Verhalten Wärmepumpe mit Kombispeicher

[db2]

Hallo Community,

ich hatte im letzten Jahr bereits einen Beitrag angestoßen, der für sehr viel Feedback gesorgt hat:

https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Anlagenauslegung-mit-Vitocell-120-e...

Letztendlich hat sich herausgestellt, dass das 2-Wege-Ventil falsch eingebaut wurde.

Vergangene Woche habe ich nun unsere Heizung wieder auf Heizbetrieb umgestellt und direkt wieder merkwürdiges Verhalten der Anlage festgestellt. 

Anhand der Aufzeichnungen fürchte ich immer noch eine falsche Auslegung / Konfiguration der Anlage und dadurch erhöhten Energieverbrauch.

Folgendes Beispiel inkl. meiner Gedanken dazu soll das darstellen --> siehe Bild

Anlage:

• Vitocal 200-A mit Vitocell 120-E Kombispeicher
• 3 Parteien-Haus KFW55 Standard mit FBH
• Heizkurve: Neigung 0,4 +1K

 Folgende Erkenntnisse ziehe ich aus der Aufzeichnung:

- Die WP taktet recht häufig im hohen Leistungsbereich für die WW-Bereitung

- Zwischen 22:00 und 23:00 läuft die WP modulierend ("Heizbetrieb")

- Energieverbrauch aktuell pro Tag ca. 23 kWh

- Gelbe Markierung: WP läuft modulierend mit niedriger VL-Temperatur für den Heizbetrieb. Man erkennt, dass in dieser Zeit die Temperatur im WW-Bereich des Speichers massiv nach unten geht

- Rote Markierung: Konvektion von WW richtung WP Innen- und Außengerät durch fehlende Rückschlagventile --> Energieverlust

- Blaue Markierung: Linerarer Temperaturanstieg im Heizungs-VL auf knapp unter 40°C

Grundsätzlich ergeben sich für mich hier folgende Fragestellungen:

Für mich zeigt dies ein deutlich ineffizienter Betrieb der kompletten Anlage. 

- Ist es normal, dass der Warmwasserbereich beim Versorgen der FBH so schnell an Temperatur verliert (Gelbe Markierung)?

- Was kann dagegen unternommen werden?

- Muss der Heizungsbauer zwischen Pufferspeicher und Innengerät ein Rückschlagventil verbauen? 

- Hat jemand eine Idee weshalb die Temperatur im Heizkreis VL innerhalb der blauen Markierung linear auf knapp 40°C ansteigt?

Weitere Kommentare und Anregungen sind gerne willkommen.

Anmerkung:

Ich kämpfe nun schon seit über 1,5 Jahren mit der Anlage und bin immer noch der Meinung, dass es sich hierbei um einen ineffizienten Betrieb des Gesamtsystems handelt.

Mehrere Anfragen beim für die Installation beauftragten "Fachbetrieb" blieben unbeantwortet.

Seitens Viessmann wird man bei Anfragennur auf den Fachbetrieb verwiesen, was in meinem Fall in einer Sackgasse endet...

Beste Grüße,

db2

[Guennie]

Hallo,

diese Darstellung ist mir bekannt. Ich denke das hier zur besseren Übersicht des Ganzen diese Verteileinrichtung nur "aufgeschnitten" dargestellt ist.

Ich vermute, das es so etwas wie  ein U-Profil ist, wo in einem Winkel zueinander die beiden Rohre einströmen. beide Enden des U-Profils sind mittels Abkantung zu ca. 1/3 geschlossen.

Dadurch Strömt das Wasser in Durchflussrichtung (von Links nach rechts oder umgekehrt) von einem Rohr zum anderen. Nur wenn zb. das abgehende Rohr nicht mehr das komplette Wasser des Zulaufs abnehmen kann, erst dann strömt das überschüssige Wasser des Zulaufs über das Ende des Rohres hinaus in die hydraulische Weiche. Und genau so soll es ja letztendlich auch sein. Und wenn diese Einrichtung innerhalb des Speichers Symmetrisch aufgebaut ist, dann ist es irrelevant, ob das Wasser von links oder von rechts kommt.

Wie es aber letztendlich im Inneren des Speichers dann in "Natur" wirklich aussieht, das kann Dir nur der Hersteller des Speichers sagen, oder wenn man mal einen selber wirklich aufgeschnitten hat.

