Wärmepumpe

Wärmepumpe

Unser Haus ist ein Haus Baujahr 1921 und laut Heizungsbauern (3 Stück gefragt) für eine Wärmepumpe nicht geeignet.
Tja, ich konnte nicht hören, daher heizen wir seit Winter 2022 mit einer industriellen 16 kW Wärmepumpe (Anschlusswert etwa 4 kW).
mir reicht das.

Die Grunddaten

2 Stockwerke + Dachgeschoss mit 225m² + 40m² geheizt im Nebengebäude

Alte Heizkörper, in den beiden Bädern Fußbodenheizung (zusammen ~25 m²)

• Gewölbekeller (nicht gedämmt)
• Erdgeschoss
  • Eingangstür undicht
  • Fenster recht undicht (Dichtungen getauscht -> Sucht Fensterdichtungen)
    beides etwa 50 Jahre alt
• 1 OG
  • neue Fenster
• DG
  10 cm Zwischensparrendämmung
  10 cm Dämmung an den Stirnseiten
  Fußbodendämmung mit 10 mm Hanfmatten

• Heizung:
  • 25 kW Ölheizung, Baujahr ~1995
  • Holz- Speicherofen im Esszimmer mit 70 kWh Speicherkapazität

Die neue Wärmepumpe

Die Steuerung

Achtung! Ganz wichtig!
Die Wärmepumpe läuft auf 3 x 400 V Drehstrom / Starkstrom. Die Absicherung ist dürftig (meine ist mit 32 A abgesichert und ohne FI). Wenn ihr nicht wisst was ihr tut, oder auch nur den kleinsten Zweifel habt, ob das Richtig ist, was ihr tut: Lasst es! Ich verdiene mein Geld damit, an solchen Anlagen unter Spannung herumzuschrauben, ich weiß, was ich tue, und ich weiß, wann ich die Sicherung rausmachen muss. Eure Lieben werden es euch danken.
Nun viel Spaß.

Ich habe die Steuerung zwei mal aufgebaut. Ein mal zum Kennen lernen mit Relais Technik, ein Mal mit einer günstigen China SPS.

Relais basiert

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  Relaisbasierte Steuerung - Schaltplan

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  Relaisbasierte Steuerung - Anordnung Schaltschrank

Das erste Design ist recht einfach gewesen. Die alte Heizungssteuerung der Ölheizung hatte Ausgänge, die die Heizungspumpen direkt ansteuern können. Die Wärmepumpe hat überall den Hinweis dabei stehen, dass die Leistung nicht ausreichen könnte und man ein Relais nehmen soll. Theoretisch sollte das ohne Relais klappen, aber mit Relais ist das sicherer und gut für die Lebensdauer der Wärmepumpe. Also, langer Rede kurzer Sinn: Ein Schaltschrank für die Relais musste her. Als erstes musste der Schaltplan aufgezeichnet werden, und hier kommen die Anforderungen:

1. Wenn die Wärmepumpe die Pumpen anfordert, müssen diese schalten
2. wenn die Wärmepumpe die Ventilumschaltung anfordert, müssen diese schalten
3. Wenn die alte Ölheizung die Pumpen anfordert, müssen diese schalten

Entsprechend Schaltlogiken aufstellen

1. Pumpe Speicherladung = (Anfoderung Wärmepumpe und nicht Anforderung Ventile) oder Anforderung Ölheizung
2. Pumpe Heizung = (Anforderung Wärmepumpe und Anforderung Ventile) oder Anforderung Ölheizung
3. Anforderung Ventile = Anforderung Ventile (und korrekt verschaltet, das ist der Haken dran)

Das Klingt einfach, oder? Zu Bild Relaisbasierte Steuerung - Schaltplan:

• Das Relais K1 schaltet die Pumpen an, das Relais K2 entscheidet, welche Pumpe läuft.
• Das Relais K5 schaltet die Ventilposition um.
• Die Relais K3.1 und K3.2 schalten wenn die Ölheizung anfordert die Pumpen zwangsweise ein

SPS basiert

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  SPS basierte Steuerung - Schaltplan

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  SPS basierte Steuerung - Anordnung im Schaltschrank

Hier kommt jetzt ausnahmsweise Werbung: Ich habe mir eine "billige China SPS" gekauft, hier die Quelle:
https://easyconplc.en.alibaba.com/minisiteentrance.html?spm=a2700.wholesale.0.0.449455c5P16pSi&from=detail&productId=1600679336907
Die von mir gewählte SPS "FX3U-16" ist aktuell leider nicht lieferbar, und ob das mitgelieferte Programm für die Programmierung wirklich so ganz original vom Lieferanten lizensiert ist, möchte und kann ich nicht beantworten. Es ist ein wenig fummelig gewesen das ganze zum Laufen zu bekommen. Unter Windows 10 laufen die RS 232 Treiber, aber das Programm nicht. Unter Windows 7 läuft der RS 232 Treiber nicht, aber das Programm.

