ewig spannendes thema wp-dimensionieren - welche wp paßt zu welcher heizlast?


überdimensionieren ist speziell bei wp nachteilig - für effizienz und lebensdauer.

die ideale wp paßt möglichst perfekt zum haus, schafft den extremfall normaußentemperatur - der nur alle paar jahre auftritt - und läuft am typischen heiztag (= halbe heizlast) an einem möglichst guten arbeitspunkt.

die heizlast ist eindeutig per norm definiert. es wird ohne innere und solare gewinne gerechnet. diese machen aber bei aktuell gut gedämmten gebäuden bereits 20-50% aus.
man kann sie also nicht mehr vernachlässigen.

wir haben derzeit das problem neubauten mit einer altbaunorm auszulegen die zu massiven überdimensionierungen führt.
folgendes zitat dazu bzgl dem nationalen anhang in A zur heizlastberechnung


empfohlen wird auf phpp-auslegung nach feist auszuweichen, hier werden solare und innere gewinne bilanziert.

der östereichische energieausweis bietet auch eine gute hilfestellung, hier wird einerseits die nackte heizlast p-tot ausgeworfen, andererseits für die energiekennzahl inkl solare und innere gewinne am standort bilanziert. man sieht also gut in welchem bereich man sich bewegt.

aus dem letzten winter ein paar praxisbeispiele dazu:

in A war das wie in bayern ein rekordwinter, dauerfrost über 2-3 monate ohne tauperioden - also richtig gute testbedingungen.


wir haben im energiesparhausforum einen feldtest durchgeführt, ein paar kurven zur auslastung möchte ich euch zeigen und immer die normheizlast gegenüberstellen...


alle häuser werden von der knv/nibe 1x55-6 befeuert, diese liefert bei 90hz 6kw (untere rote linie) und bei 120hz 7,5kw (obere rote linie)

die ockerfarbene kurve zeigt den verlauf der verdichterfrequenz, die grüne linie gibt ungefähr den mittelwert (auslastung) an, darüber sind bis zu den roten linen die reserven...





hier das extremste beispiel - mein eigener sanierter altbau. ich habe zu beginn der heizsaison von der 8kw on/off auf die modulierende 6-er gewechselt.

weil ich es genau wissen wollte habe ich diese dann auch noch gedrosselt. anfang dezember auf 70hz -> ca. 5kw

damit ist sie in den kälteperioden durchgelaufen und hat die wunschtemperatur im haus gehalten...




hier noch ein beispiel zur gegenüberstellung normheizlast vs reale heizlast anhand beider berechnungen.

sehr gut gedämmter großer neubau, normheizlast p-tot=6,7kw
aufgrund der hausgröße wurden hier bis zu 12kw wp angeboten !!!
der gut beratene bauherr hat eine phpp-berechnung machen lassen, die kam auf 3,24kw und damit ziemlich genau die hälfte der normheizlast.

ausgewählt wurde die kleinste damals verfügbare knv-maschine mit 4,7kw.
diese hat letzten winter gerade 12h stunden gelaufen und war damit nur zur hälfte ausgelastet. hier sieht man das in der kurve anhand der ein-/auszeiten (pulsweitenmodulation) der on/off maschine.




man sieht anhand dieser werte warum viele tga-planer raten keinen ww-zuschlag bei wp anzusetzen, weil in der normberechnung schon zuviele zuschläge stecken.

efh ohne zirkulation brauchen typisch 2-3000kwh ww-wärme im jahr, das sind auf die leistung runtergebrochen gerade 250-350w

häuser mit zirkulation haben oft den doppelten verbrauch...

dieser beitrag ist winni zur unterstützung gewidmet, der sich zum thema regelmäßig die finger wundtippt ... ;-)

hier noch eine kurve zur verteilung der tageweisen heizlast über den winter...



man sieht wie gering die anzahl der spitzenlasttage ist, wichtig ist die breite mitte um die 40-60% auslastung. dort muß die anlage optimal laufen.

die angst vor 'knapper' auslegung ist unbegründet.
-> links sieht man wie wenig fehlt wenn man unter die 100% theoretischer deckung geht. (pflaume)
-> die kurve ist ohne innere und solare gewinne. diese reale heizlast ist durch die pinken linien angedeutet und verschiebt sich nach unten...

hier noch 2 statements zum thema von der tu-wien...

