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Erdwärme, Wärmepumpe, Erdkollektoren, Wasserwärmepumpen, Bohrungen, Sonden
Enrico
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Beitragvon Enrico » 18.03.2018 09:08 Uhr

Guten Morgen zusammen.

Nach nunmehr 2 Jahren in unserem 2015 gebauten EFH ergeben sich nun Fragen zu unserer Wärmepumpe, die unser Installationsbetrieb nicht zu unserer Zufriedenheit beantwortet.

Angaben zum Gebäude:
- 2-geschossiges EFH ohne Keller (Energie-Effizienz-Haus ...)
- Wohnfläche: 105 qm (94qm davon mit FBH beheizt)
- lt. Datenblatt Wärmebedarf von 4,0 kW
- bewohnt mit 2 Erwachsenen und 2 Kindern (3 und 8 Jahre alt)

Heizung:
- Neura S6EuC mit 400l-Kombischichtenspeicher zur Heizungs- und Warmwasserbereitung
- tech.Daten der Heizung:S0(B0)/W35 :Aufnahme 1,31 kW / Heizleistung 6,56 kW
- Erdkollektoren mit 118qm Fläche,verlegt in 3 Gräben mit 2 x 10 und 1 x 5 m länge in etwa 1 m Tiefe
- das ganze gesteuert mit der WPC5

Wenn noch weiter Angaben notwendig sind, bitte Fragen; wegen der Übersichtlichkeit schreibe ich jetzt nicht sämtliche weiteren Daten hier nieder.

Jetzt zur Frage aus dem Titel - weitere folgen dann weiter unten.

Was zählt alles zur Kollektorfläche?

Hintergrund dieser Frage: die Zuleitungen zu den Grabenkollektoren queren unsere Haustür (in ca. 1,20m Tiefe) und verlaufen dann parallel zur Giebelseite zu den Kollektoren.
Die Zuleitungen wurden überbaut mit einem gepflasterten Weg, der unseren Hauszugang und Weg zur Terasse darstellt. Die Terasse selbst liegt mit etwa 1,50m Breite ebenfalls über den Zuleitungen. Die Kollektorgräben selbst sind natürlich frei.

Nun hat sich im Winter ´16/´17 das Pflaster von Weg und Terasse um bis zu 5 cm gehoben, die Pflastersteine (60 x 40 cm) liegen "kreuz und quer", die Tiefborde sind teilweise ausgeplatzt.
Auch die Erde über den Kollektoren hat sich deutlich gehoben (was aber kein Problem darstellt). Dies ist uns aber erst nach dem Winter aufgefallen, vorher hat Schnee das Dilemma verdeckt.
Dem haben wir zum damaligen Zeitpunkt keine weitere Bedeutung beigemessen, im schlimmsten Fall müssen die Zuleitungen eben isoliert werden, dachte ich mir.

Ein Telefonat mit unserem Installationsbetrieb letzte Woche verlief aber mehr als unbefriedigend. Denn laut diesem
1) zählen auch die Zuleitungen zu den Kollektorflächen und dürfen daher nicht überbaut werden. Ist das so?
2) haben wir die Terasse und den Weg dahin nicht so gebaut, wie in den Plänen ursprünglich eingezeichnet - und diese Pläne sind von uns unterschrieben und damit gültig. Mit dieser Aussage hat er natürlich Recht - den Terassenplan haben wir später noch mal geändert, ohne uns wegen der Heizung Gedanken gemacht zu haben. Allerdings war der Weg zu unserer Haustür damals schon eingezeichnet - und dieser MUSS nun mal die Zuleitungen kreuzen - es sei denn, ich baue eine Brücke darüber zur Haustür... ;-)
Laut seiner Aussage hätte der Weg dann eben mit offenem Pflaster gelegt werden müssen, dann hätte es keine Hebungen gegeben - dem steht allerdings das gehobene Erdreich über den Kollektoren entgegen.
3) ist eine Vereisung der Kollektoren möglich und normal - das stört die Funktion der Wärmepumpe nicht. Ich als Laie sage dazu, das stimmt zwar - aber die Effizienz leidet, oder?
4) ist ein Isolieren der Zuleitungen techn. nicht möglich. Echt?

Grundsätzlich wurde bei der Planung das Thema Vereisung und Zuleitungen nie erwähnt - auch in den unterschriebenen Plänen ist davon nichts zu lesen. Auch nicht, dass Zuleitungen nicht überbaut werden dürfen. Das hat auch unser Installateurbetrieb so unterschrieben.

