THZ Tecalor (LWZ Stiebel Eltron) Wärmepumpe -Optimierung und Erfahrungsaustausch

[Tom1000]

Wenn ich's wüsste, hätte ich nicht gefragt.

Tom1000 schreibt was von Stufe 2 und Stufe 3 - diese Einstellung finde ich bei mir nicht - ich hab im Handbuch allerdings unter "Fachmann", wie vier Beiträge weiter oben geschrieben, zwei Einträge bezüglich Pumpendrehzahl WW und Heizen gefunden. Ich habe aber momentan aus der Arbeit heraus a) keine Möglichkeit zu überprüfen, ob ich diesen Punkt verändern kann und b) ob das der richtige Ansatz ist, oder ob da irgendeine andere Pumpe innerhalb der WP gemeint ist.

Ich habe eine der ersten Anlagen. Die Einstellung I, II oder III kann man direkt an den Pumpenmotoren (Grundfos) vornehmen, sind aber ansonsten nicht weiter veränderbar. I ist der geringste Durchluss, III der höchste, entsprechend etwa 90W elektrischer Leistung.

Neue Anlagen haben "Hocheffizienzpumpen", die sind von der Anlage selbst geregelt (vermutlich Frequenzumrichter, da die Motoren Synchronmotoren zu sein scheinen) und passen die Fliessgeschwindigkeit stufenlos an, wenn ich das Prinzip richtig verstanden habe.

[Tom1000]

Ein geschlossener Wasserkreislauf, eine Pumpe, die mit wenig oder mehr Leistung ("Stufe") laufen kann - was wird das wohl für eine Auswirkung auf die Fließgeschwindigkeit des Wassers haben

Für mich ist das nicht so ganz trivial.

Du hast natürlich Recht. Geringere Fliessdauer gleich höhere Verweilzeit Gleich mehr Wärmeabgabe.

Aber: Wenn die VL Temperatur weitestgehend gleich bleibt, bedeutet höhere Fliessgeschwindigkeit auch eine höhere Wärmemenge, die ich in den Estrich leite. Leider habe ich in meiner Anlage noch keinen Wärmemengenzähler, sonst könnte ich den Zusammenhang besser erkennen.

[Stonemuc]

Ich habe eine der ersten Anlagen. Die Einstellung I, II oder III kann man direkt an den Pumpenmotoren (Grundfos) vornehmen, sind aber ansonsten nicht weiter veränderbar. I ist der geringste Durchluss, III der höchste, entsprechend etwa 90W elektrischer Leistung.

Neue Anlagen haben "Hocheffizienzpumpen", die sind von der Anlage selbst geregelt (vermutlich Frequenzumrichter, da die Motoren Synchronmotoren zu sein scheinen) und passen die Fliessgeschwindigkeit stufenlos an, wenn ich das Prinzip richtig verstanden habe.

Ah..da heben wir das ja - ich finde nämlich keine Einstellung bezüglich einer Pumpenstufe bei mir. Aber ist die bei euch mit den älteren Anlagen im "Fachmann" Modus? Oder frei Zugänglich im Heizen Menü? Ich möchte halt mal verifizieren, dass es bei meiner Anlage der enstprechend von mir oben erwähnte Punkt unter Fachmann sein könnte...
Um's Verständnis geht's mir nicht - das war mir schon immer klar - eventuell hatte ich meine Frage falsch formuliert.

[TheTrumpeter]

Ah..da heben wir das ja - ich finde nämlich keine Einstellung bezüglich einer Pumpenstufe bei mir. Aber ist die bei euch mit den älteren Anlagen im "Fachmann" Modus? Oder frei Zugänglich im Heizen Menü? Ich möchte halt mal verifizieren, dass es bei meiner Anlage der enstprechend von mir oben erwähnte Punkt unter Fachmann sein könnte...
Um's Verständnis geht's mir nicht - das war mir schon immer klar - eventuell hatte ich meine Frage falsch formuliert.

