Praxisansatz: Wärmepumpen-Lasten aus realen Verbrauchsdaten ableiten

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Praxisansatz: Wärmepumpen-Lasten aus realen Verbrauchsdaten ableiten

Hallo zusammen,

ich habe mich in letzter Zeit intensiver damit beschäftigt, wie man aus realen Verbrauchsdaten (z. B. Stunden- oder 15-Minutenwerte) die tatsächliche Anlagenlast von Gebäuden ableiten kann.

Die Idee dahinter:
Statt Heizlast nur theoretisch zu berechnen, nutzt man vorhandene Verbrauchsdaten (Gas, Strom, Fernwärme) und kombiniert diese mit Heizgradtagen. Daraus lassen sich temperaturabhängige Lastprofile ableiten – inklusive Effekten wie Aufheizvorgängen, Nutzerverhalten oder thermischer Trägheit.

Spannend finde ich dabei, dass die Datenerfassung oft gar nicht so aufwendig ist bzw. an kalten Wintertagen durchaus auch händisch möglich ist.
Es gibt inzwischen relativ einfache nachrüstbare Leseköpfe für bestehende Zähler (Gas, Strom, Wasser), die z. B. Impulse oder Zählerstände auslesen. Diese arbeiten im Prinzip wie ein Fahrradtacho – sie erfassen Zählimpulse und erzeugen daraus eine Zeitreihe des Verbrauchs.

Damit lassen sich ohne Eingriff in die bestehende Messtechnik stunden- oder sogar minutengenaue Verbrauchsdaten erfassen.
Preislich liegt man je nach System oft im Bereich von grob 50–150 € pro Zähler.

Beispiel (ohne eigene Anwendungserfahrung):
unter Suchwort energieleser

Damit bekommt man relativ einfach eine Zeitreihe, mit der sich solche Auswertungen gut durchführen lassen.

Vereinfachte Beispielrechnung:

Nehmen wir mal einen konkreten (kalten) Wintertag:
• Tagesverbrauch: 100 kWh (z. B. ca. 9 m³ Erdgas)
• Außentemperatur im Schnitt: −7 °C
• Raumtemperatur: 20 °C

→ mittlere Leistung:
100 kWh / 24 h ≈ 4,2 kW

Das ist die mittlere abgegebene Anlagenleistung an diesem Tag (näherungsweise Heizleistung).

Jetzt kann man das – unter Annahme eines näherungsweise linearen Zusammenhangs – auf einen kälteren „Normtag“ hochrechnen (z. B. −11,3 °C):

Temperaturdifferenz an dem Tag:
20 − (−7) = 27 K

Temperaturdifferenz Norm:
20 − (−11,3) ≈ 31 K

→ Verhältnis:
31 / 27 ≈ 1,15

→ hochgerechnete Leistung:
4,2 kW × 1,15 ≈ 4,8 kW

Das wäre dann grob die Anlagenleistung bei Norm-Außentemperatur.

Wichtig:
Das ist nur eine Einzelabschätzung – sinnvoll wird es erst, wenn man mehrere Tage und Nutzungsrandbedingungen sowie Anlagenrandbedingungen auswertet.

Das könnte z. B. interessant sein für:
• realistischere Auslegung von Wärmepumpen bzw. Prüfung bestehender Auslegungen
• Bewertung von Taktverhalten / Aufheizspitzen
• Einschätzung von Lastverschiebungspotenzialen

Mich würde interessieren, wie ihr diesen datenbasierten Ansatz einschätzt.

Gerade im Hinblick auf Wärmepumpen und variable Strompreise könnte das aus meiner Sicht spannend sein.

Falls Interesse besteht, kann ich das Konzept bzw. ein ausgearbeitetes Papier dazu gern teilen.

Viele Grüße
Bernd

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Ich hab sowas vor Urzeiten auch mal für unser Haus gemacht und in hübsch hier im Forum auch schon gesehen, bei mir damals inkl. mühsamen manuellen Zusammentragen der Außentemperaturen aus dem Netz. Ergebnis ist dann eine Auftragung der über einen gewissen Zeitbereich gemittelten Temperatur und den Energieverbrauch. Daraus kann man dann schön sehen, wie weit das erwartungsgemäß linear ist und die Heizlast auf eine bestimmte Auslegungstemperatur extrapolieren und die eigene Temperatur ermitteln, ab der typischerweise geheizt werden muß (fällt der Fachbegriff gerade nicht ein, Grenztemperatur?). Würde ich auf der Basis meiner Daten in Home Assistant auch gerne mal wieder machen, fehlt mir allerdings noch das Know How.

