Anlage Rebirama

Hier soll die Dokumentation einer neuen Anlage entstehen.

Ist-Stand (03-2022):

• EFH BJ 2014, 170m², KFW70 (nach 2010).
• Gas-Brennwert-Therme Wolf CGB 20
• Solarthermie (ST) zur Brauchwassererwärmung
• 300l Warmwasserspeicher (Flamco Duo Solar 18227) wird beladen
  • oben: von der Büchse über 0,8 m² Wärmetauscherfläche (oh oh, das ist wohl zu wenig)
  • unten: von der ST, 1,4m² Wärmetauscherfläche
• Warmwasserzirkulation: vorhanden, aber ohne Pumpe, nur Konvektion.
• Photovoltaik auf dem Dach (8 kW) + Bat. Speicher.
• Komplett FBH - mit ERR, 21 Heizkreise verteilt auf 3 Heizkreisverteilern, 1/Sockwerk (UG, EG, OG). Der Installateur hatte diese auf 1-1.7l pro Kreis abgeglichen, die Kreise sind bis auf wenige Außnahmen ähnlich lang (50-70m). Der theoretische gesamtfluss ist bei ca 1300l/h, wobei nie alle kreise gleichzeitig offen sind.
• Die Verteilerleitungen sind in MVR 26x3 ausgeführt. Im Heizraum im UG ist ein T-Stück, von dort gehts einmal zu den beiden Verteilern in EG und OG, der zweite Abzweig führt zum UG-Verteiler.
• Zentrale Lüftung mit WRG im Dachboden verbaut.

Motive

• Erd-Gas hat bedingt durch den Klimawandel keine Zukunft.
• Die Erdgaspreise ziehen schneller an als die Stromkosten
• Keine Wartungs- und Schorni-Kosten, keine Gas-Grundgebühr.
• Erdgas ist aktuell politisch gar nicht gut. (Stand 2022)
• Ich bastel gerne, arbeite mich gern in neue Themen ein und technischer Background ist vorhanden.

Sonstiges

Der Warmwasserspeicher hat 2020 Probleme gemacht, es kam kaum noch heißes Wasser raus. Diagnose: Warmwasserauslass verkalkt. Vermutlich war der Temperaturfühler defekt (zeigt zu niedrige Temperatur) und hat den Speicher längerfristig unbemerkt auf >>60°C aufgeheizt. Durch das kalkhaltige Wasser(16°dH) und die Dauer-Konvektion ist der Abgang und auch die Zirko ordentlich zugekalkt. Ein angefragter HB. "Entkalken lohnt nicht, wir würden einen neuen Speicher einbauen". Entkalkt wurde dann in Eigenleistung mit ich glaube 5kg Fernox. Vorher wurde das Spundloch des Speichers aufgeschraubt und der gröbste Bodensatz mit dem Nassauger rausgeholt. War erstaunlich wenig drin, keine großen Ablagerungen. Anschließend ne riesen Panscherei mit der Fernox-Säurelösung, Mg Anode auf Vorrat gekauft und getauscht, aber die alte war eigentlich noch fast neu nach 7 Jahren. Auch beim Blick in den Speicher ist mir keine Korrosion begegnet. Ist jetzt wieder top in Schuss :-).

Abschätzung der Heizleistung:

Laut der der Heizlastrechnung aus der Planungsphase des Hauses von 2013 braucht das Haus 7kW bei -16°C bei 35°C Vorlauftemperatur, das deckt sich auch in etwa mit dem Energieausweis für die EnEV. Es gibt viele bodentiefe Fenster nach Süden (solare Gewinne). Alle Räume werden beheizt (auch UG) und genutzt. In den letzten paar Jahren wurden immer ca 11.-12.000kWh Gas verbraucht. Der Anteil der Warmwasserbereitung ist unbekannt. Nach der (2.) Schweizer Formel kommt abgeleitet aus dem Gasverbrauch eine Heizlast von 4-5kW raus. (Keine Ahnung wie man dort die Solarthermie vernünftig berücksichtigen kann).

Erkenntnisse:

Heizlast, Volumenstrom und Vorlauftemperatur sprechen für die 5kW Panasonic.

Der Warmwasserspeicher und die Solarthermie sind suboptimal: Die Wärmetauscherfläche im Warmwasserspeicher ist eigentlich zu klein für die Pana. Ich probier es trotzdem aus. Fürs gute Gefühl bekommt der Speicher noch einen 1 1/2" Thermostat-Heizstab verpasst, für den Notfall, wenn es Stress mit der Pana geben sollte. Der Speicher kann später immer noch ersetzt werden, wenn es gar nicht geht. Die Solarthermie würde ich nur ungern aufgeben, da sie an sich gut funktioniert. Idealer wäre es die Solarthermie abzubauen und die PV auf der freigewordenen Fläche zu erweitern, aber das würde sich vermutlich nie amortisieren.