Ich habe mich nun mal genauer mit der Steuerung WPC 5 befasst.
Dabei ist mir aufgefallen, dass im Betrieb die Temperaturen Kältemittel Vorlauf flüssig und Kältemittel Rücklauf gasfgörmig immer nahezu identisch sind, manchmal sogar der Rücklauf 1 ° kälter.
Für mich als Laie bedeutet das in Verbindung mit dem Hebungen, dass die Kollektoren vereist sind - denn wo ist jetzt der Wärmegewinn von "draußen"? Ein vereister Kollektor kann in meinen Augen keine Wärme aus der Erde aufnehmen, da er isoliert ist. Ist das zutreffend?

Das bringt weitere Fragen: darf oder soll ein Kollektor vereisen? Oder ist er zu klein dimensioniert bzw. zu nah beieinander verlegt?
Ist die Heizlast zu gering kalkuliert?
Oder ist der Wärmeverbrauch zu groß? Dies kann ich mir nicht vorstellen, wir haben in den Räumen um die 21°, in den Bädern ca. 22,5°, im Schlafzimmer nur 17°. Geduscht wird insgesamt 2 x pro Tag, gebaden (und dann meist nur die Kinder) wird 2 mal die Woche. Denke das ist kein überdurchschnittlicher Zustand.

Im Moment haben wir keinen extra Stromzähler für die Pumpe und auch keinen Wärmemengenzähler; beides haben wir bei der Planung aus Unkenntnis, aber auch Kostengründen weg gelassen.
Zumindest einen (Unter-)Stromzähler lassen wir kommende Woche nachrüsten, damit wir den Verbrauch der Heizung (allerdings ohne die Heizstäbe in den beiden Badheizkörpern) ermitteln können.

Grundsätzlich fällt uns im Moment nämlich auch schwer, die Effizienz der Heizung einschätzen zu können - aber wir hatten uns zumindest etwas weniger als die insgesamt 6500 kWh im letzten Jahr erhofft.

Zum Abschluss noch ein Frage zur Leistungszahl der Heizung: diese errechnet doch aus Heizleistung / Leistungsaufnahme (bei B0/W35), was in unserem Fall (siehe oben) laut meinem Rechner eine Leistungszahl von 5,00 ergibt. Warum steht dann auf dem Datenblatt eine Leistungszahl von 4,5 (letzterer scheint mir laut Vergleichen im Netz ein sehr guter Wert für eine Wärmepumpe mit Erdkollektor zu sein, den errechneten Wert halte ich schlichtweg für utopisch)

Das waren ganz schön viele Informationen (ich hoffe die Wichtigsten waren dabei) und Fragen, deren Beantwortung sehr hilfreich für uns wären - wobei die ein oder andere im Verlauf des Threads sicher noch auftaucht.

Vielen Dank schon mal.

Beste Grüße

Enrico

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Beitragvon energieprojekt » 18.03.2018 11:19 Uhr

Hallo Enrico,
erstmal danke für die ausführliche Beschreibung deines Problems und deiner Anlage.
Hier eine verlässliche (und am Ende des Tages beweiskräftige) Aussage wird hier niemend treffen können und wollen.
Was mich allerdings stutzig macht sind Erdverwerfungenen, das sollte auf keinen Fall passieren. Dann ist es natürlich mehr als ärgerlich wenn keine Zähler verbaut wurden, dadurch ist es fast unmöglich eine vernünftige Aussage zum Verbrauch und der Leistungsfähigkeit des Systems zu treffen.
Das sich der Ersteller der Anlage nicht meldet/ äussert passt zum Gesamtbild.
Zur Dimensionierung der Anlage kann ich von hier aus nichts sagen, wenn in der Bauvorbesprechung die gewünschte Raumtemperatur, Bade und Duschverhalten bekannt war wird dies jedoch sicherlich in der Fachplanung berücksichtigt worden sein.
Wenn irgendwelcheLeitungsbereiche nicht überbaut werden dürfen/ sollen wird dies in der Baubeschreibung und Ausführungsunterlagen stehen. Der baubegleitende Ingenieur wird sicherlich auch noch mal darauf hingewiesen haben.
Warum man immer wieder die Bäder mit einem Heizstab erwärmt werde ich wohl nie verstehen, aber ich beschäftige mich auch erst seit 40 Jahren mit Heizungstechnik.....
Wenn die Fußbodenheizung zur Erwärmung eines Bades nicht ausreicht (was heutzutage leider sehr häufig vorkommt) plane ich lieber eine zusätzliche Wandheizung. Falls doch ein Wandheizkörper zum Einsatz kommt sollte dieser über einen eigenen Hochtemperaturheizkreis verfügen da die Leistung eines Heizkörpers bei Vorlauftemeraturen <40°C eher als klein zu bezeichnen ist.
Aber in Zeiten von Geiz ist geil wird es wohl immer modernen Heizflächen und Wärmeerzeuger zu klein auszulegen. Lässt sich ja hinterher alles mit einem günstig arbeitenden Heizstab regeln....
6500 KWh Strom (also ca 1500 € Stromkosten) halte ich für ein solches Haus für völlig daneben. Zum Vergleich ich beheize mein Haus von 1870 (ca 200 m² Wohnfläche) mit 300 € im Jahr
Ich bin gespannt wie es weitergeht,
schönen Sonntag Udo von www.energieprojekt.biz
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Beitragvon Enrico » 18.03.2018 12:34 Uhr