Der einzige Grund, Wärmepumpen doch wieder grösser zu Dimensionieren, ist aus dem Betrieb des Stromnetzes heraus gegeben.
Grössere Wärmepumpen würden es - bei variablen Stromtarifen - erlauben, SPitzen in der Wind und SOlarenergieerzeugung in grösserem Umfang (zig GW) in der thermischen SPeichermasse der gebäude zu versenken, und in der Nacht bzw in windschwächeren tagen danach zu nutzen.
Dass geht um so besser, je schwerer die Gebäude sind, und je besser sie gedämmt sind.

das machen wir ja schon ... ;-)

auch bei passender knapper auslegung hat man ja am 'typischen' wintertag 50% leistungsreserve...


hier meine aktuelle stromrechnung der wp...



so hat das bei mir im letzten winter ausgesehen mit smart-pricing-regelung in der gegenüberstellung 'dummes' haus zu 'schlauer' wp die beide am gleichen stundenvariablen stromtarif hängen...




blau ist jeweils der strompreis, grün der bezug von haus und wp.
die gepunktete linie der mir verrechnete strompreis...

Hmm - am 25. hätte man noch auf Vorrat heizen sollen :)

Vielen Dank für diese Infos, Planung und Realität gegenüber zu stellen ist enorm hilfreich.

Herzlichen Dank, dyarne,

das werde ich wohl öfters verlinken....:-)

Die Grapkien sind schön, aber etwas unleserlich, sorry.
Wäre auch schön, wenn man die Leistung direkt in kW ablesen könnte.

Zum Verständnis:

- P tot ist die berechnete Heizlast mit Warmwasser?

- Wie sind die Zacken Verdichterfrequenz nach oben zu erklären?
Besonders bei Deinem auf 70 % gedrosselten Verdichter.

Viele Grüsse

winni

Hier mal das Haus von Talli, wo die Heizlast, ohne Warmwasser, nach DIN EN 12831
und PHPP berechnet wurde:
http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/198165/Ringgrabenkollektor-in-Unterfranken

Heizlast nach DIN, 3856 Watt

Nach PHPP, 2087 Watt. also satte 46 % weniger.

Daraus folgend, nach DIN gewählt, eine um 85 % überdimensionierte Wärmepumpe.
(ohne Warmwasser betrachtet)

Grüsse

winni

@HFrik

bei mir
Dez 2016 durchschnittliche Heizleistung 1,8kW, max Heizleistung 2,5kW
Jan 2017 durchschnittliche Heizleistung 2,3kW, max Heizleistung 3,8kW (-8,0°C)
nötige Heizleistung 4,3kW (-10°C); Speicherkapazität 28kWh/K

@dyarne
gibt es so kleine (4,0 - 4,5kW) modulierende SWP ? womöglich mit Heißgasenthitzung für WW - oder bleibe ich bei einem 6kW Nibemodell hängen?

LG jogi

Der Knackpunkt wird zunehmend die Leistungsreserve für die WW-Bereitung werden.
Auch wenn die Wohnfläche/Person ständig steigt:
Wenn größere Neubauten (über 250m2?) bereits Heizlasten von weit unter 5kW haben spielt die WW Bereitung eine immer größere Rolle.

Speziell wenn zwei oder mehr Wohneinten im Haus vorhanden sind, kann sich die Anzahl der Bewohner ungeplant erhöhen.
Vermeindlich kann das durch einen größeren WW-Speicher kompensiert werden, aber wenn dieser dann "leergeduscht" (Nutzungsprofil der Bewohner?) ist, würde auf eine entsprechend kleine WP von 3-4 kW ein zu großer "kalter" Soeicher treffen. es leidet der WW-Komfort erheblich.

Daher dürfte der Dimensionierung der WP im Bezug zur WW-Bereitung zukünftig eine wesentlich höhere Bedeutung zukommen.

Und dann (auch wenn ich mir jetzt hier nicht nur Freunde mache), ist die aufwendige Berechnung der HL für die DIMENSINIERUNG der WP schon fast überflüssig.

