Heizleistung der Wärmepumpe bei Minusgraden zu schwach

[Manfred9]

Hallo,

Viessmann Vitocal 200 BWP 110-Wärmepumpe (9,7KW Nennwärmeleistung) mit Kollektorfläche (Sole) von 330m², Baujahr 2006, Seriennummer 7282753701530109

Ich habe 2022 einen Zubau mit 40m² beheizten Wohnraum vorgenommen, also jetzt insgesamt 215m² beheizte Fläche mit Fußbodenheizung. Ich habe auch eine stärkere Umwälzpumpe für den Fußbodenheizkreis bekommen.

2021 habe ich hier gefragt, ob das die Heizung schafft: https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Bestehende-Waermepumpe-fuer-40m-Zub...

Meine Erfahrungen und ein paar Fragen dazu folgend:

Heizung läuft seit Oktober 2022, am Anfang keine Probleme.

Wenn die Außentemperatur sich jedoch der 0-Grad-Grenze nähert oder es Minusgrade hat, kann die Wärmepumpe die erforderliche Soll-Vorlauftemperatur nicht erreichen. So wird der Parkettboden durch die Fußbodenheizung maximal lauwarm und es ist im Wohnraum zu kalt.

Weiters habe ich festgestellt, dass die Vorlauftemperatur in den ersten Stunden nachdem Einschalten (um 1:00 Uhr nachts) der Heizung meist bei 32 Grad liegt und sehr langsam steigt, also erst so gegen 9:00 Uhr auf 34 Grad. 32 Grad Ist-Temperatur ist zu wenig, wenn die Soll-Temperatur 38 Grad sein soll.

Ein paar Messwerte:

06.02.2023 06:00 Uhr

Außentemperatur -6,4 Grad
Primäreingangstemperatur: 1,1 Grad
Vorlauftemperatur: 33,5 Grad
Rücklauftemperatur: 28,0 Grad
Sollvorlauftemperatur: 38 Grad

06.02.2023 09:50 Uhr

Außentemperatur -5,2 Grad
Primäreingangstemperatur: 1,1 Grad
Vorlauftemperatur: 34,6 Grad
Rücklauftemperatur: 29,2 Grad
Sollvorlauftemperatur: 38 Grad

08.02.2023 04:00 Uhr

Außentemperatur -7,0 Grad
Primäreingangstemperatur: 1,1 Grad
Vorlauftemperatur: 33,2 Grad
Rücklauftemperatur: 27,7 Grad
Sollvorlauftemperatur: 38 Grad

15.02.2023 04:50 Uhr

Außentemperatur -0,6 Grad
Primäreingangstemperatur: 1,0 Grad
Vorlauftemperatur: 32,7 Grad
Rücklauftemperatur: 27,3 Grad
Sollvorlauftemperatur: 36 Grad

Messbereiche wichtiger Parameter:

Primäreingangstemperatur wenn Heizung läuft: 0,7 - 1,4 Grad

Primäreingangstemperatur wenn Heizung aus: 8 - 13 Grad

Vorlauftemperatur: 32,2 - 36,2 Grad

Rücklauftemperatur: 26,4 - 29,8 Grad

Also genau wenn es kälter wird, sinkt die Ist-Vorlauftemperatur, somit wird es einerseits durch kältere Außentemperaturen und weniger Heizleistung im Haus kälter statt wärmer.

Heizung läuft von 01:00 Uhr - 17:00 Uhr

Meine 1. Frage: Es sieht so aus, dass die Heizung bei niedrigen Temperaturen überfordert ist. Ist die Primäreingangstemperatur vielleicht mit 1,1 Grad zu niedrig, dass nicht mehr Wärme dem Erdboden entzogen werden kann? Bin ich da knapp bei einer Vereisung des Kollektors?

Wenn die Heizung nicht läuft, zeigt die Primäreingangstemperatur zwischen 8 und 13 Grad an.

Meine 2. Frage:

Da ich eine Sole-Erdwärmepumpe habe, wurde bei mir vor Jahren mal der Druck der Außenkreise mit Wasser erhöht. Ist das nicht problematisch, wenn Sole mit Wasser gestreckt wird? Sinkt dadurch nicht die Energieausbeute für die Wärmepumpe?

Meine 3. Frage:

Warum steigt die Vorlauftemperatur mit dem Einschalten der Heizung so langsam an? Beginnend mit 32 Grad, 8 Stunden später 34 Grad.

Beim Stromverbrauch sieht man auch eine ansteigende Kurve (siehe beiligendes Diagramm) von zu Beginn 0,54 kWh (= 2,16kWh in der Stunde) bis 0,58 kWh (= 2,32kWh in der Stunde). Das im Diagramm sind Viertelstundenwerte. Die Wärmepumpe hat eine elektr. Leistungsaufnahme von 2,2 kWh.

lg, Manfred

[inikum]

Hallo Manfred,

du schickst deine Anlege jeden  Tag für 10 Std. in Zwangspause. Anschließend muss die Anlage erst einmal den ausgekühlten Estrich wieder mit Energie aufladen. 

