Wärmemenge/Heizlast mit FHEM ermitteln ohne Wärmemengenzähler?

[FhemPiUser]

Hallo,

ich habe meine alte Gas-Heizung und Gaszähler an FHEM angebunden und messe damit u.a.
- Vor- und Rücklauftemperatur / Spreizung
- Gasverbrauch in m3
- Kessel- und Brauchwassertemperatur
- Zeiträume, wann der Gasbrenner läuft

Mich interessiert nun die Wärmemenge, um die Heizlast und die Eignung/Dimensionierung einer Wärmepumpe zu bestimmen. Normalerweise baut man dafür einen Wärmemengenzähler in den Vor-/Rücklauf ein.

Ich überlege, ob es nicht möglich wäre mit den o.g. Messwerten die Wärmemenge/Heizlast ohne einen Wärmemengenzähler zu bestimmen?

Ein Wärmemengenzähler bestimmt ja die Wärmeenergie aus dem Volumenstrom der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf. Letzteres hätte ich ja, den Volumenstrom könnte man evtl. von der Umwälzpumpe errechnen (Hocheffizienzpumpe Wilo Yonos Pico, Leistung in W ist ablesbar am Display) und die Zeiträume aus den Messungen nehmen, wann der Gasbrenner und damit die Pumpe läuft, ermitteln, oder?

Hat das mal jemand gemacht oder hat eine Idee, ob das ginge?

[Gisbert]

Hallo FhemPiUser,

warum liest du nicht deinen Gaszähler aus? Dann hast du exakt zu jedem Zeitpunkt die Leistung und Energie.

Viele​ Grüße​ Gisbert​

[FhemPiUser]

ja, das könnte man, allerdings mit allen Verlusten des Brenners. Ich versuche die Wärmemenge zu bestimmen, die tatsächlich im Heizkreislauf ankommt.

Oder man schätzt die Verluste, nur wie hoch sind die bei einem athmosphärischem Gasbrenner?

[Gisbert]

ja, das könnte man, allerdings mit allen Verlusten des Brenners. Ich versuche die Wärmemenge zu bestimmen, die tatsächlich im Heizkreislauf ankommt.

Oder man schätzt die Verluste, nur wie hoch sind die bei einem athmosphärischem Gasbrenner?

Dieser Ansatz ist allemal besser als eine Wärmemenge aus Vor-, Rücklauftemperatur, sehr wahrscheinlich schwankendem Durchsatz - und was machst du mit der Nachlaufzeit der Umwälzpumpe, wenn der Brenner schon aus ist?

Eine Heizanlage muss auf einen Auslegungsfall hin konzipiert werden. Wenn du nicht mit Heizlüfter, Backofen und sonstigen Wärmequellen nachhelfen willst, wenn es doch mal 5 Tage am Stück saukalt wird, muss die Wärmepumpe dafür ausgelegt sein. Um diese Information jetzt noch Anfang März aus deiner Anlage zu ermitteln, ist wahrscheinlich aussichtslos.

Ich überlege genau wie du, ob ich meine Gasheizung durch eine Wärmepumpe austauschen kann. Im Groben benötige ich pro Tag maximal 120 kWh pro Tag, im Mittel 5 kW, inkl. Warmwasser für Badezimmer, Küche inkl. Spülmaschine. Im Moment bei diesem schönen, sonnigem Wetter mit Nachtfrost hab ich noch 50 kWh pro Tag. Im Jahr sind es in etwa 18000 kWh, inkl. Warmwasser.

Viele​ Grüße​ Gisbert​

[FhemPiUser]

Ja, ich überlege allerdings meine Wärmepumpe bivalent mit der bestehenden Gasheizung zu betreiben. Daher könnte ich dann an kalten Tagen noch die Gasheizung wieder zuschalten, falls die Wärmepumpe nicht reicht und irgendwann dann hoffentlich auch mal die Gasheizung rausnehmen.

Ich habe deutlich höheren Verbrauch als Du mit bis zu 250kwh pro Tag max inkl. Warmwasser. Daher schwanke ich zwischen einer 9kw oder 12kw Wärmepumpe (250kwh/24h), aber wie gesagt erstmal bivalent mit der bestehenden Gasheizung.