Glücklicherweise hatte ich noch einen alten Windows 7 Rs 232 Treiber: File:Windows 7 RS232 Treiberpaket.zip
der taugt auch für die billigen China Arduinos unter Windows 7 und liegt schon seit 2018, also 5 Jahre auf meiner Festplatte :-D

Okay, ich bin abgeschweift, alles in allem ist die SPS ganz cool, wenn man weiß, wie es geht. Und so schwer ist es auch nicht. Es lädt zum Spielen ein, und man kann damit ein wenig "oldschool" SPS programmieren lernen.

Die Kosten

Die Kosten haben tatsächlich gut zur Planung gepasst. Ich habe die Wärmepumpen Kalkulation in verschiedene Bereiche geteilt.

1. Wärmepumpe an sich 
 Wir haben uns für eine industrielle Wärmepumpe mit 17 kW Spitzenleistung entschieden. Wichtig ist hier zu beachten, es wird immer die Pumpleistung angegeben, die mit "irgendeinem Faktor" verrechnet herauskommt (eventuell die mittlere Jahresarbeitszahl? Könnte sein, müsste ich nachschauen). 
 Die kosten dafür: 6000 €
2. Installationsmaterial + Verbrauchsmaterial 
 Nicht zu vernachlässigen ist das Installationsmaterial. Hierunter fallen der "neue Schaltkasten", der dafür ist, die alte Ölheizung Hybrid zu betreiben (falls es nicht hätte funktionieren sollen), die elektrischen Umschaltventile, die Rohe und Fittinge und: die Gummiepuffer. Ja, stellt eure Wärmepumpe auf Gummipuffer, das dämpft die Schwingungen und hilft für einen leisen Betrieb zu sorgen. Bei mir kam noch ein wenig mehr Material hinzu, weil ich mir noch ein bisschen "Spielzeug" (elektrische Hutschienen Zeit- Schaltuhren in diversen Varianten, mehr Sicherungen usw...) gekauft habe. 
 Kosten: 1800 €
3. Werkzeuge 
 Ich habe mir Werkzeuge gekauft. Nicht nur für die Wärmepumpe, aber auch. 
 die beiden wichtigisten Geräte:
 1. eine Handpresszange für Fittinge V- und TH- Kontur
 2. eine hydraulische Presszange für V- Kontur.
 Ja, bei der Handpresszange fehlt mir nicht nur im rechten Oberarm bisschen was, sondern auch im Linken, das merke ich vor Allem bei Pressungen an Kupferrohr... 
 Ein Fehlkauf für mich war die Biegefeder für Verbundrohr. Ich bekomme die Rohre nicht gebogen. 
 Kosten: 600 €

Gesamtkosten: Rund 8400 €

Bedenkt, bei den Kosten eure persönlichen Bedingungen und was ihr verarbeitet. Ich habe keine Fittinge kaputt presst, alles hat auf Anhieb funktioniert. Das macht bei Kosten von teilweise 10 - 20 € pro Fitting sehr viel aus. Als Material habe ich 32er Verbundrohr (TH Fittinge) verwendet, die Übergänge sind mit Hanf und Fermit eingedichtet (ja, Werbung, aber ich kenne nur dieses Material... genau wie mein Großvater vor mir!).

Fazit

Der Stromverbrauch

Den Stromverbrauch habe ich auf zwei unterschiedliche Arten gemessen:

1. Von Hand ablesen. Klingt banal, klappt aber. Einfach immer zur selben Uhrzeit (Abends gegen 19 Uhr) den Stromverbrauch ablesen. Ohne Wärmepumpe den Grundverbrauch auswerten, und dann mit Wärmepumpe.
2. Mit dem smarten Stromzähler meines Anbieters. Der schickt mir die Daten immer sehr schön in eine App. Hier stammen auch die Stundengenauen Daten her.