Dabei ist nicht nur die Soll -VL-Temperatur zubeachten, sondern auch die Spreizung zwischen VL und RL.

 Die WP fährt den VL erst hoch, wenn sich  der RL erhöht.

Mit deine Entscheidung der Nachtabschaltung sollte Dir bewusst sein, dass die WP in 14 St. die kompl. Tagesenergie bereitstellen muss.

Dass heißt auch, dass du mit entsprechend höheren Vorläufen arbeiten musst.

Ich vermute, dass du mit dem Anbau ind der Nachtabschaltung die Leistungsfähigkeit der WP überschritten hast.

Bei Temperaturen < 2°C sollte eine WP 24/7 arbeiten. 

Grüße Ralf 

[Manfred9]

Hallo Ralf,

vielen Dank schon Mal für die Antwort.

24/7 habe ich bisher immer vermieden, einerseits damit ich eine Vereisung des Kollektors vermeide und andererseits wegen der höheren Stromkosten.

Oder ist es besser die Wärmepumpe durchlaufen zu lassen mit niedrigeren Vorlauftemperaturen? Ich frage mich nur, ob sie da immer durchläuft, oder auch mal Pause macht.

Die Spreizung von VL und RL scheint bei mir 5,5 Grad zu betragen. Ist das im Normalbereich?

Ist generell eine Nachtabsenkung bei Wärmepumpen üblich, oder eher nicht?

lg, Manfred

[inikum]

Hallo Manfred,

je besser die Dämmung, desto unsinniger die Nachtabsenkung. Zum einen kühlt der Estrich aus, aber RT sinkt kaum, zum anderen musst du mit höheren Einstellungen fahren und die WP wird ineffektiver.

Bei AT < ca. 2°C soll die WP 24/7 laufen. Das ist auch ein gutes Zeichen, dass die WP gut dimensioniert ist.

Eine gute FBH sollte "kühl" sein, da Temperatur geringer 37°C, der Körpertemperatur.

Grüße Ralf 

[inikum]

... noch ein Nachsatz, die WP moduliert die Leistung, sie passt sich dem Wärmebedarf an.

Mit deiner Einstellung wird direkt eine höhere Leistungsklasse gefordert.

[Manfred9]

Was ich jetzt noch nicht weiß, ob ein 24/7-Betrieb nicht eine Vereisung des Kollektors auslösen kann, vor allem wenn jetzt schon die Primäreingangstemperatur zwischen 0.7 und 1.4 Grad ist?

Und weiters, ob das Nachfüllen mit Wasser beim Außenkollektor die Heizleistung mindert?

Vielleicht kann das jemand beantworten. 

Bitte, danke.

Lg. Manfred 

[Bernd_K]

Was ich jetzt noch nicht weiß, ob ein 24/7-Betrieb nicht eine Vereisung des Kollektors auslösen kann, vor allem wenn jetzt schon die Primäreingangstemperatur zwischen 0.7 und 1.4 Grad ist?

Was ist denn das Problem bei "Vereisung des Kollektors"?

Es ist doch prinzipiell im Gegenteil so, dass die Vereisung der Rohrumgebung eine Menge latente Wärme frei macht, die ein weiteres Absinken der Soletemperatur lange Zeit verhindert.
Und grundsätzlich ist ein 24/7-Betrieb einer Sole- WP deutlich effizienter als ein zeitlich eingeschränkter Betrieb. Zumal letzterer bei Dir ja auch nicht funktioniert.

Ein Problem kannst Du nur bekommen, wenn die Solekonzentration für die minimale Soleausgangstemperatur nicht reicht.

Also sag mal bitte Solekonzentration und Soleein- und -ausgangstemperatur am Taktende durch.
Und am besten auch die Rohrmeter/Rohrabmessungen und die Konfiguration des Kollektors, damit wir mal abschätzen können, wie die Temperatur außen am Rohr ist. 

Und weiters, ob das Nachfüllen mit Wasser beim Außenkollektor die Heizleistung mindert?

Die Heizleistung wird das auf keinen Fall mindern, im Gegenteil: dünnere Sole ist thermisch und hydraulisch besser. Sie darf halt nur nicht zu dünn für die Soletemperatur werden.
Aber wieso willst Du Wasser nachfüllen? Und wie viel? 

[Manfred9]

Vielen Dank für deine Antwort.

So hab ich das noch nicht gesehen mit der Vereisung. Dachte, dass sich dann die Heizung abschaltet.

Die Solekonzentration und Soleausgangstemperatur sehe ich nirgends. Wird mein Modell Vitocal 200 BWP 110 aus 2007 nicht können, denk ich.

[Bernd_K]

Die Solekonzentration und Soleausgangstemperatur sehe ich nirgends. Wird mein Modell Vitocal 200 BWP 110 aus 2007 nicht können, denk ich.

