Öffentliches Forum
  - Wärmepumpen

Ich möchte hier einen Regelungsansatz für modulierende Luft/Wasser-Wärmepumpen im EFH-Bestand zur Diskussion stellen und freue mich über technische Kritik, Hinweise auf bestehende Umsetzungen oder Gegenargumente aus Praxis, Entwicklung oder Installation.

Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass der Wärmepumpeneinbau im Bestand heute häufig stark über Vorabplanung, Heizkurvenparametrierung und hydraulische Optimierung gedacht wird. Das führt in vielen Fällen zu hohem Planungsaufwand, Unsicherheit bei der Auslegung und aufwendiger Inbetriebnahme. Gleichzeitig ist der reale thermische Zustand des Gebäudes und des Wärmeverteilsystems vor dem Betrieb häufig nur näherungsweise bekannt.

Grundidee

Anstelle einer primär vorlauftemperaturgeführten Regelung könnte eine modulierende Wärmepumpe optional in einem heizleistungsgeführten Betriebsmodus arbeiten.

Dabei würde die Regelung nicht auf eine Soll-Vorlauftemperatur fahren, sondern auf eine Soll-Heizleistung.

Diese Soll-Heizleistung könnte aus wenigen Eingangsgrößen bestimmt werden:

- Heizlast des Gebäudes [kW]
- Norm-Außentemperatur (NAT)
- aktuelle Außentemperatur

Daraus ergibt sich eine Heizleistungskennlinie:

Außentemperatur → erforderliche Heizleistung

Die Wärmepumpe moduliert dann ihre Verdichterleistung so, dass diese Heizleistung bereitgestellt wird.

Vorlauf- und Rücklauftemperaturen ergeben sich daraus als Systemreaktion und werden nicht mehr primär geregelt.

Regelungskonzept

Primärregelung
WP moduliert auf berechnete Heizleistung

Sekundär / optional

- 1–3 Raumtemperatursensoren korrigieren die Soll-Leistung leicht nach oben oder unten
- keine direkte raumtemperaturgeführte Vorlaufregelung

Schutzebene

Vorlauf-/Rücklauftemperatur bleiben überwacht für:

- maximale VLT
- minimale Rücklauftemperatur
- Frostschutz
- Verdichterschutz

Bei Grenzwertverletzung oder instabilem Verhalten:

→ Rückfall auf klassische VLT-Regelung

externe Signale

SG Ready / PV-Überschuss / Netzsignale wirken lediglich als Leistungs-Offset:


Erwartete Vorteile im Bestand

Aus meiner Sicht könnte dieser Ansatz mehrere Vorteile haben:

1. Vereinfachte Planung

Für den Ersteinstieg wären im Wesentlichen erforderlich:

- Heizlast
- NAT
- offensichtliche hydraulische Prüfung

Keine vollständige Optimierung des Verteilsystems vorab erforderlich.

---

2. Schnellere Installation

Insbesondere bei Monoblock-Systemen:

- hydraulisch anschließen
- Mindestfunktion sicherstellen
- Betrieb starten

Die Optimierung würde teilweise in den Betrieb verlagert.

---

3. Das Gebäude zeigt im Betrieb selbst, was benötigt wird

Da die WP Leistung vorgibt und Temperaturen beobachtet, wird sichtbar:

- welche Vorlauftemperaturen tatsächlich erforderlich sind
- ob Heizflächen ausreichend dimensioniert sind
- wo hydraulische Schwächen liegen
- wo Effizienzpotenzial besteht


4. Schrittweise Optimierung nach Installation möglich

Nach einer Heizperiode könnten datenbasiert Optimierungen erfolgen:

- Heizflächen erweitern
- Volumenströme anpassen
- einzelne Heizkörper tauschen
- hydraulischer Feinschliff

ohne den initialen WP-Einbau zu verzögern.

Und ... Jede Verbesserung der Wärmeverteilung belohnt die WP automatisch mit einem Absenken der VLT.
---

Ausgangsthese

Meine Arbeitshypothese ist:

Eine einfache heizleistungsgeführte Regelungsoption könnte den Wärmepumpeneinbau im EFH-Bestand robuster, schneller und weniger planungsintensiv machen, ohne zusätzliche Hardware im Wärmepumpengerät zu erfordern.

