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irgendwie habe ich ein Brett vorm Kopf. Ich möchte die Effizienz meiner Wärmepumpe anhand der Warmwasserbereitung nachvollziehen und es scheint nicht zu passen.
Im Brauchwasserspeicher sind 280l Wasser mit rund 23°C. Ich stelle an der Wärmepumpe (aroTherm Plus 125/6 A) das Programm "Warmwasser schnell" an, und die WP erhitzt in rund 75 Minuten das Wasser auf 60°C. Dabei nimmt sie sich im Mittel 8.1kW elektrische Leistung. Außentemperatur beträgt in dieser Zeit 8-10°C. Die Temperaturen und Leistungen werden automatisch gemessen und in einer Datenbank gespeichert.
280l um 37K zu erhitzen erfordert 43.4MJ bzw. 12kWh Energie
8.1kWh Leistung für 1.25h zu erbringen erfordert 10.1kWh Energie
Selbst wenn man jetzt noch hier und da Messfehler von ein paar Prozent hinzunimmt und berücksichtigt, dass ich recht lange Rohrleitungen zum Außengerät habe etc., wie komme ich da auf eine Arbeitszahl von 3-4?
Anderes Beispiel: Warmwasser hat 42°C, wird in 75 Minuten bei 2.7kW mittlerer Leistung auf 55°C erhitzt. Dieses Mal ohne "Warmwasser schnell", sondern im täglichen Betrieb. Gleiche Rechnung: Energie, die ins Wasser gesteckt wird, ist 4.2kWh, elektrische Energie ist rund 3.4kWh
Wie ist das zu erklären?
Viele Grüße
Enno
Ich verstehe die Rechnungen noch nicht wirklich... Aber Teil eins: 8,1kW Leistung deutet darauf hin, dass die WP den Heizstab nutzt wenn Du Warmwasser schnell willst.
280kg Wasser * 37K * 4190J/kg*K = 43.4MJ = 12.06kWh (1MJ = 0.277kWh), die andere Rechnung analog.
Und der Heizstab war's definitv nicht, ich messe auch Vorlauf- und Rücklauftemperaturen zum Außengerät, und die gehen schön hoch.
Dabei nimmt sie sich im Mittel 8.1kW elektrische Leistung
Sorry, aber was soll das denn sonst heißen? Meinst Du nicht die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe damit?
@bennyb21 Doch genau die meinte ich damit. Die Wärmepumpe macht aus ca 10kWh elektrischer Energie ca 12kWh Wärmeenergie. Bei den meist behaupteten Arbeitszahlen von 3-4 sollten für die Erzeugung von 12kWh Wärmeenergie aber ca 3-4kWh elektrischer Energie ausreichen. Wo ist der Fehler?
Habe ich oben bereits geschrieben. Da wird der Heizstab mitlaufen. Wenn Du einfach mal in die technischen Daten und Bedienungsanleitung schaust wirst Du Feststellen, dass die Anschlussleistung ohne Heizstab bei ca. 4,5 kW liegt.
Und der Heizstab war's definitv nicht, ich messe auch Vorlauf- und Rücklauftemperaturen zum Außengerät, und die gehen schön hoch.
Er meint den Heizstab der Wärmepumpe selbst. Am Vor- und Rücklauf kannst du da nichts erkennen. Ich gehe auch davon aus, dass der Heizstab läuft.
Schau mal, ob du den Heizstab grundsätzlich ausschalten kannst. Das sollte konfigurierbar sein.
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@bennyb21 Aaaahh, das wird's sein. Ok, verstehe. Ich war davon ausgegangen, dass der Heizstab im Innengerät ist und die Sensoren an der Vor- und Rücklaufleitungen deswegen davon nichts mitbekommen.
Aber was ist mit dem 2. Beispiel? Hier noch mal eine andere Situation, zusammen mit Screenshots aus meinem Monitoring. Der erste Screenshot zeigt die Temperatur des Warmwassers am oberen Auslass des Speichers (gelb), während die Zirkulationspumpe läuft. Die Wassertemperatur beträgt etwas über 53°C. Um 13h springt die WP an, die Leistung (blau) geht von ca 2.4kW auf 3.4kW hoch, um 13:53 ist das Wasser etwas über 58°C warm und die WP schaltet ab. Das Wasser wurde also in 53 Minuten um 5K erwärmt bei einer mittleren Leistung von rund 3.1kW. In der Zeit wurde laut WP-Stromzähler 2.66kWh verbraucht. Es wurden 280kg * 5K * 1.16kWh/kg*K = 1.62kWh Wärmeenergie ins Wasser übertragen.
Der 2. Screenshot zeigt zusätzlich zur Warmwassertemperatur noch die Rücklauftemperatur des Zirkulationskreislaufs (rund 1K gehen durch die Zirkulation verloren) und die Vor- und Rücklauftemperaturen am Außengerät. Natürlich muss die Vorlauftemperatur erst die Warmwassertemperatur überschreiten, bevor das Warmwasser wärmer wird, und das Wasser in Vor- und Rücklaufrohren (ca 12m Rohrleitung) muss auch erst erwärmt werden. Trotzdem ist eine Ausbeute von 1.62kWh Wärmeenergie bei 2.66kWh eingesetzter elektrischer Energie ja schon kontraproduktiv.
Das Innengerät zeigt durchaus eine passable Jahresarbeitszahl an, ein bisschen über 3, wenn ich mich recht erinnere.
Ganz ehrlich... So kannst Du das doch alles nicht rechnen. Das sind alle möglichen Sensorwerte durcheinander ohne Informationen was z.B. der Speicher überhaupt macht. Dazu kommt, in welchem Modus läuft Deine WP überhaupt? WW ist bei der Vaillant häufig so eingestellt, dass der Heizstab immer mitläuft. Erstmal die Grundkonfiguration richtig machen!
Zuerst: Der COP ist definiert mit Leistungsaufnahme in Strom und Leistungsabgabe in Wärme. Den kannst Du nur berechnen wenn Du einen Wärmemengenzähler in den Vor- und Rücklauf direkt zur WP hängst. und mit einem Stromzähler sämtlichen Stromverbrauch der WP trackst. Alles andere berechnet nicht den COP!!!!
Dann: Was ist das überhaupt für ein Speicher? Du hast doch unterschiedliche Temperaturbereiche im Speicher?! Wie ist der Speicher designt? Schichtspeicher? An welchen Stellen wird entnommen, insbesondere da Du ja bei eingeschalteter Zirkulation misst. Wie effizient ist der Wärmetauscher? An welcher Stelle im Speicher hängt der Sensor? Alles variablen die eine reale Bestimmung gar nicht zulassen. Du rechnest da gefühlt irgendetwas, aber nicht die Effizienz Deiner Wärmepumpe!
@bennyb21 Vielen Dank für Deine Antworten.
Dazu kommt, in welchem Modus läuft Deine WP überhaupt? WW ist bei der Vaillant häufig so eingestellt, dass der Heizstab immer mitläuft. Erstmal die Grundkonfiguration richtig machen!
Der Heizstab ist laut Innengerät bisher (seit Juni 2022) 2h gelaufen und hat dabei 36kWh Strom verbraucht. Das wird es also nicht sein.
Zuerst: Der COP ist definiert mit Leistungsaufnahme in Strom und Leistungsabgabe in Wärme. Den kannst Du nur berechnen wenn Du einen Wärmemengenzähler in den Vor- und Rücklauf direkt zur WP hängst. und mit einem Stromzähler sämtlichen Stromverbrauch der WP trackst. Alles andere berechnet nicht den COP!!!!
Das ist ja gerade der Punkt: ich versuche, die Temperatur von 280l Warmwasser (dank Zirkulationspumpe vermutet gut durchmischt) als Maß für die erzeugte Wärmemenge zu betrachten. Dass es dabei Fehlerquellen gibt, weiß ich (Zuleitungen zB). Offenbar sind die Fehlerquellen aber nicht in der Größenordnung von 20% oder 50%, sondern eher bei 300%. Das finde ich merkwürdig, deswegen frage ich hier.
Ich finde übrigens, dass nach Deinem Hinweis, dass bei "Warmwasser schnell" der Heizstab aktiv war, die Rechnung zufriedenstellend aufgeht. 10kWh elektrische Energie per Heizstab reingesteckt, geschätzt rund 12kWh Wärmeenergie im Warmwasserspeicher dafür erhalten. Das passt in meinen Augen ordentlich. Könnte Zufall sein, klar.
Dann: Was ist das überhaupt für ein Speicher? Du hast doch unterschiedliche Temperaturbereiche im Speicher?! Wie ist der Speicher designt? Schichtspeicher? An welchen Stellen wird entnommen, insbesondere da Du ja bei eingeschalteter Zirkulation misst. Wie effizient ist der Wärmetauscher? An welcher Stelle im Speicher hängt der Sensor? Alles variablen die eine reale Bestimmung gar nicht zulassen. Du rechnest da gefühlt irgendetwas, aber nicht die Effizienz Deiner Wärmepumpe!
Die Effizienz des Wärmetauschers sollte irgendwo bei 90% oder sogar darüber liegen, spielt also keine Rolle für die Abschätzung der Größenordnung.
Ich messe absichtlich bei eingeschalteter Zirkulation, damit das Warmwasser gut durchmischt ist und nicht nur bestimmte Schichten aufgeheizt werden. Wenn das so wäre, wenn also die Bauart des Speichers irgendeinen Einfluss hätte, würde ja bei der gleichen eingesetzten elektrischen Energie _weniger_ Wärmeenergie im Wasser ankommen, das Problem wäre also eher größer.
Warmwassertemperatur messe ich direkt am Flansch des Speichers, aber auch das ist nur so semi-wichtig, denn in die Abschätzung der deponierten Wärmeenergie geht ja die Temperaturdifferenz ein, nicht die absolute Temperatur. Außerdem sehe ich, das die WP bei einer eingestellten Zieltemperatur von 60°C das Wasser immer auf 59°-61°C aufheizt. Auch hier nur ein kleiner Fehler. Temperatursensoren sind kalibriert (DS18B20) und werden minütlich ausgelesen.
Wie würde sich denn Deiner Meinung nach das Design des Speichers konkret auf die Rechnung auswirken?
Das kann ich Dir nicht sagen. Und eigentlich wollte ich damit eher zum Ausdruck bringen, dass Du eine derartige Rechnung zuhause ohne entsprechendes Messlabor und thermodynamischer Simulation gar nicht aufmachen kannst. Es ist alles nur schätzen. Und das mit Abweichungen von mindestens 10% an mindestens 5 Punkten. Die möglichen Abweichungen kannst Du Dir ja grob überschlagen. Du wirst durch einschalten der Zirkulation auch den Speicher nicht durchmischen. Ich wette darauf, dass beide Abgänge für die Zirkulation oben am Speicher liegen. Es wird nur in den Rohren durchgemischt.
Das, was Du vor hast halte ich für Aussichtslos. Du kommst ja auf Ergebnisse. Die stimmen aber hinten und vorne nicht. Stellst aber nicht Deine Ergebnisse in Frage sondern die Herstellerangaben. Denn Du kannst eher davon ausgehen, dass die Angaben des Herstellers aus den Messlaboren eher an der Realität sind als Deine Rechnungen.
denn in die Abschätzung der deponierten Wärmeenergie geht ja die Temperaturdifferenz ein, nicht die absolute Temperatur.
Ja, richtig. Und wie gehst Du jetzt sicher, dass die ganzen 280l im Speicher die gleiche Temperaturerhöhung haben? Wenn Du nur einmal oben misst? Dort wird es am schnellsten warm. Je nachdem wie der Speicher aufgebaut ist dort auch als erstes.
Das kann ich Dir nicht sagen. Und eigentlich wollte ich damit eher zum Ausdruck bringen, dass Du eine derartige Rechnung zuhause ohne entsprechendes Messlabor und thermodynamischer Simulation gar nicht aufmachen kannst.