Bei der 404 sind die beiden Fachmann-Einträge die richtigen Parameter zum Ändern. WW solltest Du nach Aussage von Stiebel aber nicht angreifen, nur HK. Die Parameter findest Du auch in FHEM.

[BigNose82]

Du hast natürlich Recht. Geringere Fliessdauer gleich höhere Verweilzeit Gleich mehr Wärmeabgabe.

In vielen Foren, Artikeln und Ratgebern und vor vor allem in vielen Köpfen der Anwender, hält sich wacker der Glaube, dass die Vorlauftemperatur, Verweildauer im Rohr oder eine möglichst große Spreizung für die bestmögliche Beheizung eines Raumes verantwortlich seien. Wenn es zu kalt oder zu warm ist, "dann passt etwas mit deiner Vorlauftemperatur nicht". Das ist ähnlich wie die Schnelldiagnosen von Hobbyelektrikern "das ist ein Massefehler" - Aha . Nein, die VORLAUFTEMPERATUR IST NICHT (alleine) VERANTWORTLICH für die Leistungsabgabe in einen Raum.

Ein Beispiel (mit utopischen Werten, es geht um die Verdeutlichung):
In einen Heizkreis wird mit 40 °C herein gefahren und das Heizwasser kommt mit 20 °C zurück. Die RT die sich damit ergibt sei 19,9 °C. VL und RL ergeben einen linearen Mittelwert von 30 °C. Genau so wie 32/28 (VL/RL). Die mittlere (rechnerische) Bodentemperatur ist also in beiden Fällen ebenfalls 30 °C. Da die Leistungsabgabe von einem zum anderen Medium immer von einer Differenz abhängt, kann man hier eben NICHT schlussfolgernd sagen dass ja dann auch die Luft maximal 30 °C erreichen kann. Das ist natürlich nur in der Theorie so, weil die Dämmung nach außen nicht unendlich gut ist und diese Verluste gedeckt werden müssen. Der Boden muss im Mittel also immer wärmer ("wieviel wärmer" hängt dann tatsächlich vom Dämmstandard ab) sein, als die Raumtemperatur. 
In unserem Beispiel gibt es also viele Bereiche im Boden, die nur 20 °C warm sind und somit bei einer RT von 19,9 °C nur noch einen sehr kleinen Anteil zu der Beheizung beitragen. Und genau dieser Offset, also der Anteil der Fläche, die annähernd genauso warm ist wie die Umgebung und damit nichts zur Wärmeabgabe beiträgt, muss beachtet werden.
Dafür gibt es die Heizmittelübertemperatur (HÜT), die nicht das arithmetische Mittel zwischen Vor- und Rücklauf, sondern auch noch den RT Offset betrachtet. Die Gleichung dahinter ist nicht linear sondern logarithmisch. Es gibt Berechnungstools für die HÜT, z.B. dieses hier http://www.ibo-plan.de/tools/heizmitteluebertemperatur-mittlere-uebertemperatur-online-berechnung#logarithmische-berechnung

Mit den (extrem-) Werten des Beispiels ergibt sich für die große Spreizung und die hohe VL-Temp eine HÜT von 3,8 K. Mit 32/28 eine ÜT von 10 K. Der Idealfall wäre annähernd keine Spreizung. Dafür müsste der Wärmeträger aber unendlich schnell durch das System gepumpt werden. Und da kommen die HE-Pumpen ins Spiel. Während Heizungspumpen früher >>100 W verbraucht haben und mit laffen 50 Hz gespeist wurden, hat irgendwann jemand Neodym erfunden. Ein findiger Pumpenentwickler dachte sich, wenn man diese Magnete nur in der richtigen Geometrie auf dem Rotor platziert, die Wicklungen im Stator entsprechend anpasst und mit der zerhackten Spannung eines Frequenzumrichters beaufschlagt, wird der Wirkungsgrad extrem ansteigen. Und fertig war die Hocheffizienzpumpe.
Nun ist es aber so, dass man auch damit keine Wunder vollbringen kann. Physikalisch bedeutet eine Verdopplung des Volumenstroms eine Verachtfachung der Antriebsleistung. Aber bei HE Pumpen ausgehend von einer viel kleineren Basis.

Dann ist es so, dass wir mit 3xx und 4xx Geräten On/Off Maschinen haben, die nichts anderes sind als Durchlauferhitzer. Diese arbeiten um so effizienter je höher die AT und je kleiner der Temperaturhub von außen nach innen ist, den sie leisten müssen. Jeder kennt das Grundprizip beim Wärmepumpen "Temperaturen runter, Temperaturen runter, Temperaturen runter" und (sorry @Willybauss) das geht nur mit kleinen Spreizungen und hohen Volumenströmen. Durch diese Hebel wird der Hub minimiert und die HÜT vergrößert. Allerdings zum Preis der höheren Pumpenleistung. Irgendwo ist der Breakeven aus Einsparung durch Minimierung des Hubs und Einsatz größerer Pumpenleistung. Die BAFA testet bei 0 °C und 5 K Spreizung. Auch die Angaben in der Doku der xx4 Serie sind auf 5 K Spreizung bezogen.

Also: Kleine Spreizungen und hohe Volumenströme sind bis zu einem bestimmten Punkt gut (Faustregel bei 0 °C AT und einer LWWP: 4-5 K). Danach frisst die höhere Pumpenleistung die gewonnene Effizienz wieder auf. Die VL-Temp hat (alleine) nichts mit der Beheizung eines Raumes zu tun.

[TheTrumpeter]

Er meint den Vorlaufanteil für die Berechnung der Heizkreis-Isttemperatur. HK1Ist ist eine reine Rechengröße. Der VL Anteil kann der Einfachheit wegen auf 0 %. Dann bildet HK1Ist exakt die RL Temp und somit den exakten Zustand des Hauses ab.

Jetzt habe ich auch eine blöde Frage dazu...
Der Parameter ist bei mir bisher unverändert auf 30% eingestellt. Im Winter läuft die Anlage dank der Optimierungen in den letzten beiden Wintern durch die Hilfestellungen hier im Forum auch gut. In der Übergangszeit habe ich aber das Problem, dass die HK1-Ist beim Heizen viel zu schnell nach oben geht und damit weit vor dem Integral durch die HK-Temperatur abgeschaltet wird.
Das könnte ich eventuell durch Reduktion von "Einfluss Vorlauf" in den Griff bekommen. (Ich glaube allerdings eher nicht daran, weil die Spreizung die ganze Zeit über fast konstant ist.)

Wenn ich nun den "Einfluss Vorlauf" verändere, muss ich dann auch an anderen Parametern wieder "zu drehen" beginnen oder ist davon auszugehen, dass sich dadurch ggf. nur das Verhalten in der Übergangszeit bessert?

[BigNose82]

Klar musst du die Heizkurve dann anpassen. Du verschiebst im Grunde die Ist-Temperatur nach unten. Dadurch wird es dann zu warm im Haus. Also musst du durch Absenken der Heizkurve gegensteuern. Da der Ist-Wert quasi parallel verschoben wird, kannst du den Fußpunkt entsprechend absenken. Dieser bewirkt ebenfalls eine Parallelverschiebung. Ist also keine große Sache.

Dein Gedanke, dass sich diese Änderung nicht weiter auf das Laufverhalten auswirkt, ist richtig.
Richtig wichtig wird der Vorlaufanteil eigentlich erst, wenn durch durch den Einsatz der ERR fast alle HK abgeschaltet werden und der VL dann plötzlich zu steigen beginnt. Dadurch reagiert die Regelung schneller und schaltet die WP ab. Im Grunde ist der Vorlaufanteil die softwaremäßige Umsetzung des Überströmventils... Beides unnütz wenn ohne ERR und mit gutem Abgleich gefahren wird

[willybauss]

Habe bei mir mal versuchsweise - dem Rat von BigNose folgend - die Spreizung reduziert. Bei einer Spreizung von 4,5K (mehr Leistung gibt die HK-Pumpe nicht her) hatte ich heute Nacht (AT 2,5°C) am Ende der Heizphase einen Vorlauf von 33,4°C. Abgeschaltet wird übers Integral, weil meine Vorlauftemperatur gegen Ende nicht mehr ansteigt (das war das Thema mit dem Handtuchheizkörper im Bad ...).