Moderne Inverter-Wärmepumpen verfügen intern bereits über:

- modulierenden Verdichter
- Vor-/Rücklauftemperaturmessung
- Außentemperatur
- nterne Leistungsdaten

Die zusätzliche Umsetzung wäre daher möglicherweise primär eine Erweiterung der Regelungssoftware.

---

Offene Fragen an die Runde

Mich würden insbesondere Rückmeldungen zu folgenden Punkten interessieren:

- Gibt es Hersteller, die bereits ähnlich arbeiten?
- Wo liegen aus Sicht von Entwicklung/Regelungstechnik die größten Schwächen des Ansatzes?
- Welche Failure Modes übersehe ich?
- Gibt es praktische Gründe, warum sich Leistungsregelung im Bestand nicht robust umsetzen lässt?
- Ist so etwas in bestehenden WP-Reglern bereits teilweise vorhanden und mir nur nicht bekannt?
Hat jemand so etwas ähnliches schon per Heishamon oglw umgesetzt?

Ich freue mich über kritische Rückmeldungen –

Beste Grüße
MIKA

Vorab, ich bin nicht vom Fach.
Wenn die Regelgröße die Heizleistung ist, werden Wärmegewinne (Abwärme von Menschen, Geräten, solarer Einstrahlung) ebensowenig berücksichtigt wie Verluste (Fenster/Türen geöffnet, Dunstabzugshaube).
Wahrscheinlich ist das nicht so starr gemeint, aber ich finde es interessant, das mal anders zu denken, und bei der Dimensionierung geht man ja genau von den Daten aus, die Du als Eingangsgrößen nimmst.
Als Regelgröße ist die Heizleistung aber wahrscheinlich nicht tauglich: Wenn die Temperatur im Haus zu niedrig ist, bekommt das System die Heizleistung spielend unter, weil die Temperaturdifferenz groß ist -> System regelt die VL-Temperatur runter, Zielgröße passt, aber im Haus wird es zu kalt sein.
Andersrum, wenn es im Haus zu warm ist, muss die Regelung die VL-Temperatur anheben, um die Heizleistung ins Haus zu drücken (-> Temperaturdifferenz) - die Folge ist, dass es noch wärmer wird.
Dazwischen liegt der Zustand, wo alles passt; jetzt könnte man sagen, wenn wir den mal gefunden haben, ist doch alles gut. Aber durch die variablen Gewinne/Verluste, mit dene ich eingestiegen bin, bekommt man immer Störungen ins System, deswegen würde ich davon ausgehen, dass man das nicht so hinbekommt.

Danke für die Rückmeldung.

Heute ist es so, dass WP nach Vorlauftemperatur geregelt werden. Wird der Sollwert erreicht, so moduliert die WP soweit sie kann und schaltet ab. wenn die VLT zu weit steigt. Das führt in der Übergangszeit zum Takten und dagegen bauen dann HB Pufferspeicher, Trennspeicher u.v.m ein.
Die VLT Regelung berücksichtigt etwaige Durchflussänderungen durch Änderungen der Hydraulik nicht.
Wie sieht es nun aus, wenn die Regelung nach Leistung erfolgt`?

Angenommen die Last des Hauses liegt bei AT 10°C nur noch bei 2 kW, also 48 kWh am Tag und angenommen die WP kann eigentlich nur bis 3 kW heruntermodulieren, dann würde die Elektronik selbst feststellen, dass sie am Tag nur insgesamt 16h laufen muss und legt die Intervalle selbst fest. In den kürzeren Heizperioden wird sie mit den Mindest 3kW heizleistung laufen und damit sie die auch loswird, die VLT höher wählen als es bei der VLT Regelung der Fall wäre,

So oder so.
Die WP wählt - in Grenzen - ihre VLT selbst aus und das macht die Installation im Bestand einfacher.

