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Wie Prüfe ich eine Anlage mit Wärmepumpe?

Folgende Teile werden benötigt:

  • 1x SCH.E.I.D.L Energy Controller Basispaket Mess-Datenlogger incl. 4 V2A-Temperaturfühler EAN: 4 260376 260019
  • 1x S0-Zähler-Adapter: 4 260376 260040
  • 1x Netzwerkanschlussdose evtl mit Internet-Fernzugang im Heizungskeller
  • 1x Laptop, PC, Tablet oder Smartphone mit Netzwerkzugang
  • Bei Bedarf: weitere V2A-Temperaturfühler: 4 260376 260026
  • Bei Bedarf: weitere S0-Zähler-Adapter: 4 260376 260040
  • Bei Bedarf: Puffer-Temperaturfühler 3-fach: EAN: 4 260376 260071

Die wichtigsten Messpunkte können mit dem Basispaket und einem S0-Zähler-Adapter erfasst werden:

  • IC1: S0-Zähler-Adapter um den Stromverbrauch der Wärmepumpe zu erfassen
  • T1: V2A-Temperaturfühler am Heizkreis Vorlauf-Rohr, der heißere, aus der Wärmepumpe heraus
  • T2: V2A-Temperaturfühler am Heizkreis Rücklauf-Rohr, der kühlere, in die Wärmepumpe hinein
  • T3: V2A-Temperaturfühler am Warmwasser
  • T4: V2A-Temperaturfühler Aussentemperatur Luft-Wärmetauscher

In kleineren Anlagen z.B. für Einfamilienhäuser ist oft zusätzlich die Warmwasserversorgung mit einem kleinen Speicher in der Wärmepumpe integriert. Die Anschlüsse für den Vor- und Rücklauf gehen direkt über den Heizkreis zu den Heizkörpern.

Bei Luft/Wasser Wärmepumpen ergibt sich der Temperaturhub durch die Temperaturdifferenz zwischene T4 Aussen- Lufttemperatur zu T1 Heizkreis-Vorlauf Wassertemperatur. 

Soletemperatur erfassen

Bei Wärmepumpen auf Wasser/Wasser Basis die Grundwasser, Oberflächenwasser, Erdwärme oder Abwasser nutzen sollten auch die Temperaturen im Solekreislauf erfasst werden.
Der Temperaturhub ergibt sich aus der Temperaturdifferenz zwischen T5 Sole Vorlauf-Wassertemperatur zu T1 Heizkreis-Vorlauf Wassertemperatur.

Zwei als Zubehör erhältliche zusätzliche V2A-Temperaturfühler zeichnen den Sole-Vor- und Rücklauf auf:

  • T5: Sole-Vorlauftemperatur
  • T6: Sole-Rücklauftemperatur

Elektrisches Nachheizen erfassen

Hat Ihre Wärmepumpe einen el. Heizstab in der Warmwasserbereitung, oder ein el. Heizregister in den Lüftungs-Ausgängen - dann macht es durchaus Sinn deren Betriebszeiten und Strombedarf zu ermitteln. Je nach Einstellung können diese Nachheizungen durch die hohe Anschlussleistung enorme Stromkosten verursachen (und somit die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe massgeblich Richtung 1 verschlechtern) - oder sie fallen durch extrem kurze und seltene Betriebszeiten kaum ins Gewicht.

 

  • IC2: S0-Zähler-Adapter um den Stromverbrauch der Nachheizung zu erfassen 

Wärmemengenzähler

Sind in der Anlage bereits Wärmemengenzähler mit Impulsausgang vorhanden, bzw. sind Sie bereit diese nachträglich einzubauen? Mit dem als Zubehör erhältlichen S0-Zähler-Adapter können Sie Impulse aufzeichnen. Dies ermöglicht Ihnen einen völlig andere Sicht auf die Anlage aus der Perspektive der Energie und somit der daraus entstandenen Kosten. 