Bei allen Messungen ist unser Grundverbrauch einbezogen.

Stromverbrauch Monatsbasiert

	Januar	Februar	März	April	Mai	Juni	Juli	August	September	Oktober	November	Dezember
Verbrauch [kWh]	--	--	1525	1199	719	555	523	604	--	--	--	--
Temperatur [°C]	--	--	7,2	9,0	15,2	21,3	20,7	19,8	--	--	--	--

Stromverbrauch Tagesbasiert, jeweils der Erste

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
Januar
Februar	0,36	0,35	0,36	0,74	3,77	4,64	4,61	4,45	3,84	3,86	3,17	2,89	2,62	3,36	2,32	3,34	2,16	4,19	2,60	2,68	4,73	3,60	3,48	2,31
März	0,36	0,36	0,36	0,74	3,77	4,64	4,61	4,45	3,84	3,86	3,17	2,89	2,62	3,36	2,32	3,34	2,16	4,19	2,60	2,68	4,73	3,60	3,48	2,31
April	0,22	0,23	0,24	2,70	1,33	1,71	1,54	1,72	0,26	2,57	2,33	1,77	1,43	1,57	1,59	1,64	1,71	0,55	0,28	1,72	1,95	1,79	1,66	1,32
Mai	0,26	0,26	0,27	2,57	1,21	1,60	1,57	0,97	1,91	1,88	1,43	1,41	1,46	0,87	3,27	2,57	1,99	1,21	0,45	1,21	1,76	1,88	0,64	0,23
Juni	0,27	0,26	0,27	1,49	0,77	0,92	0,85	0,78	0,86	1,02	0,35	0,85	1,32	2,24	0,67	0,85	0,80	0,93	1,18	1,13	0,93	1,00	0,27	0,27
Juli	0,25	0,27	0,26	0,89	0,75	0,30	0,28	0,71	0,27	0,28	0,69	0,36	0,84	0,53	0,63	1,02	0,58	2,92	1,02	1,07	1,16	0,86	0,34	0,27
August	0,27	0,26	0,28	1,27	0,38	1,05	0,80	0,37	0,64	0,97	0,69	0,53	0,32	0,83	0,47	0,63	0,94	1,66	0,95	1,52	1,13	0,76	0,29	0,69
September	0,29	0,30	0,30	1,41	0,30	0,67	0,38	0,31	0,96	0,84	2,06	0,96	0,97	1,52	1,72	0,99	1,42	1,23	1,39	1,74	1,29	0,98	0,95	1,00
Oktober
November
Dezember

Puh... ganz schöne Tipperei :-) So, was fällt mir auf? Gegen 18 Uhr ist manchmal ein ganz schöner Peak drin, genauso kommt es manchmal abends, vor allem im Sommer vor, dass der Stromverbrauch gegen 19/20 Uhr noch mal steigt und dann bis 22 Uhr etwa hoch bleibt, wieso? Glückwunsch! Du hast die Koch- und Duschgewohnheiten gefunden!

Der Komfort

Bei -12°C im Winter hat es tatsächlich nicht ganz gereicht. Das ist schade, aber kein Beinbruch. Nach etwa 5 Tagen ging die Temperatur in eine Richtung, bei der wir nicht mehr komfortabel hätten duschen können. Das heißt, die Temperatur ist von 45 °C Vorlauftemperatur auf 38 °C gefallen. Für die Zimmer hat es noch gereicht.

Das was noch fehlt

Um ein bisschen mehr Leistung zu erhalten, gibt es viele Wege:

• Eine Klimaanlage
  das sorgt dafür, dass wir im Sommer kühlen können und im Winter heizen können. Das ist nur eine Lösung für einzelne Zimmer, oder mit einer Multipslit Klimaanlage auch für mehrere.
• Heizlüfter, die gibt es auch für die Wand, und das sogar in schick. Das ginge zur Not auch
• Infrarotheizstrahler helfen leider nicht, da diese nur die gefühlte Raumtemperatur erhöhen, das hilft mir leider nicht.
• Eine zweite, kleinere Wärmepumpe und industrielle Heizgebläse für Warmwasser. Hat den Vorteil, dass es kein Kältemittel im Haus gibt.