Beste Grüße

MIKA

Wo siehst Du hier den unterschied zur Vorgabe von Spreizung und VL-Temperatur?
Diese beiden Werte ergeben doch die Leistung, sind halt in jedem Haus anders







Nein, sie läuft eher die meiste Zeit (hoffentlich) innerhalb ihres Modulationsbereiches und schaltet wenn es wirklich kalt ist nie ab

Meine WP sind meines Wissens alle über die Rücklauftemperatur geregelt, meine erste habe ich 2011 einbauen lassen. Das sollte aber auch auf viele andere Modelle zutreffen, wird also bereits umgesetzt.

Bei deinem Ansatz wird - sofern ich das richtig verstanden habe - die thermische Masse des Gebäudes nicht berücksichtigt.

Ich finde den Ansatz sehr interessant für die Übergangszeit.

Bei der vitocal ist es bspw heute so, daß sie beim Taktstart versucht sehr schnell die Soll-VLT zu erreichen.
Vernünftig wäre es in der Übergangszeit, wo viele Takte erfolgen, daß anfänglich nur mit höherer Leistung gearbeit wird, bis das Hydrauliköl im Kompressor die Solltemperatur erreicht hat und danach sofort nur noch auf die Untere Modulationsgrenze runtergeregelt wird, damit der Takt möglichst lange dauert.

Wenn eine Regelung das gleich so berücksichtigt, wenn die Wäreanforderung pro Tag niedriger ist als die Minimalleistung*24, daß dann entsprechende Heizpausen eingerichtet werde, wäre das dann natürlich optimal.

Momentan macht man das halt mit entsprechenden voreingestellten Heizpausen im Absenkbetrieb.

Irgendetwas bauen und auf die "Wunderregelung" hoffen, ist der falsche Ansatz!

Auf eine realistische raumweise Heizlastberechnung unter Beachtung der Hydraulik kann nicht verzichtet werden. In GB sollen für solche Zwecke Datenbanken genutzt werden und es erfolgt hauptsächlich die Überprüfung der Heizkörper. Für Kunden, die eine zusätzliche Energieeinsparung haben wollen, gibt es Premium-Pakete mit Heizkörpertausch.

Jede Regelung ist eine Leistungsregelung, ob Zieltemperatur mit konstantem Vorlauf (Vaillant) oder variabler Volumenstrom mit konstantem deltaT. Das Problem ist die Heizkurve, um deren Optimierung fast alle Heizungsbauer und Kunden einen großen Bogen machen.

Dieses Problem wird in GB durch HAVENWISE für einen monatlichen Beitrag von 7 GBP gelöst.
"Kürzlich wurden wir im BetaTalk-Podcast mit Nathan Gambling und Mick Wall vorgestellt, wo Mick seine Erfahrungen mit Havenwise seit April teilte. Mit einem gemessenen COP von 4,6 für die Beheizung über OpenEnergyMonitor und deutlich verbessertem Komfort ist es ein großartiges Beispiel aus der Praxis dafür, was intelligente Optimierung leisten kann. Havenwise passt Ihre Wärmepumpeneinstellungen automatisch an das thermische Verhalten, den Energietarif und das Wetter Ihres Hauses an – damit sparen Hausbesitzer Geld, ohne einen Finger zu rühren, und hilft Installateuren, Rückrufe zu reduzieren."

Die Effektivität von HAVENWISE kann ich mir ganz gut vorstellen, da ich meine überdimensionierte WP über HA in ähnlicher Weise beeinflusse. Für die Taktoptimierung ist die Zeit des Kompressorstillstands ausschlaggebend. Dann wird über HA die Steilheit der Heizkurve auf 0,1 gesetzt und die Solltemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur im Bereich von 20°C Nacht/22 °C Tag bzw. 30 °C Nacht/32 °C Tag eingestellt. So braucht es keine Zeitfenster. Die fehlende Wetteroptimierung hat jedoch den Nachteil, dass die WP gerade bei den niedrigsten Nachttemperaturen (0,8 °C) im Mai am längsten läuft

meine war ab werk vorlauf-temp gesteuert, wurde aber mit umsetzen des fühlers und verändern der werte auf rücklaufsteuerung umgebaut.

das ist für jeden technisch interessierten relativ problemlos machbar.