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Hallo Jens,

in die Richtung könnte der Ansatz gehen.
Die Auftragung Verbrauch vs. Außentemperatur bzw. Gradtage ist im Prinzip der Kern der Sache – inkl. Ableitung von Heizgrenze und Extrapolation auf eine Norm-Außentemperatur.

Der Unterschied bei meinem Ansatz ist im Wesentlichen die zeitliche Auflösung:
Statt Monats- oder Jahreswerten nutze ich Tagesverbräuche – und wenn verfügbar – Stunden- oder 15-Minutenwerte. Dadurch lassen sich zusätzlich Effekte wie Aufheizvorgänge und Nutzerverhalten besser erkennen.

Der klassische Ansatz über Jahres- oder Monatsverbräuche ist z. B. bei Delta-Q sehr gut beschrieben (Energieanalyse aus Verbrauchsdaten / Witterungskorrektur). Das ist fachlich sauber, aber aus meiner Sicht eher etwas für Energieberater bzw. mit entsprechendem Tool-Hintergrund:
Suchworte: delta-q + energie + eav + Verbrauch +Exceltool

Als einfacherer Einstieg auf Jahresbasis gibt es z. B. auch den Heizlastrechner des BWP:
Suchworte: waermepumpe + werkzeuge + heizlastrechner

Der geht eher in Richtung überschlägige Abschätzung aus Jahresverbräuchen, während der hier diskutierte Ansatz stärker auf hochaufgelöste Betriebsdaten abzielt.

Mein Ziel ist eher, das Ganze etwas „runterzubrechen“, sodass man mit vorhandenen oder einfach erfassbaren Daten relativ schnell zu belastbaren Aussagen kommt (z. B. Home Assistant, einfache Verbrauchsausleser oder einfache Logger, oder auch einfache Tagesablesungen des Gaszählers, sofern diese möglichst täglich zur gleichen Uhrzeit in einer Kälteperiode bzw. mit exakten Stundendifferenzen erfolgen)

Wenn solche Daten vorliegen, fehlt oft nur noch die Verknüpfung mit Temperaturdaten und eine einfache Auswertung.

Ich kann dir dazu gern das PDF mit der Methodik schicken – inkl. Quellen zu Heizgradtagen und Norm-Außentemperaturen. Wenn du magst, sag kurz Bescheid.

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Ich komme da aktuell wohl nicht zu, aber poste Deine Konzepte doch gerne hier, für einen allgemeinen Austausch ist das Forum ja da. Die Verwendung von Monats- oder gar Jahreswerten halte ich für suboptimal, wenn auch natürlich besser als nichts und kommt halt drauf an, wofür man es verwenden will (Stichwort Schweizer Formel). Um die Dynamik der Temperaturschwankungen nutzen zu können, sollte man schon Tagesaufgelöste Daten haben, wenn möglich. Ich hatte damals glaube ich mit wöchentlichen Daten gearbeitet, manuell abgelesener Gaszähler. Das ganze noch weiter zu treiben in Bezug auf die Dynamik/thermische Trägheit des Hauses oder ggf. auch Abhängigkeit von Sonneneinstrahlung wäre sicherlich spannend. Bräuchte man dann vermutlich auch Zeitreihen der Raumtemperatur. Wollte gerade schreiben, daß ich die nicht habe, aber die Temperatur der Abluft, die in die KWL geht wäre eigentlich ein schöner MIttelwert über das Haus :wink:

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Hallo Jens,

genau Tageswerte ermitteln sind da eigentlich schon der entscheidende Schritt.

Man kann die Anlagenleistung schon aus einzelnen kalten Wintertagen recht gut abschätzen (z. B. Gasverbrauch → kWh/24h). Wenn man das auf eine tiefere Außentemperatur (Auslegungstemperatur) hochrechnet, kommt man relativ nah an eine realistische Anlagenlast.
Die Normauslegungstemperatur ist für Wetterstation in der Nähe unter der Seite Suchwort Wärmepumpe-wekzeuge- klimakarte zu finden

Die Innentemperatur ist dabei oft gar nicht der entscheidende Punkt – wichtiger ist eher, wie das Gebäude tatsächlich beheizt wird (z. B. Teilbeheizung, einzelne Räume reduziert etc.). Das kann man auch so Bewerten - wieviele Räume waren an den kalten Wintertagen voll beheizt , wieviele niedrig beheizt. Aber auch aus deine Idee aus der KWL-Ablufttemperatur die mittlere Raumlufttemperatur abzuleiten ist clever.