Darstellung lt Foto:

Darstellung in der Querschnittszeichnung:

Darstellung als Skizze (Schnitt von oben), wie ich mir dann hier die Strömung jeweils vorstelle:

Bei entsprechender Auslegung - und davon gehe ich jetzt mal aus - funktioniert das - und zwar in beide Richtungen. 

lg

Guennie

[barney]

Wenn es so ist wie du es darstellst, dann ist es egal.

Für mich sieht es eher so aus, als würde das Blech vor dem linken Anschluss enden. Siehe gelbe Markierung in im folgenden Bild.

Aber vielleicht kann @Flo_Schneider etwas dazu sagen?

Gruß barney

[Viessi18]

Hallo,

ein heiß umkämpftes Thema aber trotzdem vielen Dank dafür. Es hilft auch mir, denn ich habe noch kein 3 Wege Unschaltventil und auch keine Möglichkeit per Parameter die beiden HK mit WW Vorang auszuschalten.

Ich hätte 3 Fragen zu der Inneneinheit einer 250-A und dem 3 Wege Unschaltventil:

Welcher  Anschluss an der Inneneinheit der 250-A  schaltet das Ventil von der Ruhestellung (HZ Bereitung) in die Stellung WW-Bereitung?

An welchen Rücklauf der Inneneinheit geht das Ventil, HZ oder WW und was geschieht mit dem Anderen?

Ist das Ventil vergleichbar mit der Parametereinstellung WW Vorrang mit HK aus oder macht es dennoch Sinn und warum?

Vielen Dank vorab.

Viessi18

[Viessi18]

Hallo,

wie lange benötig das Viessmann Stellglied auf dem 3 Wege Umschaltventil für die Umschaltung?

[Christoph_85]

Für meine Begriffe ist die Steuerung an dieser Stelle schlecht und führt zu Energieverlust.

Ich verdeutliche es an meiner Einstellung.

WW Soll 52 Grad

Bei WW Ist 48 Grad schaltet die WW Bereitung ein.

Der WP Vorlauf dümpelt zu diesem Zeitpunkt irgendwo bei 30 Grad rum.

Sobald die Ist Temperatur auf 48 Grad absackt schaltet sofort das Drei-Wege-Ventil auf WW, noch bevor der Verdichter überhaupt angesprungen ist.

Ergebnis: WW sackt auf 38 Grad ab und muss dann mühevoll wieder auf 52 Grad aufgeheizt werden.

[Guennie]

Hallo @Christoph_85 ,

warum die Steuerung so arbeitet, hat durchaus seinen Grund  - hier man Schritt für Schritt warum das so ist.

WW Soll 52 Grad  -> das ist der Ausgangspunkt

Bei WW Ist 48 Grad schaltet die WW Bereitung ein. -> Die WW Beladung startet bei "WW Soll minus der eingestellten Einschalthysterese"

Der WP Vorlauf dümpelt zu diesem Zeitpunkt irgendwo bei 30 Grad rum. --> Der Sekundärkreis, über welchen die Beladung erfolgt, ist relativ kalt, da zb. die WP (besonders in den Sommermonaten) seit der letzten WW-Bereitung komplett stillsteht.

Sobald die Ist Temperatur auf 48 Grad absackt schaltet sofort das Drei-Wege-Ventil auf WW, noch bevor der Verdichter überhaupt angesprungen ist. -> Das hat damit zu tun, das unbedingt sichergestellt sein muss, das vor dem Start des Verdichters der Sekundärkreis eine stabile Strömung aufweisen muss.

Deswegen startet auch ca. 3 Minuten vor dem Verdichter die Sekundärkreispumpe  - es wird nun die Strömung im Sekundärkreislauf stabilisiert. Das Ganze wird über den Paddelschalter "überwacht". Erst wenn diese Strömung stabil aufgebaut ist, darf der Verdichter Energie in den Verflüssiger schicken. Das hat den Grund, da der Verflüssiger im Verhältnis zur Leistung des Verdichter relativ klein ist, und sofort überhitzen würde, wenn hier die Sekundärkreisströmung (zur Kühlung des Verflüssigers) nicht passt.

Das kann man sich in etwa so vorstellen, wie wenn man einen Computer starten würde, auf dem kein funktionierender Kühlkörper auf der CPU montiert sein würde.....die CPU würde schlagartig überhitzen und zerstört werden.