Solekonzentration messen: Kleine Menge Sole abzapfen (Soledruck beachten), mit einem Thermometer in die Gefriertruhe, Eisflockenpunkt und Stockpunkt ermitteln.

Soleausgangstemperatur messen: Ein paar 
 https://www.ebay.de/itm/353816186314?hash=item5261168dca:g:GRkAAOSwixdiuFtM
kaufen, eichen (alle für eine Stunde auf einen Haufen und dann die Abweichungen auf Klebezettel am Thermometer notieren) und mit guter Ankopplung unter Isolierung von Metallrohren von Soleeingang und  -ausgang schieben. 

So hab ich das noch nicht gesehen mit der Vereisung. Dachte, dass sich dann die Heizung abschaltet.

Da muss in Deiner Regelung irgendwo ein zulässiger Minimalwert der Soleausgangstemperatur hinterlegt sein. Der liegt aber (bei der i.A. unsinnig hohen und in jeder Hinsicht kontraproduktiven Solekonzentration) meist so bei  -10°C.  

[Bernd_K]

Noch ein paar allgemeine Dinge:

Warum steigt die Vorlauftemperatur mit dem Einschalten der Heizung so langsam an? Beginnend mit 32 Grad, 8 Stunden später 34 Grad.

Nachdem Du die WP für 8 Stunden in die Zwangspause geschickt hast, kämpft sie zunächst mal gegen die vielen Tonnen abgekühlten Estrich. Zusammen mit dem bei niedrigen AT hohen Wärmeverlust des Hauses schafft sie das dann einfach nicht mehr.  

Beim Stromverbrauch sieht man auch eine ansteigende Kurve (siehe beiligendes Diagramm) von zu Beginn 0,54 kWh (= 2,16kWh in der Stunde) bis 0,58 kWh (= 2,32kWh in der Stunde). Das im Diagramm sind Viertelstundenwerte. Die Wärmepumpe hat eine elektr. Leistungsaufnahme von 2,2 kWh.

Zunächst mal müsste das heißen: ...Beginn 0,54 kWh in 15 Minuten (= 2,16 kW "Momentanleistung")...

Und Du solltest Dir im web mal ein wenig Allgemeinwissen zu Wärmepumpen anlesen. Da findest Du dann z.B.:

Mit jedem °C höherer (niedrigerer) Heizwassertemperatur ( (Vorlauf+Rücklauf)/2 ) und mit jedem °C niedrigerer (höherer) Soletemperatur fällt (steigt) der COP Deiner WP um ca. 2.5%.

Mit jedem °C höherer (niedrigerer) Heizwassertemperatur fällt (steigt) die Wärmeleistung  Deiner WP um ca. 0.6 % und mit jedem °C niedrigerer (höherer) Soletemperatur fällt (steigt) die Wärmeleistung Deiner WP um ca. 3%.

Der COP ist definiert als Wärmeleistung / elektrische Leistung.

Damit kannst Du Dir für gegebene Paare Heizwassertemperatur/Soletemperatur relative  Wärmeleistung und relativen Stromverbrauch ausrechnen. 

[Manfred9]

Aber wieso willst Du Wasser nachfüllen? Und wie viel?

Wie gesagt, es wurde vor Jahren ein paar Mal Wasser nachgefüllt, weil der Druck des Kollektors zurückgegangen ist. Jetzt hab ich 1,5 bar, der Installateur von damals meinte, es sollten 2 bar sein.

[Manfred9]

Da muss in Deiner Regelung irgendwo ein zulässiger Minimalwert der Soleausgangstemperatur hinterlegt sein. Der liegt aber (bei der i.A. unsinnig hohen und in jeder Hinsicht kontraproduktiven Solekonzentration) meist so bei -10°C.

Also die minimale Primär-Ein-Temperatur ist bei -4 Grad C eingestellt. Die niedrigste bisher gemessene Ist-Primär-Ein-Temperatur war 0,6 Grad C. Da bin ich eh noch ein Stück davon entfernt.

[Bernd_K]

1.5 bar auf dem Kollektor reichen, aber Du kannst ja mal ein bisschen Wasser nachfüllen. Einfach um es mal gemacht zu haben. So dass Du es kannst, wenn es mal erforderlich wird.

Klar, 0.6°C ist weit von -4°C weg. Das wird sicher auch mal anders werden, wenn Du in einer längeren strengen Frostperiode nicht frieren willst.
Aber: kritisch ist ja nicht Soleeingang, sondern Soleausgang (die niedrigere Temperatur). Und die kennst Du nicht. Und die Solekonzentration kennst Du auch nicht.
Ist natürlich reine Nervensache, aber mir wäre ein solcher Blindflug zu gefährlich. Zumal die Bestimmung des Frostschutzes und die Messung von Soleausgang ja nicht aufwändig und auch nicht teuer wäre (s.o.).