Hallo Udo,
Danke für so schnelle Antwort.
Was den Stromverbrauch betrifft: vor dem Umzug ins Haus haben wir in unserer Mietwohnung 2200 kWh verbraucht, als Puffer wegen Baumaßnahmen usw. packe ich 800 drauf. Bedeutet 3500 für Heizung/Warmwasser - oder 1000 Euro. Nicht wirklich günstig.

Was die Heizkörper in den Bädern betrifft: ja, nicht sehr warm, weil eben mit mir Vorlauftemperatur versorgt. Darum auch je 1 Heizstab mit 300 bzw. 600 W. Diese waren laut Planung auch erforderlich, weil für Bäder Raumtemperaturen von 24 Grad erreicht werden MÜSSTEN. Also gehe ich davon aus, dass für die restlichen Räume eine Temperatur von etwa 21 Grad für die Heizlastberechnung zu Gründe gelegt wurde - obwohl ich mich nicht erinnern kann, über andere Räume als die Bäder explizit gesprochen zu haben. In unseren vorhandenen Unterlagen kann ich jedenfalls keine Angaben dazu finden.
Die Heizstäbe in den Bädern laufen aber selten, und wenn, dann eher noch der 300W-Stab im Duschbad.

Realer Verbrauch ist erst mit Installation des Unterzählers machbar...ist aber nicht die primäre Frage.

Grundsätzlich ist meine Vermutung aber, dass die Leistung der Pumpe bei vereisten Kollektoren deutlich nachlässt - was die Pumpe mit erhöhtem Verbrauch quittiert. Also könnte der Gesamtvetbrauch natürlich geringer sein, wenn mehr aus der Erde und nicht nur durch die Verdampfungs-/Kondensierungsprozesse realisiert wird.

Wenn wir 2000 kWh im Jahr für Warmwasser und Heizung erreichen würden, wäre ich schon zufrieden - Deine 300 halte bei uns für unmöglich.
Was für ein System hast Du?

Enrico
Zuletzt geändert von Enrico am 18.03.2018 13:07, insgesamt 1-mal geändert.
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Beitragvon energieprojekt » 18.03.2018 13:04 Uhr

Hallo Enrico,
nun Eis isoliert halt am Ende ddes Tages gut und verschlechtert sicher die Wärmeübertragung an die verlegten Erdkollektoren.
Wenn sich hier der Boden um mehrere cm hebt und damit dein Pflaster zerstört bin ich mir ziemlich sicher das dies nicht im Sinne des Planers und aauch des Hersteller dieses Systems war.
Der reale Verbrauch lässt sich mit entsprechender Vorplanung und Bedarfserfassung schon recht gut abschätzen (und teilweise auch garantieren). Leider werden diese Punkte aber im Vorfeld meist über den dicken Daumen geschätzt.
Nochmals zu den Bädern, wenn ich als Planer schon weiß das ich mit der FB-Heizung den Raum nicht warm kriege und dann ein Backupsystem einbaue sollte ich nicht dafür auch noch ein BackUp fürs BackUp brauchen. Aber egal der Kunde zahlt ja....
Die 300 € bei mir erreiche ich dadurch das ich das gesamte Gebäude mit Solarthermie heize und nur über einen wassergeführten Kachelofen die Spitzenlast abdecke. Ich kann Energie in über 7 m³ Wasser in meinen Speichern einlagern.
Udo von http://www.energieprojekt.biz
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Beitragvon Enrico » 18.03.2018 17:48 Uhr

Ich muss mich korrigieren - ich habe den ursprünglichen Vertrag bei meinen Angaben erwischt. Die 118qm haben sich auf den zuerst geplanten Flächenkollektor mit Direktverdampfung bezogen.

