemperatur bei -20°C Außentemperatur. Daher habe ich den Endpunkt jetzt auf 30°C gesetzt und die Parallelverschiebung auf -1 K und teste weiter.

Nachdem mittels der Parallelverschiebung eine Temperatur gefunden ist, mit der es im Gebäude gerade noch warm wird (bei uns zwischen 21,5°C und 23°C), habe ich die Raumregler wieder heruntergeregelt. Die Wärmepumpe verbraucht jetzt nach der ersten Optimierungsphase ca. 20-30% weniger Strom ohne dass man von den Temperaturen, im Vergleich zu vorher, etwas merkt.

Aktuell ist die Heizkurve auf 29°C Endpunkt, 0 K Parallelverschiebung und 1,5 K Hysterese eingestellt. Die Wärmepumpe startet jetzt statt 25-30 mal nur noch 5-7 mal pro Tag, womit ich erst einmal zufrieden bin.

Im ersten Jahr nach der Optimierung liege ich nun bei 3750 kWh/Jahr und liege damit genau in der Herstellervorgabe für Niedrigtemperaturheizungen. Allerdings kam in der Übergangszeit häufiger der Fehler 724. Der bedeutet, dass nicht genügend Energie (sprich heißes Wasser) für den Abtauvorgang vorhanden ist. Der Plan war davor die Heizung grob einzustellen und das Feintuning dann per Raumregler zu machen, aber in der Übergangszeit ist das eine Sackgasse. Also geht die Optimierung weiter...

Mittlerweile sieht der "Herzschlag" der Heizung so aus im Vergleich zum Ausgangsbild sieht man einen überdeutlichen Unterschied. Zum Vergleich nochmal der unoptimierte Ausgangszustand.

Ich versuche mal zu erklären, was man auf den beiden Bildern sieht und warum ich das geändert habe:

• Der wohl auffallendste Unterschied ist das Regelverhalten der Heizung. Im Ausgangszustand in dem wir das Haus übergeben bekommen haben, sprang die Heizung relativ oft für ganz kurze Zeiträume an. Das hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass das ziemlich auf die Lebensdauer der Heizung geht. Der Kompressor ist für ca. 100.000 Starts ausgelegt, je mehr Starts also (das ist jedes mal wie ein Kaltstart im Auto) umso kürzer die Lebenszeit des Kompressors und ganz nebenbei ist der Verbrauch dadurch höher, man hat zu der kürzeren Lebenszeit also noch höhere laufende Kosten. Das ganze ist also in zweierlei Hinsicht ungünstig.
• Der zweite größere Unterschied ist das allgemeine Temperaturniveau der Heizung, sprich die Rücklauftemperatur. Aktuell so um die 25°C, im Auslieferungszustand so um die 30°C. Und höhere Temperaturen bedeuten eben auch höhere Kosten, deswegen ist eine Änderung sinnvoll, sprich die Heizkurve soweit anzupassen, daß die gewünschte Raumtemperatur gerade noch so erreicht wird. Das erreicht man indem alle Einzelraumregler voll aufgedreht werden und der Durchfluß in den Heizkreisen dann so an den Stockwerksverteilern angepaßt wird, dass der Durchfluss an warmem Wasser gerade noch so reicht die Zieltemperatur im Raum zu erreichen.
• Der dritte Unterschied ist der am schwersten zu erkennende, man sieht ihn erst, wenn man sich den Temperaturverlauf innerhalb der Heizphasen sehr genau ansieht. Der Anstieg der Rücklauftemperatur. Der sollte eine Weile auf sich warten lassen - das Wasser muss ja erst mal durch sämtliche Heizspiralen durch und das dauert so 5-8 Minuten, je nach Länge der Heizkreise. Erfolgt der Anstieg früher, oder wie auf den Vergleichsbildern im Ausgangszustand, so spricht man vom hydraulischen Kurzschluss. Diesen sollte man beheben. In meinem Fall war es das Überströmventil in der Heizung selbst, das die Wurzel des Übels darstellte. Das soll eigentlich sicherstellen, dass ein Volumenstrom auch dann stattfindet, wenn alle Einzelraumregler zu sind. Bei mir sind sie ja jetzt offen, deswegen habe ich das Überströmventil komplett geschlossen, da das Wasser ja permanent zirkuliert. Und siehe da, man sieht, dass das Wasser jetzt wirklich durch die Heizkreise fließt... Gleichzeitig ist das die tiefgreifendste Änderung!

Eine weitere wichtige Änderung betrifft die Kopplung zwischen Heizung und Lüftung. Im Ausgangszustand ist die Heizung mit der Lüftung gekoppelt, so dass das Heizregister in der Lüftung durchströmt wird und somit die angesaugte Aussenluft anwärmt. Allerdings wird das ganze über ein normales Ventil gesteuert, welches auch sonst verwendet wird und nur die Stellung auf oder zu kennt. Die Steuerung der Lüftung versucht zwar das Ventil mit Öffnunggraden von 0 - 100 % anzusteuern, allerdings ist das beim verbauten Ventil vergebene Liebesmüh. Das Ventil ist immer voll geöffnet sobald man die Lüftung auf Winterbetrieb stellt. Die volle Öffnung führt aber dazu, daß das Heizungswasser relativ schnell abkühlt, was wiederum zum unerwünschten Takten der Heizung führt. Testweise habe ich das Ventil wieder geöffnet, das sieht dann so aus:

Bringen tut das ganze übrigens nichts, die Raumtemperatur verändert sich durch das Öffnen des Ventils nicht merklich. Daher ein wichtiger Tipp: Die Kopplung zwischen Heizung und Lüftung unbedingt ausschalten, falls dasselbe Ventil verbaut ist wie bei mir, das ganze kostet nur Geld. Das Ventil sieht so aus: