Anlage lowEnergy

Japanische High-Tech-Maschine & Wärmenetz

Link zur privaten Pana-HP

Montage des Monoblocks mittels selbstgeschweißtem Gestell

Vorhandene Gegebenheiten

Heizlast und Wärmebedarf

Für das freistehende Einfamilienhaus aus Bj.2000, welches auf 3 Etagen ca. 250 qm beheizte Wohnfläche hat, wurden je nach klimatischen Bedingungen (Norm-Außentemperatur ist -14°C) insgesamt meist weniger als 20.000 kWh Wärmeenergie für die Raumbeheizung pro Heizjahr benötigt.

Da die Wärmeversorgung der Zentralbeheizung des Hauses seit Bezug aus dem Fernwärmenetz gedeckt wird, war die real erforderliche Heizlast mit dem vorhandenen Wärmezähler in der Praxis gut zu ermitteln. Die in den bislang vergangenen 13 Heizperioden höchste Gesamtheizlast des Gebäudes wurde im ersten Jahr nach Bezug (2001) ermittelt. Damals war das WdVs noch nicht vorhanden und die in 2001 ermittelten 16 kW Heizleistung dadurch nachvollziehbar. In den nachfolgenden Jahren waren es, mit dem montierten WdVs und mit dem sehr regelmäßigig genutztem luftgeführten 7 kW Kaminofen im Wohnzimmer, kaum über 6 kW Abnahmeleistung aus dem Fernwärmenetz.

Da der Kaminofen ab dem Jahreswechsel 2014/2015 aus gesundheitlichen Gründen nicht mehr betrieben werden soll, wird die Anschlussleistung des Fernwärmenetzes definitiv höher werden, vermutlich etwa 10 kW, wodurch sich automatisch die Kosten der Fernwärmenetzversorgung erhöhen. Diese Kostensteigerung soll durch den bivalent parallelen Einsatz der LWP "gedeckelt" werden. Denn mit dem 5 kW-Monoblock ist im bivalent parallelem Betrieb die Nutzung der Energie aus dem Fernwärmenetz dann erst ab dem Bivalenzpunkt von +4 Grad Außentemperatur erforderlich.

Warmwasserbereitung

Zentrale WW-Bereitung - Vollelektronischer 27 kW Durchlauferhitzer im Küchenschrank

Die WW-Bereitung ist von der Raumbeheizung entkoppelt, weil nur ein verhältnismäßig geringer und zudem sehr unregelmäßiger Bedarf besteht. Ein vollelektronischer solartauglicher 27 kW Durchlauferhitzer ist dafür, ziemlich zentral im Warmwasseverteilungsnetz, im Unterschrank der Küchenspüle im EG platziert. Bei Normalbetrieb reichen z.b. +42 °C Austrittstemperatur für die Duschen in KG und DG. Für einen Abwasch von Pfannen oder Töpfen in der Küchenspüle ist die Temperatur am Drehregler des DLE´s spielend leicht bis auf +60 Grad hochzuregeln. Um ein ausgiebiges Wannenbad einlassen zu können wird die Auslasstemperatur auf +47°C hochgestellt.

Je nach Wassereintrittstemperatur (ist im Sommer bis zu +20°C) heizt der DLE mit zum Teil nicht einmal 50% Leistung (ca. 13,5 KW) um die jeweilige Wunschtemperatur zu erreichen.

Geplante Verbesserungen am Gebäude

• Dämmung der Wand- bzw. Deckenflächen zu unbeheiztem Raum
• Installation von zusätzlichen Gebläseradiatoren im Erdgeschoß
• Dämmung der auskragenden Betonbalkonplatte des Erdgeschoßes
• Sobald der Kaminofen entfallen ist, soll der Schornsteinkopf auf dem Dach abgetragen werden. Dann wird die Bodenluke der Einschubtreppe verschlossen und es soll eine zusätzliche Zellulose-Dämmung auf der obersten Geschoßdecke ausgeführt werden. (Die Kehlbalkendecke ist aktuell "nur" mit 180mm Mineralwolle (WLG040) gedämmt)

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  Grundriss Kellergeschoß

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  Grundriss Erdgeschoß

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  Grundriss Dachgeschoß

Hydraulische Besonderheiten

Um die vorhandene Wärmeverteilung etwas "tauglicher" für die Wärmepumpe zu machen, sind die parallel verschalteten Heizkreise in eine "Reihenschaltung" umgebaut worden. Dadurch ist die Spreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur etwas größer ... der den Volumenstrom beeinflussende Druckverlußt im Gesamtsystem zudem etwas geringer geworden.