Wichtig ist dann nur noch eine WP mit möglichst niedrige Modulationsuntergrenze und eine relativ hohe Maximalleistung.
Zum Beispiel die Nibe 1X55 1,5-6(7,5) mit entsprechend großem WW-Speicher passt dann also immer für "handelsüblich effiziente" Häuser ab 4 Personen.

Natürlich wird die HLB weiterhin für die raumw. HL und daraus resultierende Auslegung der Flächenheizung gebraucht, aber zur Auswahl der WP ist crinks Tool nMn mehr als ausreichend.


Grüße
Motzi1968

Hi Motzi,

das sehe ich anders:

- Crink rechnet für 4 Personen 400 Watt Wärmeerzeugerleistung.
Das wären selbst bei einem 150 m2 Passivhaus nur etwa 20 %
mehr notwendige Leistung, als für den Heizbedarf an den kältesten
Tagen.

- Auch eine modulierende Wärmepumpe hat einen optimalen
Betriebspunkt und der sollte für die Effizienz im Bereich der
durchschnittlichen Heizarbeit in der Heizperiode liegen, was gegen
Überdimensionierung der Wärmepumpe spricht.

- Lange Warmwasserbereitungszeiten sind für ein gut gedämmtes
Haus kein Problem, weil die Temperatur währenddessenim Haus
kaum abfällt.

- Warmwasserkomfortbeschränkungen kann es hier nur durch
längere Wartezeiten nach Leerung des Speichers geben. Wird
das wirklich regelmässig zum Problem, ist der Speicher falsch
ausgelegt.
Wird das gelegentlich zum Problem, kann man einen solar-
tauglichen Durchlauferhitzer hinter dem Speicher einschleifen
und hat endlos Warmwasser.

Grüsse

winni

Diese vollmoulierenden 6 kW Sole-Wasser-Wärmepumpen mit 1,5 kW Minimalleistung kannst m. M. kaum überdimensionieren ... zudem laufen die Dinger nach meinem Verständnis doch auf Teillast am effizientesten ... also demnach u. a. dann wenn die thermisch "nur" 1500 Watt liefern.

Die passen m. M. zumindest theoretisch dann in den meisten Fällen z.b. sogar besser als die kleinste Vaillant Fixed-Speed-WP ... denn die kann immer nur fixe 3000 thermische Watt ins Heizwasser abgeben!

OK wer kann mir dann sagen was für eine WP brauche ich bei einem
150m² Haus und einen HWB von 35,5 kWh/m²a
sprich wie schaut es aus falls weine 12m² Solaranlage dazu kommt.
LG

Hallo Low,

das schrieb dyarne in einem anderen Thema zur Auslegung von modulierenden
Wärmepumpen:

"hallo truce,

die passende dimensionierung ist auch bei einer modulierenden wp nicht egal. wenn sie auch vom einsatzbereich her toleranter ist, punkto effizienz ist der passende einsatz wichtig.

warum ist das so?

die on/off hat genau einen arbeitspunkt mit nennleistung/nennfluß und paßt sich dem bedarf durch laufzeit an -> pulsweitenmodulation

ihre leistung muß den 1% worst-case-fall abbilden, daher ist sie 99% der betriebszeit zu groß. im 80% normalfall läuft sie 50% der zeit und steht 50% der zeit

die modulierende wird hingegen auf den 80% fall der rund halben heizlast optimiert.
dabei sollte sie möglichst 'in der mitte' bei rund 50hz laufen. dort sind die inverterverluste am niedrigsten und der cop am höchsten.

man kann den inverter mit einer schaukel vergleichen. bei 50hz hängt die schaukel nach unten -> keine verluste
je stärker der inverter die frequenz nach oben oder unten ausregeln muß desto höhere verluste hat er.

daher gibt es bei modulierenden maschinen die p-design und die p-nominal.

die p-design gibt die zu erzielende höchstleistung für den worst-case-fall (normaußentemperatur) an, die p-nominal die nennleistung bei 50hz im optimalen betriebspunkt.

einfach zusammengefaßt:
die typische heizlast (80%) liegt rund um die halbe nenheizlast.
eine modulierende wp sollte mit ihrer p-design zur nennheizlast paßen, dann läuft sie bei 'typischem' bedarf im optimalen fenster... "

Die 6 kW Nibe dürfte auch meiner Meinung für die meisten z.Z. gebauten EFH
gut passen und wäre kaum überdimensioniert.
Im Passivhaus käme sie aber auch über weite Strecken der Heizperiode
ins takten.
Ob das bei einer modulierenden WP technisch ein Problem wäre, weiss
ich nicht, die Effizienz könnte aber nach dyarnes Ausführungen leiden.