Die spannende Frage ist nun, ob es so noch effizient ist, weil die HK-Pumpe ja mit maximaler Leistung arbeiten muss. Wie kann ich das abschätzen?

[Stonemuc]

Also lasse ich die Heizkreispumpe vorerst beim Standartwert?

[BigNose82]

Habe bei mir mal versuchsweise - dem Rat von BigNose folgend - die Spreizung reduziert.

Das ist ja nicht "meine" Neuerfindung des Rades sondern nur der Blick auf die möglichst vereinfachte Darstellung des Gesamtprozesses, dessen Hebel und Auswirkungen. Und natürlich auf den aktuellen Stand in Foren wo interessierte Nutzer und Experten mit belastbaren Daten handeln.
Nochmal kurz zur Erklärung - du hast ja auch schon öfter geschrieben, dass die Einsparung ggf. nicht wirklich hoch ist. Es geht tatsächlich nicht um hunderte Euro pro Jahr. Es geht darum nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten und kältetechnischen- bzw. wärmepumpenspezifischen Eigenheiten das Optimum heraus zu kitzeln und natürlich vielleicht auch darum, Ammenmärchen und Stammtischwissen glatt zu ziehen.

Ist in der 303 schon eine HE-Pumpe verbaut? Am einfachsten wäre die Bewertung wenn du mal einen Leistungszähler und bestenfalls einen Wärmemengenzähler installierst und dann bei möglichst gleicher AT die beiden Extremfälle ausprobierst. Vielleicht liegt der Breakeven tatsächlich schon bei einer größeren Spreizung - ich weiß es nicht.

In der Doku zur 303 finde ich auch keine Angabe zur Spreizung für den Nennbetriebspunkt. In der Doku zur xx4er Serie sind die Nennvolumenströme für A7/W35 und 5 K Spreizung gemäß EN14511 angegeben. Unser Haus (nix Besonderes, KFW55) kommt schon mit A-10/W30 super hin. Und wenn ich bei A7 die "Normspreizung" von 5 K einstelle, lande ich bei A0 schon irgendwo bei 4 K.

[Stonemuc]

Ich hab jetzt gerade mal geschaut. Be mir hat der tecalor Techniker bei der Inbetriebnahme 80% Geschwindigkeit bei beiden Werten eingetragen. Sie läuft also wirklich schnell. Das erklärt vermutlich auch, warum vorlauf und Rücklauf bei mir nur eine Spreizung von 0,2K haben. Ich glaube ich setze hier doch mal an und stelle den Wert niedriger, weil so ist's vermutlich Müll.
Ich post gleiche mal meine Diagramme an diesen Beitrag noch dran. Muss ich erst am PC abspeichern.

[peter456]

Ich hab jetzt gerade mal geschaut. Be mir hat der tecalor Techniker bei der Inbetriebnahme 80% Geschwindigkeit bei beiden Werten eingetragen. Sie läuft also wirklich schnell. Das erklärt vermutlich auch, warum vorlauf und Rücklauf bei mir nur eine Spreizung von 0,2K haben. Ich glaube ich setze hier doch mal an und stelle den Wert niedriger, weil so ist's vermutlich Müll.
Ich post gleiche mal meine Diagramme an diesen Beitrag noch dran. Muss ich erst am PC abspeichern.

Hallo. Wo hast du denn die Spreizung von 0,2K abgelesen?
Auf deinen Screenshots hast du mindestens 5K Spreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf.

[willybauss]

Es sollte natürlich klar sein, dass die Spreizung nur während der Heizphasen abgelesen werden darf.