Was ich wegen des Speichers auch in Betracht gezogen hab: Den Flamco Speicher umbauen von Trinkwasser auf Heizungswasser und um eine Frischwasserstation zu ergänzen. TODO: Link dazu aus dem Forum ergänzen. Aber a) kostet die FriWa mehr als ein geeigneter Speicher mit größeren Flächen. b) die Hygenischen Vorteile der FirWa sehe ich so nicht, für mich sah der Speicher im Zuge der Entkalkungsaktion innen akzeptabel aus (überwiegend sauberes blaues Email und ein paar Kalkkrusten wie im Wasserkocher) c) hab ich bedenken wegen der komplexität der Firwa (Pumpen, verkalkter Wärmetauscher, ...) Aber wer weiß, vielleicht geht ja die ST oder der Speicher mal kaputt und dann muss sowieso investiert werden.

ERR Kommt raus bzw wurde schon teilweise stillgelegt. Nach der Umrüstung müssen vermutlich die Volumenströme nachjustiert werden.

Die aktuelle Zirkulation ist subobtimal wegen der Wärmeverluste, vor allem bei der Konvektions-Lösung. Stilllegen geht nicht (wegen WAF "Will sofort heißes Wasser..." und das schöne Bad im OG aufstemmen kommt sowieso nicht in Frage.) Zweitbeste Lösung: Zirko-Pumpe einbauen, ein Shelly steuert diese nach Zeitplan je morgens und Abends wenn die Familie im Bad ist. Eventuell noch eine WiFi-Taste, für Warmwasseranforderungen außerhalb des Zeitplans.

Planung

Grobplanung

1. Elektro-Vorarbeiten
2. WW-Speicher mit Heizstab ausstatten und Zirko-Pumpe mit Zeitschaltung nachrüsten
3. Panasonic WP Aufbau und Verrohrung bis zur Therme. Elektrik.
4. nach Ende der Heizperiode: Gas-Therme stillegen
5. Panasonic Wärmepumpe hydraulisch verbinden, direkt auf die FBH, bzw WW-Speicher über 3-Wege-Ventil
6. Winter 2022/2023: ERR komplett entfernen, thermischer Abgleich
7. Sommer 2023: Ausbau der Gastherme und Abmeldung Gasanschluss.
8. irgendwann: Speicher tauschen/umbauen, Solarthermie zurückbauen und PV erweitern.

Abschätzung Druckverluste bis zum kritischsten Heizkreis

Element	Anzahl	Druckverlust
MVR 32mmx3 (@1200l/h),	15m	30mbar
90° Pressfit-Bögen, 32mm (zeta 2,9), @1200l	8	21mbar
Wärmemengenzähler techem ultra S3 plus (qn 2.5) @1200l/h	1	40mbar
3-Wege (= Motor-Kugelhahn, Verengung auf ca 17mm...) @1200l/h	1	ca 7mbar
MVR 26x3, @780l/h, +50% Sicherheit	20m	130mbar
MVR 26x2, @480l/h, +50% Sicherheit	8m	21mbar
FBH-Rohr Kind1, 1v2, @2l/h, 17*2	69m	57mbar
Summe		285mbar

Elektro Vorarbeiten

Im Verteiler werden neue Sicherungen installiert (16A sollten reichen):

1. für "Netzanschluss 1", über Hutschienenzähler
2. für "Netzanschluss 2", (der Heizstab der Pana)
3. für WW-Speicher, dort wird die Zirkulationspumpe und der Notfall-Elektro-Heizstab angeschlossen

Eine 5*2,5mm Leitung wird von dort zu den Verbrauchern gezogen. Die in der Installationsanleitung geforderten 1.5mm wäre zu knapp gewesen für 16A je nach Verlegeart. Neben dem Speicher wird eine Doppelsteckdose für Heizstab und Pumpe installiert.

WW-Heizstab und Zirko

Einbau 2,4kW Heizstabs mit eigenem Thermostat ( *VULCANIC* von Triatherm, 30€ von Kleinanzeigen, allein der geile Name ist das Geld wert :-D). Der WW-Heitzstab Teil des Plan B, falls der Panasonic die Puste ausgehen sollte. Die Zirko-Pumpe (Wilo Star-Z NOVA A) kommt in den Rücklauf der Zirko-Leitung und bringt praktischerweise gleich Rückschlagventil und einen Absperrhahn mit. Um die Pumpe zwecks Wartung und Reparatur ausbauen zu können wird eine Pumpenverschraubung spendiert. Eine Shelly-Steckdose dient für die Pumpe als Zeitschaltuhr mit Wochenplan. Da der Regler im Bad für die FBH entfällt, kann dort an diese Stelle ein Taster mit einem Shelly Plus auch Warmwasser-On-Demand bieten (Wenn das Wlan funktioniert)

Einbau der Wärmepumpe 2022-04

Für die Durchführung der Leitung durch die Kellerwand nach drausen wurde ein Kernloch 112mm ca 40cm unter Geländeniveau gebohrt, dort eingeschoben ein DN110 HT-Rohr mit Brunnenschaum abgedichtet. Für die Muffe wird ein Deckel bearbeitet: 2x 32mm Loch für VL bzw RL, 2x 25mm für Kabelrohr. Der Deckel kommt von innen auf die Muffe. Jetzt wird das 32mm Rohr und das Kabel-Leerrohr durchgeschoben, das Heizungswasserrohr bekommt ein Gefälle nach innen, um es Entleeren zu können. Zum Schluss werden die restlichen Hohlräume mit Brunnenschaum geflutet. Rohrisolation mit 15mm (Länge draußen nur ca 80cm, der örtliche Obi hat nix dickeres). Die Pana steht wegen Platzmangel etwas zu nah am Haus: Wandabstand nur 15-20cm (Soll > 30cm). Sie steht auf Bigfoots im Schotterbeet - kein extra Kondensatablauf, hoffentlich versickerts alles im Schotter bzw. der Platz reicht für das sich aufbauende Eis.