  

  • IC3: S0-Zähler-Adapter für Wärmemengenzähler Warmwasserverbrauch
  • IC4: S0-Zähler-Adapter für Wärmemengenzähler Heizungsverbrauch

Warmwasser-Speicher (Puffer) 

Mit dem als Zubehör erhältlichen Puffer-Temperaturfühler können besonders komfortabel und aussergewöhnlich genau Puffer-Speicher vermessen werden:

  • P1-T1 (oben), P1-T2 (mitte) und P1-T3 (unten):
    Heizungspuffer mit 3-fach Puffer-Temperaturfühler

Verkabelung

Die Fühler werden abhängig von Ihrer Lage in den Räumen der Anlage an bis zu 4 Bussen in Ketten eingesteckt. In dem Bild unten wurden als ein mögliches Beispiel alle 10 Fühler über 3 Busse (schwarze Linien) mit dem Controller verbunden:

Leistungszahl (COP) der Wärmepumpe berechnen

Ein zentrales Qualitätskriterium ist die Leistungszahl der Wärmepumpe, oft von den Herstellen als COP angegeben. Diese ist eine Momentaufnahme und abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Wärmepumpe. Massgeblich Einfluss hat:

  • die Konstruktion der Wärmepumpe selbst
  • die Konstruktion und der Montageort der Wärmetauscher
  • die aktuelle Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle (Aussenluft oder Sole) und der Nutzung (Warmwasser und Heizungsvorlauf). Je geringer diese Differenz, desto höher die Leistungszahl
  • die mit einem Wärmemengenzähler gemessene verbrauchte Wärmeleistung
  • die mit einem Stromzähler gemessene aufgenommene Leistung

Die momentane Leistungszahl lässt sich durch das Verhältnis der aktuell erzeugten Wärmeleistung (in kW th.) zum Strombedarf (in kW el.) berechnen. Dabei werden Speicherverluste durch einen evtl. eingebauten Puffer/Speicher als Wärmeleistung mitgerechnet, der Wärmemengenzähler sollte also vor dem Puffer installiert sein. Der Stromverbrauch des Heizstabes wird mit zur Wärmepumpe addiert, der Stromzähler erfasst also die Wärmepumpe und den Heizstab. 

Im Beispiel oben wäre die Berechnung dann:

Leistungszahl =
Wärmeleistung / Stromleistung = 
(Warmwasserleistung + Heizleistung) / (Wärmepumpenleistung + Heizstableistung) =
(IC3 + IC4) / (IC1 + IC2)

Achtung: Die Berechnung ist nur möglich wenn die Wärmepumpe oder der Heizstab in Betrieb sind und somit aktuell Strom verbrauchen. Wenn z.B. im Nachlauf noch Wärme entsteht aber kein Strom mehr verbraucht wird, wäre bei der Berechnung der Nenner des Bruchs 0 und die berechnete Leistungszahl somit ungültig.

Arbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe berechnen

Das zentrale Qualitätskriterium einer kompletten Anlage ist die Jahresarbeitszahl über ein komplettes Kalenderjahr. Diese fasst den gesamten Betrieb über ein Jahr zusammen und entsteht aus:

  • der gesamten erzeugten Wärme in einem Jahr
  • dem insgesamt verbrauchten Strom in einem Jahr
  • der Leistungszahl
  • der "härte" des Winters, also des Heizbedarfs 

Die Jahresarbeitszahl lässt sich durch das Verhältnis der gesamt erzeugten Wärme (in kWh th.) zum verbrauchten Strom (in kWh el.) eines Jahres berechnen.

Im Beispiel oben wäre die Berechnung dann:

Jahresarbeitszahl =
Wärmemenge / Stromverbrauch =
(Warmwasserwärme + Heizungswärme) / (Wärmepumpenverbrauch + Heizstabverbrauch) =
(IC3 + IC4) / (IC1 + IC2)

Ein hervorragender Artikel zu den Hintergründen der Leistungs- und Arbeitszahl findet sich in der Wikipedia hier

Mehr Details zum Nutzen des Monitoring und typischen Fehlerquellen in Wärmepumpen-Anlagen finden Sie in unserem Artikel hier 

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