Der Gedanke mag zwar gut sein, aber mit dem oben angedeuteten Ansatz mittels einigen Raumfühlern die thermischen Eigenschaften des Objektes in eine passende Heizkurve umzuwandeln wird so sicherlich nicht besser funktionieren als mit einer sauberen Heizlastberechnung und einem Wärmezähler welcher 2 Saisonen vor dem geplanten Umbau auf eine WP eingebaut wird und aus dem man dann die restlichen Schlüsse zieht!

Denn aus meiner Sicht stellt folgende Situation das größte Problem dar, der Nutzer wünscht eine relativ gleichmäßige Raumtemperatur und möchte gleichzeitig die WP noch verbrauchsoptimiert betreiben.

Das führt besonders in der Übergangszeit dazu dass es tagsüber durch Sonneneinstrahlung und eventuell Windstille zu einer temporären Überwärmung kommt, dann kommt die Nacht und trotz verminderter Heizleistung bleibt die RT noch relativ hoch dann (klare Nacht) sinkt die AT so gegen 4 h früh ordentlich ab und die WP pulvert über die AT-Aufschaltung Wärme ins Objekt (mit FBH)!

Das führt dazu dass die WP mit dem schlechtestmöglichen COP (zu dieser Zeit) den Estrich aufpuffert und wenn um 8 oder 9 die Sonneneinstrahlung ins Objekt wirksam wird noch der Überschuss aus dem Estrich nachhilft und so die RT zusätzlich erhöht!

Ich habe mit WP und FBH die Erfahrung gemacht dass man erstens solche Witterungsgegebenheiten nicht oder kaum Messtechnisch erfassen kann, aber wenn ich am Abend um 22:00 Uhr aus dem Fenster schaue sehr wohl weiß dass es eine klare Nacht mit kühlen Morgen wird, aber dann die Sonne vieles wieder zuheizt.

Darum würde ich schon mit einem einfachen Taster welcher für den kommenden Morgen die WP ganz einfach für 2 bis 3 h ausknipst wohl mehr erreichen als mit vielen anderen Maßnahmen!

ich gebe Dir vollkommen Recht - aber genau so was sollte doch heutzutage viel intelligenter und selbst lernend möglich sein?
Es gibt ja Wetterprognosen, PV-Prognosen usw online

Ich verstehe z.B. nicht warum auch heute noch an jeder Heizung, jedem Haus ein AT-Fühler angebracht wird

Das größte Problem/ Sorge löst sich dadurch technisch auch nicht.

Entweder muss man messen oder rechnen. Nur dann kann man sagen das die Verteilung und Leitungen im Haus den Wärmestrom /Heizleistung mit vertretbaren Vorlauftemperaturen hinbekommen.

Ansonsten kommt halt der Trennpuffer zum Einsatz, damit erspart man sich das auch alles und erkauft es mit einem höheren Energieverbrauch.

Ich finde der Ansatz vom Tado Wärmepumpenoptimierer geht ein bisschen in deine Richtung. Das verlangt zwar die verpöhnten elektronischen Thermostate. Dafür wird die Heizkurve automatisch angepasst indem alle Räume ihre Daten an das System schicken. Und dann eben nur so viel Leistung bereitgestellt wird wie gebraucht wird.

Den größten Knackpunkt/Planungsaufwand bei WP kann man mit keiner Technik aushebeln, viel Wasser mit wenig Temperatur durch ein System zu bekommen das für genau das Gegenteil konzipiert war.

Heizlast klingt ja gut. Aber wo will man die programmatisch hernehmen?

Außentemperatur und irgendein Faktor?

Ich fände ja für die err Nutzer spannend wenn man die err mit der Wärmepumpe koppeln könnte. Alle err Ventil Öffnungen dann an die Steuerung melden uns die macht was. Controme in richtig.

Leider habe ich hier Heizkörper mit Homematic die ich nur zum loggen nutze. Das funktioniert viel zu gut um da Mal Zeit einzustecken. Aber spannend wäre es schon

Das wichtigste wäre, die Hersteller davon zu überzeugen, daß man von März bis Oktober einen optimierten Taktbetrieb hinbekommt und die Hütte nicht in kürzester Zeit auf Solltemperatur sein muß.

Also auf Minimalleistung runtermodulien, sobald der Kompressor auf Solltemperatur arbeitet und die Schmierung gewährleistet ist. Wenn man das noch mit optimierten Heizpausen (Außentemperatur, Sonnenschein, PV Ertrag etc) kombiniert, würde sich das äußerst positiv auf die Langlebigkeit der Maschinen und ihren Stromverbrauch auswirken.

Jetzt stellt man eine Heizpause ein und die Einsparung wird sofort zunichte gemacht, weil die Maschine danach erst mal voll aufdreht um die Solltemperatur schnellstmöglich zu erreichen.


Ich hatte bei Vi*ssmann einen enhancement-request gestellt, der abgeleht wurde, mit dem Argument, die Kunden möchten möglichst schnell alles so warm haben wie es eingestellt wurde. Ich hab dann noch darauf geantwortet, daß man das ja über einen Schalter in der App auswählen könnte, aber das wurde dann nicht mehr beantwortet.

Ja, die ERR ist verpöhnt, warum auch immer

Ich nutze sie zur VL-Regelung

Allerdings momentan nur manuell

Irgendwann mache ich auch diese Projekt fertig :-)

Aber meine Beobachtung bislang: da jetzt am letzten zehntel Grad rumzumachen - es bringt nichts

Meine Vermutung:
- es gibt WP-Heizungen die ineffektiv mit VL 55° vor sich hin werkeln - deren Besitzer sind so Foren wie hier fremd

Dann gibt es hier die WP-Junkies - die sich an 0,1° weniger Vorlauf erfreuen

Das Sparpotential liegt wohl bei Klientel 1
Ernstaft damit beschäftigen tut sich eher Klientel 2

Hannes, der hier immer wieder nicht zu unrecht erwähnte/geforderte WMZ ist zwar nicht schlecht, geht aber häufig an der Realität vorbei.
In unserer Gegend wechseln gerade viele Objekte die Besitzer, und wer so ne Immobilie aus den 70...80ern kauft, baut „zügig“ um und will einziehen, deswegen zuvor fertig werden. Da bleibt ein WMZ über Jahre ein zwar korrekter, aber sinnloser Einwand. Auch werden dann oft Dämmmassnahmen eingebracht, die auch ggf historische Verbräuche relativieren.
In solch einem Fall KÖNNTE eine neue HLB sicherlich ein guter Einstiegspunkt sein.

Auch das Argument, bei Übergang führt solare Energie zu schwankenden Temperaturen, noch kurz bedacht... ist es vernünftig denkenden Menschen nicht erklärbar, dass wie zb gerade im vergangenen Mai mit Nachttemperaturen von grob 8C und Tageswerten von >25C durch die Sonne tagsüber „nicht automatisch wärmer wird in der Bude“? Sieht das jemand als „großes Problem“? *
Klar, mit WP, die Kühlung beherrscht, bisschen Automation und viel Zeit kann dem entgegnet werden, aber das machen dann die im Beitrag zuvor erwähnte Klientel 2, die technisch versiert und interessiert ist. Die Hauptklientel 1 reist einfach alles auf bei Zeiten, oder geht zum Aldi und holt sich dann der zu diesen Zeiten verfügbaren rollenden Klimaschrank... die haben dann aber auch oft noch Gas/Öl und können mit der Heizung nicht kühlen...

* außer die bereits zitierten, die um jedes Zehntel Grad / zenhntel JAZ kämpfen

Es stellt für mich KEINEN Komfortverlust dar wenn die Raumtemperaturen in der Übergangszeit (nachts 7 bis 9°C tagsüber 25°C) ein wenig schwanken.

Denn damit erspare ich mir reale (unnötige) Laufzeit einer Heizung und es ist auch dem Wohlbefinden nicht abträglich wenns mal um 2° kühler ist im Haus!

Alles in allem ist es einer verweichlichten Gesellschaft zuzuschreiben dass man sofort einen Heizlüfter bzw eine Klimakiste anwerfen muß wenns nicht die geforderte "Wohlfühltemperatur" hat!

seit 5 Jahren habe ich unsere RLT-Regelung durch eine Energie-Integral-Regelung ersetzt. Das Energie-Integral mit dem Hausfaktor 800 Watt/K und die Heizleistung der WP in kWatt bestimmen die Länge der Heizzyklen und jede Außentemperaturmessung AT (alle 35 Sekunden) wird mit dem Faktor 1/1000 gemittelt zu ATM. Damit stört die morgendliche Kälte bei klaren Winternächten nicht mehr. Die Heizleistung der WP kann außerdem durch einen Sonnensensor an der Südseite reduziert werden.

So ist es. Das Nutzerverhalten hat einen grösseren Einfluss. Man denke an die Raucherfraktion die den halben Tag mit offener Türe draussen steht, die "ich-schlafe-bei-offenem-Fenster"-Fraktion welche die Gebäudehülle punktuell auskühlt und die "wenn-ich-zu-Hause-bin-ERR-auf-und-es-muss-schnell-warm-werden"-Fraktion etc.

Moderne Regler - zum Teil berücksichtigen die bereits Wetterprognosen - sind mit RLT-Regelung, Gradminuten etc. grundsätzlich gut genug.

Da bringt die klassische Optimierung mit Absenkung VLT, Volumenstrom, ggf. Vergrösserung der Heizflächen etc. und natürlich das Vermeiden der oben aufgeführten Unsitten unter dem Strich deutlich mehr.

Wenn du die WP Steuerung auf einen internen Raumthermostat umstellst, dann macht die WP automatisch alles für dich. Du muss nur ein Raum bestimmen der repräsentativ für alle Räume ist.

Bei Panasonic gibt es dafür PAW-A2W-RTWIRELESS Funk Raumthermostat

Bringt das deine Heizung von Haus aus mit oder ist das eine Selbstbaulösung? Falls zweiteres, gibts dazu mehr Informationen bzw. einen Thread? Gerade bei viel Speichermasse klingt das nach einem interessanten Ansatz, der z.B. die ineffizienten frühen Morgenstunden ausblenden kann, sofern die WP genug Leistungsreserven hat, um die fehlende Energie zu einem späteren Zeitpunkt nachzuliefern.

Sehe ich nicht so. Es gibt einen guten Grund, warum die Regelung nach Aussentemperatur seit Jahrzehnten Standard ist.

Der einzige Vorteil des Raumthermostates liegt darin, dass die Raumtemperatur im Referenzraum ggf. feiner geregelt werden kann. Wobei das die Heizkurve ebenfalls kann.

ad Johannes: <der z.B. die ineffizienten frühen Morgenstunden ausblenden kann, sofern die WP genug Leistungsreserven hat>
wir haben 2 nulite-WPs mit je ~13 kW Heizleistung. Bis jetzt läuft aber nur eine WP.
Außerdem kann noch der Ölbrenner zugeschaltet werden, dann steigt die WP-Leistung bis ~14 kW und die VLT bis 45°.
Unser Öltank soll leer werden, damit der abgebaut werden kann.

Meine gute alte GBWT aus 2003 hatte eine AT-geführte Regelung, die zusätzlich die RT zum Verschieben der HzKurve genutzt hat. Idiotensicher. Natürlich wurde es in den Nebenräumen etwas kühler, wenn sich die Familie im WZ, dem Führungsraum, versammelt hat. Aber eben nur etwas.

es gibt auch seit Jahrzehnten Raumfühler zur Steuerung

Mein Vater hatte / hat so was
Bei einer Gasheizung wird es aber nicht viel bringen

Aber Sin macht es schon - sofern man eine kleine Wohnung hat wo man einen Raum als Referenzraum nutzen kann, der Rest quasi Egal ist

Heutzutage ist es aber auch leicht möglich mehrere Räume als "Referenzräume" zu nutzen - braucht dann halt Abregelmöglichkeiten in den anderen Räumen

Nenn mich ruhig verweichlicht. Aus Gründen die dich und das Internet nix angehen kann ich bei 16 oder 18 Grad RT nicht tippen weil meine Finger nicht funktionieren. Das Home Office muss 20, besser 22 Grad haben. Ohne LLWP müsste ich die grosse WP mehrere Wochen rum takten lassen oder mich krank melden.

Sorry, musste mal raus. Meist schätze ich deine Beiträge sehr.