[willybauss]

Ist in der 303 schon eine HE-Pumpe verbaut? Am einfachsten wäre die Bewertung wenn du mal einen Leistungszähler und bestenfalls einen Wärmemengenzähler installierst ...

HE-Pumpe: ja, ist drin.

Wärmemengenzähler ist ebenfalls eingebaut. Aber der leitet seine Ergebnisse vermutlich aus intern gemessenen Werten ab. Wie belastbar das ist wissen die Götter.

Leistungszähler habe ich auch, da die WP einen separaten Stromzähler hat. Dann müsste ich dafür sorgen, dass während der Messung alles andere identisch ist, Lüfterdrehzahlen usw. Es ist natürlich fraglich, ob bei einer Gesamtleistung von >1kW überhaupt eine Differenz der HK-Pumpenleistung in Größenordnung von (geschätzt) 20W oder so messbar ist. Soooo identisch werde ich die Randbedingungen kaum hinbekommen. Alternativ müsste ich die Anlage öffnen und den Leistungszähler direkt an die HK-Pumpe hängen. Ob es mir diesen Aufwand wert ist muss ich erst noch mit der faulen Hälfte meines Ich's ausmachen.

Anderer Ansatz: immi hat mal den angehängten Plot in fhem implementiert. Der wird zwar keinen COP messen, sondern eine Leistungszahl, aber man sieht hier, dass der Wert in den letzten Tagen (seit ich die HK-Pumpe hochdrehe) zurückgeht. Das könnte natürlich auch wieder an den Außentemperaturen liegen, habe ich noch nicht gecheckt.

@immi:
Could you please tell us a bit about the details of your COP measurement and its plot? How do you evaluate the COP plot values and which measurements is it based on?

[BigNose82]

Jo, das ist schonmal top dass eine HE-Pumpe drin ist.

Ja, die Wärmemengenmessung... Ich mache das auch nur mit Bordmitteln. Zu jedem Sample rechne ich (bzw. die Auswerteexceldatei) P(th) = m * c * dT mit c = 4,18 kJ/(kg*K).
Da die Werte vom Vol.-Strom-Sensor und den beiden Temperatursensoren ständig um ein paar Digits springen, ergibt sich ein recht zappeliger Verlauf für die Spreizung und Leistung. Interessant ist auch, dass wenn ich aus der internen Wärmemengenzählung über einen Zeitraum von z.B. 15 Minuten die Steigung ausrechne, was ja dann wieder die thermische Leistung ist, sich eine Differenz von ziemlich genau 1 kW(th) zu der Berechnung mit obiger Gleichung ergibt. Natüüüürlich zugunsten höherer Werte im internen Zähler Eine Anfrage an Stiebel incl. drei Erinnerungen bleibt seit fast einem Jahr unbeantwortet. Die mit der Gleichung berechnete Leistung liegt allerdings sehr nah an der Verdichterkennlinie aus der Doku...

Andererseits interessiert mich der COP bzw. die JAZ, MAZ oder WAZ auch gar nicht soooo brennend. Ausgehend von der Tatsache dass es einfach zu kalt in der Bude würde, wenn ich jetzt noch weiter runter ginge und ich die Kiste dazu überrede während der wärmeren Tagphase etwas höher zu ziehen, der Hub nach bestem Wissen möglichst klein ist, die Takte schön lang und gleichmäßig sind und der WW-Speicher zur Tageshöchsttemperatur geladen wird, ist quasi nichts mehr zu holen. Dass die THZs/LWZs keine Wundermaschinen sind, was astronomische COPs und SCOPs angeht, ist ja klar.
Vielmehr möchte ich mit der ganzen Loggerei Deltas erkennen um z.B. bei KM-Verlust umgehend reagieren zu können, ohne dass erst eine Störmeldung aufpoppt oder gar der Verdichter beschädigt wird. 


Ich meinte auch einen Leistungszähler den du direkt an die Pumpe anschließt. Das ganze aus der Differenz der Gesamtleistung zu ziehen würde sicherlich zu ungenau.