Und jetzt kommt das 3-Wegeventil der WP ins Spiel.

Dieses Ventil steht normalerweise immer in Richtung Heizkreise offen, und wird nur zur WW Bereitung in die Richtung des WW-Speichers um geschalten.

Nun könnte man natürlich sagen, das dieses Ventil, bis zum Start des Verdichter für die WW-Bereitung in dieser "Heizkreis Stellung" bleiben könnte, und erst wenn tatsächlich der Verdichter die hohe Temperatur für die WW-Bereitung liefert auf den "WW-Kreis" umschaltet.

Da die Temperatur im Sekundärkreis jedoch nicht "schlagartig" auf WW-Niveau ist, sondern langsam ansteigt, würde es bedeuten, das man für diese Zeit erstens - besonders im Sommer - Energie Nutzlos in den Heizkreis schicken würde, und zweitens würde bei Anlagen, die keinen Mischer im FBH Kreis haben, der Estrich bis zur Umschaltung auf den WW-Kreis möglicherweise heißer als erlaubt beschickt werden. Und das darf auf keinen Fall sein, da dies Schäden am Estrich verursachen würde. Nicht umsonst sollte hier sogar das Schutzthermostat montiert sein, um so eine Überhitzung zu vermeiden. 

Das sofortige Umschalten des 3-Wegeventil bei Start der WW-Bereitung hat noch einen weiteren Vorteil. Da man ja bei der WW-Bereitung höhere Temperaturen im Sekundärkreis benötigt, als zb. bei der FBH Beheizung, geht die Aufheizung des Sekundärkreises dann einfach schneller, wenn der WW-Speicher dem Verdichter über dessen RL sozusagen dabei "unter die Arme greift".

Da der Sekundärkreislauf ja ein in sich geschlossener Kreislauf ist, ist diese Energie auch nicht aus dem Speicher "verloren", sondern der Sekundärkreis "leiht" sich diese Energie aus dem Speicher nur kurzfristig aus, damit dieser schneller heiß wird. Der Verdichter bringt somit schneller seine Energie für die WW-Bereitung bis in den Speicher, und muss nicht vorher "alleine - aus eigener Kraft" den Sekundärkreis auf die für die WW-Beladung notwendige Temperatur bringen. Dadurch wird in der Folge die WW-Beladung auch wieder schneller abgeschlossen.

Ist die WW-Bereitung abgeschlossen, schaltet das 3-Wegeventil sofort zurück auf den Heizkreis, und die Sekundärkreispumpe läuft noch ca. 3 Minuten weiter, um erstens den nun sehr heißen Verflüssiger, und Sekundärkreis wieder abzukühlen, und zweitens diese Überschussenergie aus diesem Kreislauf - besonders in den Wintermonaten - nicht nutzlos "verpuffen" zu lassen.

Da das Wasservolumen in diesem Bereich im Verhältnis zur sehr großen Masse des Estrich sehr klein ist, ist die nun dabei auftretende - sehr kurze "Energiespitze" auch kein Problem für den Estrich.

Somit hat das so wie das Ganze zwischen Heizen und WW-Beladung umschaltet durchaus seinen Sinn, wie das abläuft, und ist absolut nicht schlecht gemacht, sondern auf ein (Energie)technisches Optimum getrimmt.

lg

Guennie

[Christoph_85]

Servus @Guennie 

schön mal wieder was von Dir zu hören und danke für Deine fundierte Erklärung.

Im Sommer (Betriebsmodus nur WW) kann ich Deiner Argumentation zu 100 % folgen.

Im Winter (Betriebsmodus Heizen und WW), wo zumindest bei mir der Verdichter sowieso ein Mal pro Stunde anspringt um das Heizwasser nachzuheizen, könnte der erste Teil des Zyklus ja durchaus in den HW Speicher gehen, oder?

Die Anlage müsste dann irgendwo bei „mittlerer Temperatur“ zwischen HW und WW umschalten.

Thema hier im Beitrag ist ja Verhalten der WP mit Kombipuffer. Ob das wirklich nur am Kombipuffer liegt weiß ich noch nicht, aber die vielen Verdichterstarts können nicht effizient sein. Bei 20 Verdichterstarts pro Tag wundert es mich auch nicht, dass meine JAZ nur bei 2,6 liegt.

Wie auch schon an anderen Stellen hier im Forum zu lesen ist der Kombipuffer sehr umstritten und ich glaube aktuell auch nicht, dass ich den lange drin lassen werde.

[Guennie]

Hallo,

wenn Du so derart viele Starts hast, und ein JAZ von nur 2,6 dann hast hier wo ein ganz anderes viel größeres Problem mit der Anlage. Da ist das Thema, ob das Ventil etwas früher oder später umschaltet, hier noch das geringste Problem.....

Zum Vergleich dazu - bei meiner Anlage sind es - seit diesem Frühjahr - soeben aktuell nachgesehen:

819h Laufzeit, bei gerade mal 158 Starts.....mit einer JAZ von 3,3 beim Heizen und 3,1 beim WW.

Das WW wird wenn zu wenig PV Energie vorhanden ist, einmal pro Tag auf 45°C, und wenn genug PV Energie vorhanden ist einmal alle zwei Tage auf 55°C hochgeladen.

Und das obwohl das Ventil genauso umschaltet, wie bei Dir....😉. 

Somit muss hier als erstes mal die wirkliche Ursache der häufigen Taktung gefunden werden, kommt diese davon weil die WW-Zone einmal pro Stunde nachgeladen werden muss.....oder ist die installierte WP-Leistung weit über die notwendige Heizlast ausgelegt, und die Taktung kommt aus dem Heizkreis.....

Wie habe ich hier schon mal im Forum von jemandem so passend gelesen, so ungefähr: "Wenn im Fundament Risse sind, macht es wenig Sinn, sich über die Farbe der Vorhänge Gedanken zu machen".

lg

Guennie

[Christoph_85]

Servus @Guennie 

da hast Du natürlich recht.

Anbei mal ein typischer Tag. Die Anzahl der WW Bereitungen konnte ich durch Deine Hinreise zur Vitotrans deutlich reduzieren.

Zwei WW Bereitungen pro Tag habe ich aber immer noch, obwohl die einzige wirkliche Entnahme darin besteht, dass meine Frau und ich morgens kurz duschen.

Wenn mein Sohn (3 Jahre) abends ein kleines Bad nimmt, habe ich eine dritte WW Bereitung.

Die WW Bereitungen sind im Schaubild die zwei 15 kW Peaks. An diesem Tag hatte ich testweise den Heizstab aktiviert.

Die 20 kleineren Peaks bei ca. 2,5 kW sind für die Heizung. Hier verstehe ich nicht, warum die Anlage nicht bei weniger kW durchläuft. Dass sie mit weniger kW laufen kann, weiß ich, da bei wärmeren Temperaturen die Peaks nur bei 1,5 kW liegen.

Noch eine andere Frage: Hast Du die Steuerung in Abhängigkeit von PV Strom mit der SmartGrid Funktion realisiert?

[Guennie]

Nein, da die „klassische“ Smart Grid Funktionalität über solche Schaltkontakte zwischen WP und PV WR zwar sehr einfach zu realisieren ist, sollte diese jedoch meiner Meinung nach ohnehin eigentlich ein Fall fürs „Museum“ sein. Deswegen habe ich die Smart Grid Funktion über eine Datenanbindung zu meinem Energiemanagement System realisiert. Auf diesem Weg kann ich laufend den „tatsächlich gerade vorhandenen PV Überschuss“ gezielt und sogar in der gewünschten Menge genau dort hin „lenken“, wo dieser aktuell auch am besten aufgehoben ist, bzw. benötigt wird. ( ganz nach Bedarf in den WW Speicher, oder in den Estrich, oder in den Batteriespeicher, oder später mal ins zukünftige E-Auto).

Dadurch konnte ich den PV-Eigenverbrauchsanteil (7,5kWp PV) im Jahresschnitt mittlerweile auf 86%-87% steigern.

lg

Guennie

[Christoph_85]

Das hört sich sehr cool an! Wo kann ich so ein Energiemanagement System bestellen? 😁

[Guennie]

Solche Systeme gibt es durchaus auf dem Markt, das Problem sind immer nur die Komponenten. Jeder Hersteller kocht hier sein eigenes Süppchen. Nicht nur das hier jeder Hersteller einen anderen Datenbus verwendet. Der Eine verwendet ModbusTCP der Nächste ModbusRTU wieder andere KNX oder wieder andere verwenden den eebus, und dann gibt es auch noch den CAN Bus der verwendet wird…….nichts ist jeweils mit dem anderen Kompatibel. Und wenn zwei Herätehersteller zb. eine ModbusTCP Schnittstelle haben, ist das mit fast zu 100%tiger Sicherheit so, das dann die Datenregister komplett unterschiedlich sind. Nicht nur das, sondern manche Hersteller Verschlüsseln sogar noch extra diese Daten, damit ja keiner zb. mit wesentlich günstigere Zusatzkomponenten die am Markt angeboten werden arbeiten kann.