Grüsse

winni


DStojak, mach besser ein eigenes Thema zu Deiner Frage auf und gib da auch
mehr Informationen, denke ich.

*Grübel* Bei thermisch 1500W und B0W35 - die 35°C passen aber leider kaum zu 1500W

Bei 1500W habe ich auf der Heizseite ungefähr VL/RL 27,5/ 26,0 °C (860l/h). Das ist jedoch mit einer Nibe gar nicht zu realisieren, weil der COP bei B0/W27,5 zwangsweise aus physikalischen Gründen zu einer min Wärmeleistung von >2000W führt.

Kann mir mal jemand wirklich erklären, wie das wirklich zusammen hängt?

LG jogi

Ich persönlich denke Deine theoretischen Abschätzungen in dem Zusammenhang sind zu überschlägig ... da dürften ein Haufen Parameter mehr zu Betrachten sein ... schließlich wird die Drehzahl von Verdichter, der Sole- und zudem der Heizwasserpumpe zeitgleich vollautomatisch geregelt!

Die vollmoulierende Nibe-Erdwärmepumpe kann doch bestimmt noch besser als z.b. unsere teilmodulierende Geisha-Luftwärmepumpe das mittlere Heizwassertemperaturniveau locker z.b. auf +25°C halten!

Habe übrigens nach dem Testumbau meiner Heizkreisverteilung nun die Probe in der Praxis gemacht: Der Gesamtsystemvolumenstrom ist tatsächlich ohne Veränderungen an der Hocheffizienzumwälzpumpeleistungsstufe von vorher ~890 L/h auf nun phänomenale 1040 L/h gestiegen!

Schön, und was hast du damit gewonnen ?
Du kannst dein dT z.B. von 5K auf 4,28K verringern und deine VL Temperatur 0,36K absenken (mittlere Temperatur muss gleich bleiben). Das ist eine Verbesserung des COPs um 0,9%, soweit du das alles regelungstechnisch hinbekommst.

LG jogi

Zuerst mal die eigene Erkenntnis, dass durch die entfallenen Rohrmeter, die eliminierten Engstellen des alten HKV's und Wegfall von ein paar Umlenkungen eine m. M. schon bemerkenswerte Verringerung des Druckverlusts in der Hausheizkreishydraulik gegeben ist!

Dadurch entweder weniger elektrische Antriebsenergie für die Hocheffizienzumwälzpumpe um identischen Volumenstrom im System zu haben ... oder eben identische Leistungsstufe der Hocheffizienzumwälzpumpe um ein entsprechend erhöhtes Wasservolumen im Umlauf haben zu können.

Welche der beiden Möglichkeiten nun letztendlich in der Praxis vorteilhafter sein wird, werde ich wohl erst in der nächsten Heizperiode herausfinden! .>)

Laut theoretischer Leistungskurven (Hersteller Novelan) dabei eine Stromaufnahme von knapp über 200 Watt.
Eventuell ist ja der elektrische Bedarf des Gerätes dann in der Praxis bei niedrigerem Senkentemperatursollparameter noch geringer ... bzw. ist dann die Drehzahlregelung der Hocheffizienzumwälzpumpen von Quelle sowie der Senke zusätzlich ausschlaggebend ...


(Bildquelle)

Hi winni und Motzi,

der Hinweis auf das WW von Motzi ist schon richtig: Je stärker die Heizlasten sinken desto wesentlicher wird die WW-Bereitung - nicht im Auslegungsfall, also bei -15 Grad, sondern im täglichen Betrieb in Bezug auf die Wiederaufheizleistung. Bei einem Haus mit 2 kW Heizlast nach PHPP und 4 Bewohnern ist es schon kritisch, eine WP mit nur 2,4 kW Heizleistung (wie die kleine Vaillant) einzusetzen - es dauert einfach unheimlich lang, bis das Wasser wieder aufgeheizt ist.