Ich habe mal ein Systembild der bestehenden Gasheizung gemacht (schwarz) und geplant, wie ich die Wärmepumpe einbinden würde (blau).

Nicht ganz einfach aufgrund Bivalenz für Heizung und Warmwasser

Passt das aus Eurer Sicht?

[Gisbert]

Hallo FhemPiUser,

ich bin kein Heizungsbauer, deshalb kann ich nichts zu deinem Bild sagen.

Kostenmäßig hast du doch 2 Anlagen, die jeweils für sich genommen, die Beheizung übernehmen könnten. Eine etwas kleinere Wärmepumpe, bei der du an kalten Tagen mit der Gasheizung zuheizen müsstest, ist kaum billiger als eine, die alleine die Beheizung schafft.
Wenn ich zu einer Entscheidung gekommen bin, dann hab ich entweder eine neue Gasheizung oder eine Wärmepumpe, sicher aber nicht beides parallel.

Ich überlege noch, ob man das Warmwasser (Trinkwasser) über eine seperate Wärmepumpe, die innen steht und im Aufstellort die Energie bezieht, betreiben könnte. In meinem Fall sind die Voraussetzungen gut, da die Heizung auf dem Dachboden steht, und es dort immer im Winter >18°C (ohne Heizung) ist, im Sommer kann es rauf auf >35°C gehen, also günstige Voraussetzungen für die Wärmepumpe.

Viele Grüße Gisbert

[FhemPiUser]

Ziel wäre bei mir auch voll auf Wärmepumpe umzusteigen, aber für den übergang beides. Die bestehende Gasheizung drin lassen kostet ja erstmal nichts, bringt aber zusätzliche Sicherheit bis ich evtl noch notwendige Sanierungsmassnahmen (neue Heizkörper, Spitzbodendämmung oder neue Fenster) abgeschlossen habe.

[KölnSolar]

Tach,
ich bin entsetzt über Eure Verbräuche.  Das war das letzte Jahrzehnt mit Kleinkram(Türen/Fenster/Dunstabzug/Kaminfrischluft/Rolllädenkästen abdichten), der Gasheizungsoptimierung und Temperaturabsenkung mein Weg. Ich liege bei gut 6.000 kWh/Jahr Wärme(Gas,Holz,Solareintrag) bei noch schlechtem Wirkungsgrad.
250 kWh ist schon ne Hausnummer.

Um diese Information jetzt noch Anfang März aus deiner Anlage zu ermitteln, ist wahrscheinlich aussichtslos.

Nur für Chemiker.  Der Wärmebedarf ist jeden Tag je Grad Differenztemp (drinnen-draußen im Tagesdurchschnitt) gleich. Lediglich den Solareintrag durch die Fenster muss man beachten(aber der ist niedriger als man glaubt sagt meine Statistik).
Bei mir liegt der Bedarf(abgeleitet von Verbräuchen der Geräte schlechten Wirkungsgrads) bei ca. 2,5kWh/Tag/°deltaT.

Eine Heizanlage muss auf einen Auslegungsfall hin konzipiert werden. Wenn du nicht mit Heizlüfter, Backofen und sonstigen Wärmequellen nachhelfen willst, wenn es doch mal 5 Tage am Stück saukalt wird, muss die Wärmepumpe dafür ausgelegt sein.

Sehe ich anders. Muss ja nicht der Backofen sein. Elektrisch zuheizen geht auch anders. Z.B. Infrarotheizungen. Wohlbefinden bei geringerer Raumtemperatur, sehr preiswert. Ich teste gerade mit 600W. Funktioniert im < 24h Betrieb.(Bedeutet dass mein Heizwirkungsgrad bei ganz dickem Daumen mit Gas/Holz bei nur 50% ist). Augenblicklich läuft der IR nur, wenn meine PV(9kWp) 600W Überschuss liefert.
Und, weil ich auch über eine (teure,laute,wartungsintensive) Wärmepumpe nachdachte, bin ich nun auf etwas ganz anderes gestoßen: Es gibt elektr. Heizgeräte, die man in den vorhandenen Heizkreislauf installieren kann. So z.B. in Wärmepumpen integriert, aber auch als "echte" Heizgeräte. Und bei den Kosten fällt man um: keine 5% einer Wärmepumpe, schön leise, keine Wartung, 100% Wirkungsgrad,keine Änderung von Heizkörpern.