Ich denke nur als Beispiel an Smartmeter die es zwar am Markt von einem Hersteller auch frei zu kaufen gibt, jedoch dann nicht funktionieren, da man auf diesem eine „Spezielle Firmware“ auf dem Gerät benötigen würde, die dann aber nur auf der OEM Variante mit entsprechendem „Aufpreis“ dann drauf ist.

Als Ergebnis hast dann:

Entweder man kauft alles komplett von nur einem einzigen Hersteller nich nur zu entsprechend deftigen Preisen, sondern man macht sich zusätzlich komplett abhängig von diesem.

Oder man macht - bei diesen“Geschäftspraktiken“ einfach nicht mit, und  „bastelt“ sich das Ganze letztendlich in mühevoller Kleinarbeit, und Tüftelei selber zusammen, und hat dafür dann auch erstens genau das was man möchte, zweitens zu einem Bruchteil der Kosten, drittens ist man von keinem Hersteller abhängig, und viertens kennt man dann sein System bis zur kleinsten Schraube, was in Zeiten wie diesen denke ich, auch immer wichtiger wird, damit man sich dann auch selber bei Problemen helfen kann.

So ist zb. auch über die letzten mittlerweile fast 3 Jahre meine eigenes Energiemanagement entstanden.

lg

Guennie

[Christoph_85]

Hi @Guennie 

mir ist heute aufgefallen, dass es doch nicht ganz egal ist, wenn N und G vertauscht sind.

Ich habe mich ja schon die ganze Zeit gefragt, warum die VL Temperatur in die Heizkreise höher liegt als die Temperatur des Puffers. Das liegt genau daran, dass N und G vertauscht sind.

Aufgefallen ist es mir, weil am Ende der WW Bereitung, wenn das 3 Wege Ventil von WW auf HW umschaltet, die VL Temperatur in die Heizkreise für ganz kurze Zeit auf 50 Grad springt. Ich habe es nur noch nicht geschafft genau in diesem Moment einen Screen Shot zu machen.

Kann das außer dieser unplausiblen Temperaturanzeige vielleicht doch auch steuernde Auswirkungen haben?

[Guennie]

Hallo @Christoph_85 ,

1) wenn man sich ansieht, wie die hydraulische Weiche aufgebaut ist, und sich Wasser von der Physik her verhält, ist es vollkommen logisch, warum die Temperatur im VL zu den Heizkreisen höher ist, als jene die der Sensor in der hydraulischen Weiche misst. Das hat absolut nichts damit zu tun ob das Wasser von links oder rechts durch die Weiche strömt.

Siehe die Skizze im Post vom 22.12.2023 6:58: 

https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Welche-JAZ-erreicht-ihr/m-p/403380#...

• Wärmeres  Wasser ist auf Grund der geringeren Dichte immer weiter oben als kälteres Wasser. Somit entsteht eine Temperaturschichtung in der Weiche
• das Wärmere (VL) Wasser läuft oben parallel durch die Weiche in die Heizkreise und das kältere (RL)Wasser läuft unten parallel durch die Weiche zurück zur WP. 
• das Wärmere (VL) Wasser zu den Heizkreisen hat zb. 28,5°C
• das abgekühlte (RL) Wasser zur WP hat zb. 23,5°C
• Der Temperatursensor in der Weiche sitzt jedoch von der Höhe je nach Position in etwa in der Mitte bis unteres Drittel der Weiche.
• Durch die Schichtung hat es in dieser Zone der Weiche somit in etwa die 25°C welche der Sensor dann auch misst und an die APP weiterleitet.

2) warum die Temperatur nach der WW-Bereitung kurzfristig nach oben geht, habe ich hier detaliert erklärt: 23.12.2023 17:12

https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/kurzzeitig-zu-hohe-Vorlauftemperatu...

lg

Guennie