Nee, so kompliziert ist das nicht. Messlabor und "thermodynamische Simulation" brauchst Du, wenn Du aus der Anlage die letzten paar Prozent rausholen willst.
Es ist alles nur schätzen. Und das mit Abweichungen von mindestens 10% an mindestens 5 Punkten. Die möglichen Abweichungen kannst Du Dir ja grob überschlagen. Du wirst durch einschalten der Zirkulation auch den Speicher nicht durchmischen. Ich wette darauf, dass beide Abgänge für die Zirkulation oben am Speicher liegen. Es wird nur in den Rohren durchgemischt.
Abgang der Zirkulation oben, Rücklauf in der Mitte. Macht aber das Problem eher größer und nicht kleiner. Und wenn ich in 5 Punkten 10% Abweichung habe, dann sind das immer noch erst 60% Fehler und nicht >300%. Wo ist der Fehler in meinen Überlegungen, der 300% Diskrepanz erklären kann?
Das, was Du vor hast halte ich für Aussichtslos. Du kommst ja auf Ergebnisse. Die stimmen aber hinten und vorne nicht. Stellst aber nicht Deine Ergebnisse in Frage sondern die Herstellerangaben. Denn Du kannst eher davon ausgehen, dass die Angaben des Herstellers aus den Messlaboren eher an der Realität sind als Deine Rechnungen.
Wenn ich meine Ergebnisse nicht in Frage stellen würde, dann wäre ich nicht hier, sondern würde den Heizungsbauer wegen einer Reklamation anrufen.
Ja, richtig. Und wie gehst Du jetzt sicher, dass die ganzen 280l im Speicher die gleiche Temperaturerhöhung haben? Wenn Du nur einmal oben misst? Dort wird es am schnellsten warm. Je nachdem wie der Speicher aufgebaut ist dort auch als erstes.
Je weniger Wasser durch die eingesetzte elektrische Energie erwärmt wird, desto größer die Diskrepanz.
Idee: Hat es mit der hohen Vorlauftemperatur bei der Warmwasserbereitung zu tun? Die typischerweise kolportierten Arbeitszahlen von 3-4 beziehen sich ja vermutlich auf Vorlauftemperaturen von 40°C-50°C. Meine WP hat zur Warmwasserbereitung aber 70°C eingestellt.
So. Jetzt kommen wir der Sache ein wenig näher. Das die Effizienz der WP unteridisch ist, ist kein Wunder. WW-Temp von 70 Grad kann die WP wahrscheinlich nur mit Einsatz des Heizstabes erreichen, ausser es ist eine Hochtemperaturversion. Dem Namen nach eher nicht. Bei einer WP setzt man WW eher so bei 55 Grad. Maximal können die meisten 65 Grad. SIeht man auch schön oben an einem der Diagramme das die VL Temp auf maximal 65 Grad geht, wenn der Heizstab unterbunden wird. Was im Logging steht, ist eine Sache, solange Du nicht genau weist, was Vaillant da wo und wie reinrechnet.
Deshalb würde ich an Deiner Stelle mal einen Schritt zurück gehen. Wenn die WW-Temp schon so eingestellt ist, würde ich erstmal schauen, wie die WP überhaupt konfiguriert ist und das ganze Heizsystem umgesetzt ist. Solange da nicht ein Grund drin ist, kannst Du Dich natürlich weiter den ganzen Tag mit Diagrammen und komischen Zahlen auseinandersetzen, aber es wird Dir nicht weiterhelfen bei einer effizient laufenden WP. Wenn Du da augenscheinlich nur noch wenig vertrauen in den Heizungsbauer hast (hätte ich auch nicht) wirst Du Dich u.U. selbst mit der Thematik auseinandersetzen müssen. Dazu empfehle ich jedoch das HaustechnikDialog Forum. Da sind richtige WP-Experten unterwegs. Hier sicherlich auch, aber nicht in der Anzahl. Das ist hier auch nicht das Hauptthema.