Fazit: Gas fliegt demnächst raus(vielleicht noch als Backup mit Flüssiggas?) Alleine mit der gesparten Grundgebühr kann ich fast komplett mit Strom heizen. Wahrscheinlich sogar komplett, denn durch meine Tests erkenne ich den bisher schlechten Wirkungsgrad. Der Kamin ist die preiswerte Reserve/Zu-/Alternativheizung.

In einem vermieteten EFH, wo eine Heizungssanierung(15.000kWh/Jahr) ansteht, werde ich vermutlich den elektr. Heizwasserdurchlauferhitzer testen, da keine Fbh.

Grüße Markus

[FHEM-User22]

Hallo Markus,

Es gibt elektr. Heizgeräte, die man in den vorhandenen Heizkreislauf installieren kann. So z.B. in Wärmepumpen integriert, aber auch als "echte" Heizgeräte. Und bei den Kosten fällt man um: keine 5% einer Wärmepumpe, schön leise, keine Wartung, 100% Wirkungsgrad,keine Änderung von Heizkörpern.

Hast Du hier einen Tip dazu? Gerne auch per pn, falls hier nicht gewünscht.

Dankeschön

[KölnSolar]

Ich stehe noch am Anfang der Recherchen
elektr. Heizkessel
Da ist mir noch zuviel Technik drin, die es bei Tausch vorhandener Heizung nicht bedarf.

Als BauteilFragt sich, ob für Dauerbetrieb geeignet. But, why not ?

entweder eine neue Gasheizung oder eine Wärmepumpe

Der Chemiker kennt halt keine Sicherheitsredundanzen.  Also die Wahl zwischen kalt wg. Putin oder kalt, weil Blackout. 

Grüße Markus

[FhemPiUser]

ich bin entsetzt über Eure Verbräuche

Sind 250qm2 beheizte Flächte und EFH aus 1990 ist der Verbrauch nicht ungewöhnlich. Fenstertausch wäre noch eine Option, aber Angebot war bei >40.000€ und die Fenster sehen noch gut aus (schöne Holzssprossenfenster, aber energetisch suboptimal)...

elektr. Heizkessel

Aber ist das nicht soetwas wie ein Heizstab? Der hätte doch ein "COP" von 1 und eine Wärmepumpe von ca. 3, oder?

Also die Wahl zwischen kalt wg. Putin oder kalt, weil Blackout.

Ja, wenn Gas weg ist, aber Strom da noch, dann geht Wärmepumpe, aber nicht die Gasheizung. Wenn Strom weg ist, aber Gas noch da, dann kann evtl. noch ab und zu die PV-Anlage mit Notstrom genug Strom für die Umwälzpumpe liefern, sodass Gasheuizung noch geht. Wenn Gas und Strom weg ist, geht nur noch Kamin Holz für den Notfall und davon aber ich mehrere.

[Gisbert]

Hallo Markus,

Nur für Chemiker.  Der Wärmebedarf ist jeden Tag je Grad Differenztemp (drinnen-draußen im Tagesdurchschnitt) gleich. Lediglich den Solareintrag durch die Fenster muss man beachten(aber der ist niedriger als man glaubt sagt meine Statistik).

Angehängt ist der heutige Temperaturverlauf im Wohnzimmer, übrigens hängt der Sensor an einem ATtiny. Die Sonne wirkt enorm bei uns; allerdings fällt die Temperatur auch genau so schnell, wenn sie weg ist.

Viele​ Grüße​ Gisbert​

[KölnSolar]

Aber ist das nicht soetwas wie ein Heizstab? Der hätte doch ein "COP" von 1 und eine Wärmepumpe von ca. 3, oder?

Sagen wir wie ein Durchlauferhitzer und natürlich COP=1. Aber je nach Konstellation(keine Flächenheizung) wird es mit einem COP bzw. einer JAZ arg eng für eine 3. Und bei 20-fachen Investitionskosten kann man viel Strom verballern(mit genügend Pv sogar mit grünem Gewissen). Und im Hinblick auf die alte Gasheizung mit besserem Wirkungsgrad. Strom dürfte in Zukunft nicht mehr so arg steigen wie fossile Brennstoffe(also ohne Putin- aber Steuereffekt; Allerdings fehlt mir immer noch die Vision mit diesen unsinnigen Mobilitätskonzepten/E-Autos über das Bedarfswachstum).