Bivalente-Hydraulik mit "Reihenschaltung" der Fußbodenheizung

Alle Heizkreise werden ohne eigene Regelung betrieben. An den Heizkörpern ist kein Thermostatventil verbaut und die Fußbodenheizungskreise sind ohne Einzelraumreglung. Die Temperaturstabilisierung in den Räumen funktioniert einzig durch die feinjustierte Vorlauftemperaturkennlinie, die witterungsgeführt moduliert wird, sowie durch den perfekten hydraulischen Abgleich des Gesamtsystems.

Vorheizkreis

Im "Vorheizkreis" sind die gesamten Heizkörper des Hauses sowie die Bodenheizflächen der "Nassräume" integriert.

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  Fußbodenheizfläche des "Vorheizkreises" ... Dusche/WC im Keller (Rohbau 1999)

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  Hahnblock mit Überströmventil am Heizkörper ... die Stellung der Absperrung ist 3 x Durchgang

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  Ansicht der Anbindung des Heizkörpers von der Seite ... im Hintergrund ist das dünne "VL-Steigrohr" nur schemenhaft zu erkennen

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  Draufsicht Heizkörper von Oben ... eigentliche Vorlaufanbindung an den Heizkörper per "VL-Steigrohr"

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  Heizkörper mit voreinstellbarem Ventil (Einregulierung des Volumenstroms)

Nachheizkreis

Die etwa 90 qm Fußbodenheizung des Wohnbereichs im Erdgeschoss sind dem "Vorheizkreis" nachgeschaltet.

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  Teilansicht der "nachgeschalteten" Fußbodenheizung im Erdgeschoß (Rohbau 1999)

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  Heizkreisverteiler des Nachheizkreises im Erdgeschoß

Durch die Überströmvorrichtungen an allen Heizkörpern (Außer den beiden Hühnerleitern) funktioniert die Hydraulik mit der nachgeschalteten 90 m² FBH sehr gut ... das Heizkreisvorlaufwasser, welches nicht durch den Heizkörper fließt, strömt direkt weiter in den Rücklauf vom Vorheizkreis und ist damit wiederum der Vorlauf für den Nachheizkreis.

Dadurch ist der FBH-VL fast konsequent 2 bis 3 Kelvin geringer als der Vorlauf direkt von der Pana.

Mit dieser hydraulischen Reihenschaltung gelingt die Beheizung des Hauses bis zur Normaußentemperatur (-14 Grad AT) mit einer Vorlauftemperatur von maximal +35°C (VLT EG-FbH ca. +32°C). Um das gewünschte Temperaturniveau der Räume während der "Übergangszeit" zu halten, sind ab +16 Grad (Heizgrenze) bis +14 Grad Außentemperatur nur maximal +25°C (EG-FbH ca. +22°C) Vorlauftemperatur ausreichend.

Parametrierung des bivalenten Systems

Effizienz des bivalenten 5 kW Pana-Monoblocks

Mit den hier vor Ort in der Praxis ermittelten Arbeitszahlen (AZ) und durch die vom Wärmezähler (WZ) angezeigte Leistung der kleinen LWP, bin ich absolut überzeugt, daß die Entscheidung zum Erwerb dieser kleinen und recht günstigen Heizmaschine eine meiner besten "Ideen" war ... Dank nochmal an PVmitWP für die vielen Tipps ... :-)

Der Pana Monoblock fungiert neben dem Fernwärmenetz als zweiter Wärmeerzeuger. Darum ist eine "elektrische" Zuheizung mit dem integrierten E-Heizstab garnicht erforderlich. Die beiden elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Pana-Steuerung im Monoblock und dem internen 3 kW Heater sind daher getrennt. Zudem ist keine Zuleitung für den zweiten Stromport (Power Supply 2) erforderlich. Die Wärmepumpe leistet den Heizbetrieb zwischen +16 und -20 Grad Außentemperatur ausschließlich per Verdichter mit dem Kältekreis, wodurch die maximale Stromaufnahme, bei höchstens erforderlicher Vorlauftemperatur von +35°C, wohl kaum über 2000 Watt steigen wird.