Meine eigene Erfahrung mit einer WP mit ca. 3 kW WW-Leistung hat gezeigt, dass die Hausbewohner sich in Bezug auf mehrere aufeinander folgende Badewannenfüllungen schon gut absprechen müssen. Es macht also durchaus Sinn, die Leistung der WP nicht streng nach Heizlast + 100 W pro Bewohner auszulegen, sondern dabei gewisse Untergrenzen einzuhalten (meiner Meinung nach mindestens 4 kW ab 3 Personen im Haus). Insofern ist die kleine modulierende Nibe/Novelan/KNV/AI sehr gut gerade für energetisch gut ausgeführte Neubauten geeignet. Kleinere WP würden nur dann Sinn machen, wenn sie einen besseren COP liefern würden - bisher Fehlanzeige.

Der solartaugliche direktelektrische Durchlauferhitzer ist eine pragmatische Versicherung gegen zu kleine WW-Speicher, was gerade auch im Vermietungsbereich ein wichtiges Argument sein kann. Den WW-Speicher aber auf zwei Vollbäder direkt hintereinander auszulegen - wobei das in unserem Haushalt eigentlich nur im Dezember/Januar vorkommt - macht meiner Meinung nach keinen Sinn.

Viele Grüße
crink

Ps: Danke, dyarne, für die Eröffnung dieses Threads, damit werden hoffentlich die Heizleistungsbedenken von vielen Bauwilligen zerstreut.

Hi crink,

das hängt sicher von den individuellen Verhältnissen in der
Familie ab und persönlichen Wasserverschwendungsabsichten. :-)
Bei uns z.B. wird die Badewanne, seit die Kinder größer sind,
nicht mehr genutzt.

Für 180 Liter Warmwasser auf 45 Grad braucht die kleine Vaillant
3 Stunden Laufzeit.
Ich finde das jetzt nicht so viel und normal wird der Speicher ja
nicht leergezapft, sondern der Verbrauch verteilt sich über den Tag.

Nominal wäre die Vaillant vom COP schlechter, aber welchen COP
hat die 6 kW Nibe an der unteren Modulationsgrenze und wenn sie
noch ins Takten kommt? Weiss ich nicht.
Allerdings scheint die Nibe auch bei der Warmwasserbereitung
sehr effizient zu laufen und evtl. mögliche/nicht mögliche Förderung
wäre auch noch ein Thema...

In der Praxis stellt sich das Thema meist eh nicht, weil Wärmepumpen
mit wirklich kleiner Leistung fast nicht verfügbar sind und der Heizungsbauer
i.d.R. nicht trauen wird die einzubauen, denke ich...

Grüsse

winni

Hi winni,

richtig, mit Kindern im Haus steigt das Badebedürfnis - und vertröste mal Dein zweites Kind ("In zwei Stunden kannst Du auch baden, dann ist das Wasser wieder warm...") - viel Spaß ;-)

Die kleine Vaillant finde ich ziemlich enttäuschend, zusammen mit der Regelung fällt der COP von 4,3 auf 4,0 - das ist indiskutabel, dann kann ich auch eine Geisha einsetzen. Wenn ich damit den Nibe-COP bei gleicher Heizleistung vergleiche, dann ist klar, welches Modell vorzuziehen ist. Die einzige Hürde ist der Preis - bzw. das ist das einzige Argument, das für die Vaillant spricht.

Die kleine Stiebel mit 4,7 kw Heizleistung ist schon ein bisschen besser als die Vaillant, auch die Drexel und Weiss-Modelle sind vorzuziehen - wenn sie denn günstig beschafft werden können. Meiner Meinung nach passt momentan die Nibe/... am besten zu kleinen Heizlasten unterhalb von 4 kW. Bei größeren Heizlasten und passender Hydraulik kann auch eine beliebige fixed-speed Sole-WP der 6er-Klasse die optimale Wahl sein.

Viele Grüße
crink

Hmmm, meine Kinder haben immer zusammen in der selben
Brühe gebadet...:-)

Ich habe noch keine technischen Daten zur kleinen Vaillant
gesehen, aber weniger, als COP 4,3 ist für eine Solewärme-
pumpe schon traurig.

Der Nibepreis relativiert sich evtl. durch die damit mögliche
Förderung, die die Vaillant vermutlich mit den Werten nicht
erhalten wird...

Grüsse

winni