Erstinbetriebnahme

Erkenntnisse aus der Erstinbetriebnahme: Test des Wasserdurchflusses: Die gemessenen Volumenströme (grüne Punkte) sind ca 5-10% kleiner als vorab berechnet - theoretisch hätte sich der Durchfluss genau auf den Schnittpunkten befinden müssen. Ich vermute, von den Kennlinien im Service-Manual sind noch die Druckverluste innerhalb der Wärmepumpe abzuziehen. Denke, eine Optimierung ergibt keinen Sinn, denn der Hauptdruckabfall findet in unzugänglichen Teilen statt und der erreichte Durchfluss ist mehr als ausreichend.

24 - 26.04 ein paar Tage Heizbetrieb bei etwa 8°C AT (ganz schön kalt für April): ext. Wärmemengezähler (66kWh) und ext. Stromverbrauch (12,7kWh), AZ = 5,2 yeah :-)

Das interne Schätzeisen in der Pana zeigt eine AZ für Heizung von 7 und für WW ca 3. Bisher keine techn. Probleme bei der Warmwasserbereitung trotz der Mini-Fläche von 0.8m².

Lautstärke: Im Haus nichts zu hören, keine Schallübertragung z.b. durch das Verbundrohr.

Betriebserfahrung Warmwasserbereitung

Jetzt im Juli '22 wurde testweise die Solarthermie stillgelegt und WW ausschließlich mit der WP bereitet. Außentemperatur war im Bereich 15-35°C.

• Gibt es Störungen wegen des zu kleinen Wärmetauschers? Nö, keine Fehlermeldungen. Aber der Betrieb ist suboptimal: Die Vorlauftemperatur steigt relativ zügig auf 59°C und bleibt dort, obwohl der Speicher viel kälter ist. Das führt zu einer Reduktion des Wirkungsgrads. Ein Weiterer Nebeneffekt: Der Temperaturfühler im Speicher reagiert zu langsam (wegen der Trägheit der Hülse des Flamco-Speichers?); deshalb ist das Wasser am Ende des Heizvorgangs heißer als die eingestellte Solltemperatur. In der aktuellen Konstellation ergeben sich dadurch auch rel. viele Kompressorstarts: 4,6 Starts pro Tag für WW laut Zähler. Irgendwie zählt der 2 Starts pro WW-Zyklus, verstehe ich noch nicht ganz+.
• Wie hoch ist der Reale Warmwasserverbrauch? Umgerechnet auf 1 Jahr ca 2000 kWh (für 2 EW + 2 Kinder, nur duschen + Spülmaschine am WW).
• Wie ist der COP bei der WW Bereitung: Schlecht, 2,75 (externe Messung), 3 (interne Anzeige der Pana) und das trotz der hohen Außentemperatur.
• Lohnt es sich, den Speicher gegen einen mit Großer Tauscherfläche auszutauschen? Ökonomisch nicht, vor allem da die Solarthermie aktuell viel beiträgt.
• Lohnt sich die Kombination WP + Sorlarthermie für WW? Nein, die ST ist überflüssig, der Geldwert (Deckungsbeitrag) der Solarthermie kann mit etwa 35-120€ / Jahr abgeschätzt werden - je nach Rechenmethode (PV-Strom-Anteil, COP und Strompreise).Er steht damit in keinem rationalen Verhältnis zu den Anschaffungskosten. Rückbau lohnt aber auch nicht.
• Ist der Warmwasserkomtfort ausreichend? Bisher keine Beschwerden. Es hat sich hier Bewährt, dass der Flamco Speicher senkrechtes Röhrchen hat in dem man die Temperaturfühler von oben auf stufenlos auf die Gewünschte Höhe einschieben kann. Heizt die WP zu spät nach, schiebt man den Fühler etwas tiefer rein, oder umgekehrt.

Fazit: Keine Änderung, solange die Solarthermie läuft und es keine Störungen/Reparaturen gibt. Mal abwarten wie das Fazit nach der nächsten Heizperiode ausfällt.

Update: Der Grund für 2 Takte pro Warmwasserbereitung ist gefunden: Die Wärmepumpte taktet, weil sie die Leistung nicht weg bekommt. Zusätzlich scheint der Fühler verzögert anzusprechen. Hier als Bild:

Unschöne Warmwasserbereitung: Hohe Vorlauftemperatur + Taktend