Durch den leistungsgeregelten Verdichter im Kältekreis und mit der automatischen Drehzahlsteuerung von interner Umwälzpumpe sowie dem Verdampferlüfter, kann der kleine vollmodulierende Monoblock mit einem sehr hoher Effizienzgrad arbeiten. Da die Vorlauftemperaturen im System relativ gering gehalten werden können, leistet die Wärmepumpe hier schon bei Außentemperaturen über +5 Grad eine Arbeitszahl von etwa 5 und steigert diese bis zur Heizgrenze von +16 Grad weiter. Ab ca. +12 Grad im Außenbereich ist schon eine Arbeitszahl von knapp 7 ermittelt.

Heizleistung der WH-MDC05F3E5

Die von Panasonic angegebenen Leistungskennwerte erreicht der kleine 5 kW Monoblock bei mir definitiv ... per WZ sind mehrfach bis zu knapp 6 kW Heizleistung (5,7 bis 5,8 kW) ermittelt worden. Diese Leistung hat die Pana erreicht, obwohl die für die WP-Technik eigentlich nicht unbedingt taugliche hausinterne Hydraulik nur ein Volumenstrom von etwa 830 Liter/Stunde im Heizkreis möglich / nötig war. Zum Zeitpunkt der Messung war die internene Umwälzpumpe (UWP) der Pana zudem "nur" auf Leistungsstufe 2 (von 7) programmiert.

COP bei +12°C Außentemperatur

Collage der Pana-Stromaufnahme am 13.11.2014

Kurz nach dem Beginn des Heiztaktes um 14:00 Uhr am 13. November 2014 ist der ermittelte COP nur ganz knapp unter 7 ... die Pana ist also in der Übergangszeit der Heizperiode dem Fernwärmenetz bzgl. des Umweltschutzes definitiv überlegen.

COP bei +9°C Außentemperatur

Collage der Pana-Stromaufnahme vom 12.01. bis zum 13.01.2015

Mitten in der Heizperiode ... im Januar ... der COP sowie die Tagesarbeitszahl größer 5 mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe!!! Da bedarf es keiner weiteren Worte .<)

AZ bei +2°C Außentemperatur

Collage der Pana-Stromaufnahme am 29.11.2014

Bei den beschriebenen Bedingungen benötigte die sehr effiziente Luft-Wasser-Wärmepumpe darum auch z.b. bei einer Außentemperatur von +2 Grad, am 29.11.2014 innerhalb von 6 Stunden "nur" 6,7 kWh Strom, um damit genau 30 kWh thermisch mit einer AZ von 4,48 ins Haus "zu pumpen".

AZ bei 0 Grad Außentemperatur

Collage der Pana-Stromaufnahme am 03.02.2015

Während der Nachtabsenkungsphase arbeitet die vollmodulierende Luft-Wasser-Wärmepumpe mit den geänderten Parametern (Siehe dazu auch hier) trotz geringer Spreizung von nur 2 Kelvin mit einer Arbeitszahl von 4,27.

COP bei -8°C Außentemperatur

Collage der Pana-Stromaufnahme am 28.12.2014

Auch wenn die Pana bis zum Ende des Jahres eigentlich ruhen sollte, damit die geforderte Wärmemenge des Abnahmezwangs zu erreichen ist, waren die Minus 8 Grad Anreiz genug um mal eine Testfahrt zu machen. .<)

Die ermittelte Momentan-Arbeitszahl am Morgen des 28. Dezembers ist nicht von virtuellen Abtaugewinnen beeinflußt ... zudem enthält diese AZ von 3,27 die Stromaufnahmen aller Bauteile im gesamten Heizsystem!

Also nutzt die kleine japanische Maschine, bei der relativ geringen Lufttemperatur von -8°C, einen beachtlich großen Energieanteil der insgesamt ermittelten Heizleistung von 4,5 kW aus der Umgebung.

Arbeitszahl-Gesamt im Jahr der Inbetriebnahme

Collage der Pana-Arbeitszahl bis 31.12.2014

Positiver Nebeneffekt des umweltschonenden Heizens mit dem 5 kW Luft-Wasser-Monoblock ist, daß mit der AZ 4,6 und dem aktuellen Preis für die Strom-kWh (26,44ct) die Wärme von der Wärmepumpe "nur" 5,7ct/kWh ... die Energie aus dem Fernwärmenetz dagegen 14ct/kWh kostet!!!