Tatsächlich ist aber ein Grabenkollektor verbaut, der eine Fläche von 39 qm aufweist.

Das ganze mit Sole befüllt, wobei in der Heizung dann ein Wärmetauscher für Sole und Kältemittel verbaut ist.

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Beitragvon energieprojekt » 18.03.2018 18:41 Uhr

Hallo Enrico, in deinen Unterlagen sollte eigentlich die Entnahmeleistung angegeben sein.
Schau dort mal nach
Ich denke morgen werden dich noch mehr User anschreiben
Gruß Udo von www.energieprojekt.biz

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Beitragvon Enrico » 18.03.2018 18:49 Uhr

Meinst Du den Wärmebedarf Q klein n?
Der ist laut Datenblatt mit 4,0 angegeben.
Gehe davon aus, dass sich das auf 4kW/qm bezieht.

Ist das möglich?

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Beitragvon energieprojekt » 18.03.2018 19:03 Uhr

Damit meist du wohl die Heizlast deines Gebäudes ?
Ich meine die Entnahmeleistung deiner Erdkollektoren. Wird hier dem Boden zuschnell, zuviel Wärme entzogen kamm es zur Vereisung kommen.
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Beitragvon Enrico » 18.03.2018 21:16 Uhr

So, ich habe jetzt noch einen Flyer der Anlage gefunden - darin steht, das mit 5 m Graben bis zu 1 kW Kälteleistung erzielt werden kann. Was bei unseren insgesamt 25m dann 5 kW entspricht - auf einer Fläche von ca. 40 qm.

Um die Messung der Vor- und Rücklauftemperaturen genauer zu erklären (ich habe die Verkleidungen um die WP demontiert und den Leitungsverlauf nachvollzogen bzw. mit der schematischen Darstellung der Anlage vom Installationsbetrieb verglichen ):
Gemessen wird die Temperatur des Kältemittels im Vorlauf zwischen Expansionsventil und Wärmetauscher Kältemittel <-> Sole. An der Stelle sollte das Kältemittel noch flüssig sein, aber wegen dem geringeren Druck nach dem Expansionsventil schon sehr kalt - aktuell im laufenden Vertrieb werden da so Werte um die -3 Grad angezeigt.
Die Temperatur des Kältemittels im Rücklauf wird zwischen den o. g. Wärmetauscher und dem Trockner, welcher vor dem Kompressor angebracht ist, gemessen. Diese Temperatur liegt im Betrieb aktuell immer auf Niveau des Vorlaufs,manchmal noch 1 Grad darunter.
Normalerweise sollte das Kältemittel an dieser Stelle bereits gasförmig sein - aber in jedem Fall etwas wärmer als im Vorlauf, denn dass soll ja der Wärmetauscher Sole <-> Kältemittel bewirken.

Das ist für mich - in ausführlichen Worten erklärt - Grund zu der Annahme, dass die Kollektoren vereist sind und somit die Effizienz der Anlage deutlich sinkt. Denn ohne Wärmeertrag aus der Erde funktioniert die Anlage ja trotzdem - aber nur auf Basis der bei der Aggregatszustandsänderung des Kältemittels frei werdenden Energie - was dann ausschließlich über elektr. Energie bewerkstelligt wird - das muss ja dann zwangsläufig mehr Stromverbrauch nach sich ziehen, denn bekanntlich entsteht (die benötigte Heiz-)Energie ja nicht aus dem Nichts.

Eine Messung der Sole- Vor- und Rücklauftemperatur selbst ist mit nicht bekannt, jedenfalls kann ich da keine Sensoren finden und die WPC5 zeigt auch keine entsprechenden Werte an.

Grundsätzlich befürchte ich darum, dass wir den Boden mehr Wärmeenergie entziehen, als dieser (auf Dauer) liefern kann.

Enrico
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Beitragvon Enrico » 19.03.2018 06:44 Uhr

Edit: Und bestätigen die VL-/RL- Temperaturen nicht gleichzeitig auch, dass selbst der Energieertrag durch Latentwärme erschöpft ist?
Was dann für vollständige Vereisung der Kollektoren spricht...

Enrico

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