Zur Bestimmung der Heizlast würde ich anders vorgehen: Temperaturdifferenzen, Gasverbrauch und Solareintrag(ermittle ich über die PV) aufzeichnen. Wenn dann die wärmeren Tage kommen, den Verbrauch des WW bestimmen und dann statistisch den Verbrauch der Vergangenheit korrigieren. Und dann den üblen Wirkungsgrad noch berücksichtigen.

schöne Holzssprossenfenster

Richtige oder aufklebt ? Ich bin in ähnlicher Situation( energetisch suboptimal;der Rahmen ist energetisch schlechter als die Scheiben  ). Ich erwäge einen Tausch der Scheiben gg. 2-fach Vakuumverglasung. Sprossen lassen sich aufkleben. Test(Temperaturmessungen) will ich mit einer Scheibe machen.

>40.000€

Schluck.

Die Sonne wirkt enorm bei uns; allerdings fällt die Temperatur auch genau so schnell, wenn sie weg ist.

Genau. Weil die Sonne die Luft stark erhitzt. Die Wärmespeicherkapazität der Baumasse ist aber x-hundertfach größer: Sonne weg = flinker Temperaturausgleich.

übrigens hängt der Sensor an einem ATtiny

Löblich. 
Grüße Markus

Edit: Mal meine Statistik attached. Die 1. für die letzten 365 Tage, die 2. Dezember-to-date etwas größer, um die Details auszulesen. Was siehr man ? Den Solareintrag(gelbe Linie). Die schwarze Linie ist nicht relevant. Dezember-Mitte_Februar habe ich bewusst nur mit Gas geheizt und den Kamin ausgelassen. Deshalb gibt es keine dünne rote Linie. Man sieht für diesen Zeitraum schön, dass die violette Gas-Linie ungefähr der fetten roten Gesamtenergy-Linie entspricht. Fokussiert man sich auf die Temperaturen, so sieht man wie die braune Linie(Tages-Durchschnittstemperatur innen) nur geringfügige Ausschläge hat, ich also die Heizungssteuerung ganz gut im Griff habe. Die blaue Linie zeigt die Tagesdurchschnittstemperaturen außen. Man sieht deutlich wie winterlich kalt es im Augenblick ist. Interessanter ist aber der Zusammenhang erkennbar, dass der Energiebedarf umgekehrt proportional zur Aussentemperatur(weil wegen konstanter Innentemperatur vergleichbar Temperaturdifferenz) ist. Auch sieht man gut, dass, seitdem der Kamin wieder genutzt wird, der Energieverbrauch deutlich gestiegen ist. Das liegt dann an dem schlechten Wirkungsgrad. Nicht in den Grafiken enthalten ist die IR-Heizung. Die liefert so ca. 5 kWh Wärme seit ca. einem Monat. Statistisch wirkt sich das dann so aus, wo ich den Stromverbrauch mit eingerechnet habe.

   Energie                                                                         Temperatur              Tagesbedarf   
   statSolar_East   statSolar_Sl   Holz   Gas   Total   Strom   TA   Wohnen T_Diff   kWh   kWh/°C
Oktober      55,516   72,587      308     50     582              12,2   19,4   7,2   18,77   2,61
November   19,461   37,284      660   242   1012              6,7   18,3   11,6   33,73   2,91
Dezember   16,222   29,129        0     991   1039              5,9    18,6   12,7   33,52   2,64
Januar       16,0189   28,404        0   980   1063   0           4,8   18,7   13,9   34,29   2,47
Februar      37,731   25,811      135   544     808   114       6,9   18,8   11,8   28,86   2,44

Edit2: Und mal für die, die keine PV haben, mein Stromverbrauch/Erzeugung(WICHTIG: Nov.-Jan. sieht das leider vieeeeel schlechter aus.)
          rote Fläche = Netzbezug; grüne Fläche = Eigenverbrauch PV; blaue Fläche = Einspeisung
          so langsam schreit es nach einem Speicher für meine speicherlose Anlage aus 2011(vergüteter Eigenverbrauch = die eigenverbrauchte kWh Strom "kostet"(16 Ct geringere Vergütung) mich 16 Ct