Energiedatenauswertung

Insgesamt sind im "milden Heizjahr" 2014 etwa 12.700 kWh (inkl. Kaminofen) für die Beheizung des Hauses erforderlich gewesen. In der 1. Hälfte der Heizperiode, als die LWWP noch nicht im System installiert war, mußte der 7 kW Kaminofen noch mehrfach in Betrieb gehen ... in der 2. Hälfte der Heizperiode 2014 war das Anfeuern des Ofens nur noch einmal mit einigen Buchenscheiten nötig, weil die Parametrierung der Pana und der hydraulische Abgleich des Gesamtsystems noch nicht 100%tig zusammen passte. Mit dem Kaminofen wurden in 2014 insgesamt etwa 2050 kWh Wärme ins Haus eingebracht. (1,5 Ster Brennholz)

Für die mit der Pana "erzeugten" 3321 Wärme-kWh´s sind 189,65€ Stromkosten fällig ... die 7333 Fernwärme-kWh´s mit 1026,62€ und das Kaminholz mit 75€ (inkl. Fegegebühr Schornstein) dazu gerechnet ... kosten die 12.700 kWh aus 2014 "all inclusiv" genau 1291,27€.

Die insgesamt in 2014 ins Haus "geflossen" 12,7 MWh Wärme hätten rund 1780€ gekostet, wenn ausschließlich mit der Energie aus dem Fernwärmenetz, ohne den Kaminofen und ohne die Pana, geheizt worden wäre. Weitere Mehrkosten die durch eine höhere Anschlußleistung am Fernwärmenetz entstehen, da ohne den Kaminofenbetrieb ganz sicher mehr als 6 kW Heizleistung erforderlich sind, wurden noch nicht berücksichtigt.

Arbeitszahlensammlung

Die Arbeitszahlen der Anlage sind / werden in der Wärmepumpen-Verbrauchsdatenbank eingetragen!

Zählerstände

Abgelesen am: Datum (Uhrzeit)	Wärmezähler der WH-MDC05F3E5	Stromzähler der gesamten Heizung	Wärmezähler des Fernwärmenetzes	Heizbetrieb Kaminofen seit vorherigem Ablesedatum
31. Mai 2015 (14:00 Uhr)	57884 kWh	2403 kWh	40817 kWh	0 Stunden
30. April 2015 (7:00 Uhr)	57391 kWh	2321 kWh	40817 kWh	0 Stunden
31. März 2015 (7:00 Uhr)	56258 kWh	1861,0 kWh	40667 kWh	0 Stunden
28. Februar 2015 (12:00 Uhr)	54397 kWh	1699,5 kWh	40389 kWh	0 Stunden
31. Januar 2015 (12:00 Uhr)	52333 kWh	1213,0 kWh	39677 kWh	0 Stunden
31. Dezember 2014 (12:00 Uhr)	50185 kWh	718,9 kWh	38694 kWh	0 Stunden
30. November 2014 (12:00 Uhr)	48569 kWh	334,6 kWh	37474 kWh	1x ca. 3 Stunden (2 Brennraumfüllungen)
31. Oktober 2014 (12:00 Uhr)	47034 kWh	33,1 kWh	37474 kWh	0 Stunden
27. Oktober 2014 (12:00 Uhr)	46864 kWh	2,3 kWh	37434 kWh	(Tag der Pana-Inbetriebnahme)

    Vermutlich sind die Daten vom Ultraheat xS Wärmezähler seit April 2015 nicht mehr stimmig!!!

Die 1133 Wärme-kWh's sind definitiv nicht die insgesamt von der Pana mit 460 kWh Strom ins Haus gepumpte Wärmemenge ...

es sind mindestens 1800 bis 2000 kWh im April von der Luft-Wasser-Wärmepumpe in den Hausheizkreis gefördert worden ...

 ... daher wird der alte Wärmezähler demnächst Platz für eine neuen machen müssen!

Nachjustierungen der Parametrierung

Veränderung der Einstellung für die Vorlauftemperaturregelung der Pana am 03. Februar 2015:

• "Höchste Vorlauftemperatur" (H²O lo out = +32 Grad) bei "tiefster Außentemperaturemperatur" (temp out lo = 0 Grad).
• Sollwertverschiebung in der Zeit von abends 20:00 Uhr bis morgens 10:00 ist von -3 auf -2 reduziert.
• Rücklauftemperaturbegrenzung (RTL-Ventil) im primären Fernwärmekreis auf maximal +30°C eingestellt.