Wenn man dann mal eine Grundeinstellung gemacht hat, die einigermaßen passt, kannst Du anfangen mit dem Logging und der Bestimmung der Effizienz und natürlich der Optimierung. In diesem Stadium macht das m.E. überhaupt keinen Sinn.
Um noch mal ein wenig auf die Grundlagen zu kommen: Wurde mal ne Heizlastberechnung gemacht, die sinnig erscheint? Wie ist das Heizsystem insgesamt aufgebaut? Altbau, Neubau, Heizkörper, Flächenheizungen? Einzelraumregelung? Welche Vorlauftemperaturen werden gefahren, taktet die WP? Wurde vielleicht auch gleich noch ein Pufferspeicher verkauft? Du musst hier erstmal die Grundlagen prüfen! Da ist Musik drin. Dein Problem ist natürlich, jetzt ist die Heizsaison vorbei... Testen wird schwierig.
So. Jetzt kommen wir der Sache ein wenig näher. Das die Effizienz der WP unteridisch ist, ist kein Wunder. WW-Temp von 70 Grad kann die WP wahrscheinlich nur mit Einsatz des Heizstabes erreichen, ausser es ist eine Hochtemperaturversion. Dem Namen nach eher nicht. Bei einer WP setzt man WW eher so bei 55 Grad. Maximal können die meisten 65 Grad. SIeht man auch schön oben an einem der Diagramme das die VL Temp auf maximal 65 Grad geht, wenn der Heizstab unterbunden wird. Was im Logging steht, ist eine Sache, solange Du nicht genau weist, was Vaillant da wo und wie reinrechnet.
Laut Datenblatt sind 75°C ohne Heizstab möglich. Und echt jetzt - das Logging der Heizung selber anzweifeln? Das ist mir zu esoterisch. Da kann ich auch gleich annehmen, dass die Datenblätter nicht stimmen etc. In keiner Anleitung (Außengerät, Innengerät, Steuerungseinheit) steht etwas davon, dass man den Heizstab zur Warmwasserbereitung ab- oder anschalten kann. Oder findest Du da einen Hinweis?
Deswegen, und wegen des Betriebsstundenzählers, gehe ich davon aus, dass Warmwasser generell ohne Heizstab gemacht wird.
Wenn Du da augenscheinlich nur noch wenig vertrauen in den Heizungsbauer hast (hätte ich auch nicht)
Hab ich nicht behauptet, der hat seine Arbeit gut gemacht.
Dazu empfehle ich jedoch das HaustechnikDialog Forum. Da sind richtige WP-Experten unterwegs.
Da gab's keine Antwort.
Um noch mal ein wenig auf die Grundlagen zu kommen: Wurde mal ne Heizlastberechnung gemacht, die sinnig erscheint? Wie ist das Heizsystem insgesamt aufgebaut? Altbau, Neubau, Heizkörper, Flächenheizungen? Einzelraumregelung? Welche Vorlauftemperaturen werden gefahren, taktet die WP? Wurde vielleicht auch gleich noch ein Pufferspeicher verkauft? Du musst hier erstmal die Grundlagen prüfen! Da ist Musik drin. Dein Problem ist natürlich, jetzt ist die Heizsaison vorbei... Testen wird schwierig.
Das sind alles Dinge, die mit dem beschriebenen Problem nichts zu tun haben. Die WP läuft gut, die Bude ist warm, Stromverbrauch und Jahresarbeitszahl sind generell ok, und mit Hilfe der "komischen Zahlen", wie Du es etwas abfällig nennst, habe ich meinen Stromverbrauch schon um etliche hundert kWh im Jahr gedrückt.
Die typischerweise kolportierten Arbeitszahlen von 3-4 beziehen sich ja vermutlich auf Vorlauftemperaturen von 40°C-50°C.
Eher so bei 30-40 Grad. Generell würde ich schauen, die Vorlauftemperatur so niedrig wie möglich zu trimmen. Wenn du an die AZ von 4 kommen willst, muss du schon ordentlich runter mit der Vorlauftemperatur. Und auch runter mit der Warmwassertemperatur.
Neben Haustechnikdialog findest du auch viele Experten im Photovoltaikforum.
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