Langfristig wäre aus meiner Sicht interessant:
kontinuierliches Monitoring (Gas, Strom etc.) + Nutzung → inbezugsetzen mit Außentemperatur an diesen Tagen der nächsten Wetterstation - Scuhwort wettercockpit - gibt auch die Gradtage aus.- dann kann man auf das reale Verhalten der Anlage zurückschließen und Hinweise für nötige Analgengröße bei einem Wechsel z.B. bei geplanten Wechsel auf Gas bekommen. Eigene Aussentemperaturmessungen verkomplizieren das ganze - man kann im Nachhinein auf die Daten des Deutschen-Wetterdienstes zurückgreifen und daraus einfach die auch nachträglich die Gradtage ableiten. (siehe wettercockpit oben) - mir geht es ums einfach halten. Sonneneinflüsse spielen im tiefen Winter meist nur eine Nebenrolle bis auf besonders sonnige Tage - steckt auch in den Wetterdarten für viele DWD-Stationen - siehe Wettercockpit.

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Ich betreibe eine Windhager Pelletheizung von 2012. Zuerst habe ich die Verbrauchsdaten, Außentemperatur und berechnete VL und Zimmertemperaturen aufgeschrieben. Wobei ich die AT und Raumtemperaturen auch schon im HA hatte. Jetzt habe ich mir ein Shelly “the pill“ und ein paar Sensoren gekauft und bekomme jetzt auch die VL und RL Temperaturen ins HA. Spannend war, dass der Windhager VL Fühler so montiert war, dass er die VL Temperatur immer um fast ein Grad zu niedrig gemessen hat. Nachdem ich den umgesetzt habe messen beide Sensoren identische Temperaturen. Nur die Verbrauchsdaten kann ich nicht automatisiert speichern. :wink:

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Diese Methode geht natürlich schon, um den Verbrauch und die Leistung der Heizung einzuschätzen, aber wenn man eine Förderung beantragt, ist immer eine Einzelraumberechnung nötig, um nicht Förderbetrug zu begehen. Bei Fördebetrug, müsste die ganze Förderung zurückbezahlt werden, und es käme wohl noch eine Strafe obendrauf.

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Irgendwie müssen die Kosten für eine WP ja hochgetrieben werden :wink: Für die Auslegung der Heizflächen ist die Einzelraumberechnung sicherlich sinnvoll, ggf. kann man ja die Summe, die die standardisierte Rechnung ausspuckt ja auf die persönliche und tatsächlich bauliche Situation normiert werden.

Bin jetzt inzwischen doch mal zu gekommen, meine in HA gesammelten Daten zu analysieren:

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Ich halte die verbrauchsbasierte Auswertung aus hochaufgelösten Daten für sehr hilfreich, um die reale Anlagenlast im Bestand besser einzuordnen – gerade als Plausibilisierung gegenüber theoretischen Heizlastansätzen.

Hilfreich sind dabei auch die Wetter- bzw. Heizgradtagdaten über das Wettercockpit von Zukunft Altbau - jeweilige Wetterstation auswählbar.Der Export scheint dort derzeit leider nur für 2026 zu funktionieren. Norm-Aussentemperatur über Tool BWP - Klimakarte für jeweilige Wetterstadion.

Bei Wärmepumpen ist die Ableitung methodisch anspruchsvoll, wenn nur der Stromverbrauch vorliegt. Dann braucht man zusätzlich die Leistungskennlinie in Abhängigkeit von der Außentemperatur und ggf. Übergabetemperatur; bei Luft-Wasser-Wärmepumpen auch in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur (Herstellerangaben bei verschiedenen Aussentemperaturen und Übergabetemperaturen). Bei Luft-Wasser sind ggf. – Warmwasseranteile schwierig zu berücksichtigen - über Warmwasserverbrauch - oder über Sommerverbrauchsanteile. Bei Luft-Luft-Wärmepumpen sollte die aussentemperaturabhängige Leistungsabgabe bekannt sein um von Strom auf thermische Leistung umrechnen zu können.

Ausserdem jeweilige Nutzung spielt eine große Rolle -

  • Tageswerte sind für eine erste Abschätzung oft schon brauchbar

  • die betrachteten Tage sollten möglichst vergleichbare Nutzung haben, also z. B. Werktage mit Werktagen bei Gleichem Heizprofil

  • welche Räume tatsächlich beheizt wurden und auf welches Temperaturniveau

Den Realbetrieb bei WP abzubilden ist m.E.nicht einfach. Für die Auslegung von Heizflächen und formale Nachweise ersetzt er die raumweise Betrachtung nicht, aber für die realistische Einordnung von Gebäudeheizlasten kann es hilfreich sein - mein Gedanke war eher für Gasheizungen vor der Umstellung auf WP gedacht - da ist es meist etwas einfacher aus dem Tagesverbrauch auf die entsprechende Anlagenlast und mit etwas Anpassung auf die Heizlast zu schließen um die Auslegung nach Norm zumindest prüfen zu können - meist gehts hier kleiner.

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