Wärmepumpe

Die Suche nach der optimalen Einstellung der diversen Parameter der Heizung lässt sich trotz intensivem Handbuchstudiums teilweise nur durch „learning by doing“ durchführen.
Zum Einsatz kommt eine Stiebel Eltron WPC 05 Cool Wärmepumpe (da kann man was einstellen) sowie eine Stiebel Eltron FEK Fernbedienung für die Heizung (da kann man was einstellen) und Einzelraumregler (EER) in jedem Raum (da kann man auch was einstellen).
Wie funktioniert das jetzt alles zusammen?

Heizen:
Als Zieltemperatur streben wir 23°C an, also T-Shirt Temperatur. An den EER kann man die gewünschte Temperatur in jedem Raum individuell einstellen. Die EER haben meist eine Zahlenskala, bei uns entspricht „4“ 20°C und „5“ 25°C, die gewünschte Einstellung liegt also dazwischen. Ist die Raumtemperatur unterhalb der Soll-Temperatur fährt der Stellmotor des Heizkreises auf und das Wasser aus dem Vorlauf der Heizung kann durch die Rohre der Fussbodenheizung strömen. Das funktioniert allerdings nur, wenn auch die Heizkreispumpe läuft, sodass das Wasser entsprechend zirkulieren kann. Bei der WPC kann man wählen, ob die Heizkreislaufpumpe permanent arbeitet, oder zyklisch (Option „Pumpenzyklen“), abhängig von der Aussentemperatur. Derzeit lassen wir die Umwälzpumpe permanent laufen, da es sich um eine hocheffiziente Pumpe handelt (ca. 25W), ist der Stromverbrauch dabei überschaubar. Bei zyklischer Regelung hatten wir öfters das Problem, dass alle Räume Wärmebedarf hatten (Regler offen), aber kein Wasser umgewälzt wurde. Im Idealfall würden die EER nie schliessen müssen, d.h. Wärmeangebot und Wärmeabnahme passen perfekt zusammen.
Die beiden Parameter „Heizkurve“ und „Soll-Temperatur“ bestimmen abhängig von der Außentemperatur die Vorlauftemperatur der Heizung. Da ein Passivhaus gut gedämmt ist, ist eine sehr flache Heizkurve und damit geringe Vorlauftemperaturen möglich. Bisher hatten wir für die Steigung der Heizkurve den von Stiebel Eltron für ein Passivhaus vorgeschlagenen Wert von 0,3 eingestellt. Mit einer Soll-Temperatur von 21,7°C haben wir bei Minustemperaturen recht gute Erfahrungen gemacht, bei Plusgraden wurde es aber schnell zu warm. Gesucht war also eine Kombination von Steigung und Raumsolltemperatur, die bei kalten Aussentemperaturen ähnliche Vorlauftemperaturen vorgibt, bei wärmeren Aussentemperaturen aber schneller runterregelt.
Damit man sich das ganze besser vorstellen kann, haben wir eine Berechnung der Heizkurven in Excel implementiert. Mit einer Kombination aus Google-Suche nach einer Formel und ein wenig Parameteroptimierung, damit die Formel auf die WPC05 passt, kamen wir mit folgender Formel zu recht passenden Ergebnissen:

VT,Soll = RT,Soll + HK*20*((RT,Soll-AT)/20)^0,70

VT,Soll = Vorlauftemperatur der Wärmepumpe
RT,Soll = Raumsolltemperatur
HK = Steigung Heizkurve
AT = Aussentemperatur

Die Vorlauftemperatur wird dabei zusätzlich durch den Parameter „maximale Rücklauftemperatur“ begrenzt. Der steht bei uns bei 38°C, kommt hier also nicht zum tragen.

01_Heizkurve

Heizkurve 1 ist dabei die bisher verwendete (0,30 Steigung Heizkurve / 21,7°C Raumsolltemp.) und Heizkurve 2 ist die neue Alternative (0,37 Steigung Heizkurve / 20,0°C Raumsolltemp.).
Wer selbst experimentieren möchte: Berechnung Heizkurve

Wichtig ist auch zu wissen, dass die Raumsolltemperatur, die man an der Heizung vorgibt nicht zwingend der tatsächlich gewünschten Raumtemperatur entsprechen muss. In vielen Fällen wird diese Temperatur auch Sockeltemperatur genannt, da sie der Ausgangspunkt (Sockel) der Heizkurve ist und diese bei Änderung parallel verschiebt.
Die tatsächlich gewünschte Raumtemperatur wird ausschliesslich an den EER eingestellt.

Update 1: Bei ca. 10°C Aussentemperatur funktioniert das mit den neuen Einstellungen auf Anhieb schon recht gut. In einigen Räumen wird die Zieltemperatur aber nicht ganz erreicht, deshalb werden wir jetzt noch Variante 3 (0,36/20,3°C) ausprobieren.

Update 2: Aktuelle Einstellung: 0,35 / 20,5°C (gut bei 0 bis 10 °C, etwas zu warm bei -10 bis 0°C)

Update 3: Aktuelle Einstellung: 0,34 / 20,6°C (bei 5 bis 10°C etwas kühl, bei 0 bis -5°C zu warm)

Update 4: Aktuelle Einstellung: 0,33 / 20,6°C

Warmwasser:
Bei der Warmwassererwärmung experimentieren wir auch noch ein wenig. Der 175 Liter Speicher der Wärmepumpe reicht bei einem Startwert von 45°C ungefähr für eine Badewanne bzw. 2x Duschen (einmal Frau = viel + einmal Mann = wenig 🙂 ).
Ziel ist es eine geringe Maximaltemperatur zu haben, damit die Wärmepumpe nicht allzu viel arbeiten muss, um aus der im Winter auch mal nur 2-3°C kalten Sole die Zieltemperatur zu erzeugen. Der Techniker von Stiebel hat 45°C bei 3K Hysterese empfohlen, d.h. bei erreichen von 42°C springt der Verdichter an, um das Warmwasser wieder auf 45°C aufheizen. Mit der Einstellung klappt es bisher ganz gut.

Kühlen:
Unsere Wärmepumpe nutzt die „Passivkühlung“, d.h. Kühlung durch Sole ohne zusätzlichen Verdichtereinsatz (dafür wäre ein weiteres Zusatzmodul notwendig).
Im Menü „Flächenkühlung“ kann man entsprechend die Vorlaufsolltemperatur, Hysterese Vorlauftemperatur und Raumsolltemperatur einstellen.
Die Wärmepumpe steuert dabei nach folgenden Regeln:

  • Kühlung schaltet ein, wenn Raumsolltemperatur überschritten ist
  • Kühlung schaltet aus, wenn Raumsolltemperatur um 2°C unterschritten wird (gemessen an FEK)
  • Vorlaufsolltemperatur ist gleich der Solltemperatur der Bodenfläche. Dieser Wert wird in Abhänhigkeit von der Luftfeuchte ggf. erhöht um Taupunkttemperatur + 2°C (dadurch wird die Bildung von Tauwasser auf den Bodenflächen verhindert)
  • Solepumpe schaltet ein bei Solltemperatur Fläche + Hysterese
  • Solepumpe schaltet ab bei Solltemperatur Fläche -1°C

Derzeit haben wir die Raumsolltemperatur auf 23,5°C, die Hysterese auf 2,5K und die Vorlaufsolltemperatur auf 15°C.

Weitere Erfahrungswerte aus der Praxis:

  • Sommerbetrieb bei 16°C und Gebäudedämpfung „1“: Klingt eigentlich „falsch“, aber ansonsten dauert es viel zu lange, bis die Heizung auf Kühlbetrieb umstellt. Bei entsprechender Sonneneinstrahlung heizt sich so ein Passivhaus halt schnell auf.
    Update: Die Erfahrung hat jetzt gezeigt, dass man hier ab und an mal manuell nachhelfen muss, da die Aussentemperatur nicht unbedingt zwingend mit der Sonneneinstrahlung zusammenhängt. D.h. im Frühjahr bei kalter Aussentemperatur und hoher Sonneneinstrahlung passen die 16°C, wenn es aber bewölkt und nur so um die 20°C ist, dann ist die Kühlung eher unerwünscht. Dann sollte man den Wert eher wieder hochstellen.
  • Mit installiertem FEK-Bedienmodul werden die Einstellung für die Heizung ausschliesslich am FEK vorgenommen. Die Wärmepumpe steht dabei auf „Programmbetrieb“. Der „Dauernd Tag-Betrieb“ (Sonnensymbol) der FEK entspricht dabei dem von uns favorisierten Betriebsmodus „Komfortbetrieb“.
  • Parameter Raumeinfluss im Menü des FEK = „- – – -„. Somit dient der Raumfühler des FEK nur zur Erfassung der Ist-Temperatur und hat keinen steuernden Einfluss auf die Rücklauftemperatur.

Ob das alles so richtig ist? Keine Ahnung, aber wir werden unsere Erfahrungen hier laufend aktualisieren. Wenn jemand gute Tipps hat, bitte posten. 🙂

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9 Kommentare zu “Wärmepumpe

  1. Hallo liebe Bauherren,

    tolles Haus, toller Blog 🙂 Ich bin begeistert! Ich blogge für STIEBEL ELTRON Energy Life und interessiere mich sehr für Ihre Erfahrungen mit der WPC cool. Einiges habe ich schon gelesen, habe aber zusätzlich noch einige Fragen. Wenn SIe Lust und Zeit haben, kontaktieren Sie mich doch mal. Auch bei Fragen zu Ihrer Heizung können Sie gerne auf mich zukommen.

    Herzliche Grüße
    Mareike Köster

  2. Hallo, ich habe mal eine Frage. Wir haben auch die WPC 05 Cool und müssen jetzt unseren Estrich aufheizen. Laut Stiebel Eltron geht das nur über den 8,8 kW Heizstab. Haben Sie das auch über Heizstab gemacht und wenn ja, wie hoch war ungefähr der Stromverbrauch für diese Aufheizzeit?

    Gruß Carsten Melnikoff

    • Hallo,

      wir haben den Estrich damals auch mit dem Heizstab aufgeheizt. Wenn man das mithilfe der Erdsonde machen würde, besteht aufgrund der notwendigen hohen Entzugsleistung die Gefahr, dass die Quelle vereist und dauerhaft Schaden nehmen würde.
      Den Stromverbrauch habe ich leider nicht separat gemessen.

  3. Habe deine Infos einmal gespeichert. Wir haben eine WPF 04 cool und eine FEK, keine EER. Wollten das eigentlich über unsere Temperatursensoren der Loxone Steuerung übergeben. Aber von extern – nicht einmal mit dem ISG – lassen sich die Temperaturen vorgeben. Das nervt schon sehr. Jetzt sind wir am Testen, leider kann ich die automatische Beschattung noch nicht in Betrieb nehmen…

    • Hallo Eva,

      das ihr keine EER habt wundert mich ein wenig. Laut EnEV sind selbsttätig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur eigentlich Pflicht und dürfen soweit ich weiss nur mit schriftlicher Genehmigung weggelassen werden.
      Habt ihr denn Loxone Temperatursensoren für jeden Raum? Mit den Loxone Stellmotoren (Tree/Air) müsste man die Fussbodenheizung dann ja auch raumweise regeln können.
      Die Regelung der Wärmepumpe über eure Loxone Steuerung ist denke ich mal zweitrangig. Wenn die einmal richtig eingestellt ist, dann funktioniert das über den standardmässigen Aussenfühler recht gut.

      Ganz wichtig ist auf jeden Fall der hydraulische Abgleich, damit erst einmal allen Räumen die gleiche Wärmemmenge zugeführt wird.

  4. Eigentlich schon erschreckend das immer wieder die Raumregulierung in Kombination mit Fußbodenheizung und Wärmepumpe empfohlen wird.
    Wäre genau so wie wenn der Autohersteller angeben würde das Tempo nicht mit dem Gaspedal zu regeln sondern mit der Kupplung.
    Aber die EnEV wird’s schon wissen :).

    Gruß

    • Hallo Tom,

      ganz so unsinnig finde ich die EER nicht, da man mit ihnen schon gewisse Temperaturunterschiede (z.B. klassisch im Schlafzimmer, Bad) realisieren kann. Die Kosten dafür sind auch überschaubar. Ob man sie deshalb natürlich gleich zwanghaft vorschreiben muss, ist eine andere Frage.

  5. Hallo
    Mich würde interessieren aus welchem Grund ihr bei der Kühlfunktion eine Hysterese von 2,5K eingestellt habt. Die Werkseinstellung von Stiefel Elton beträgt doch 5K. Ich versuche ebenfalls gerade die Kühlfunktion meiner Wärmepumpe zu verstehen und bin über jede Anregung dankbar.

    • Hallo, bei Hysterese 5K würde es zu lange dauern, bis die Kühlung aktiv wird. Ein Passivhaus heizt sich bei Sonneneinstrahlung sehr schnell auf, also muss die Kühlung auch entsprechend schnell reagieren.

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