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Fehler der Wärmepumpe identifiziert

Heizung, ,
Skizze Heizungsanlage
Skizze Heizungsanlage

Das leidige Thema mit der Wärmepumpe nimmt kein Ende. Schon zu Beginn des Winters habe ich durch häufiges Ablesen des Wärmepumpen-Managers ein Problem identifiziert, warum es manchmal kalt im Haus ist.

Unsere Wärmepumpe beheizt einen Pufferspeicher, der quasi aus zwei Teilen besteht, dem für die Warmwasser-Erwärmung und dem für das Heizungswasser. Die Solltemperatur für die Warmwasser-Erwärmung steht bei uns konstant auf 52°C; das Heizungswasser folgt einer Heizungskurve, die abhängig ist von der Außentemperatur. Der Heizkreis für das Heizwasser wird im WP-Manager als „1. Heikreis“ bezeichnet.

Der „2. Heizkreis“ saugt sich nun das warme Heizwasser aus dem Pufferspeicher und lässt es durch die FBH-Schlaufen fließen. Dieser 2. Heizkreis ist regelungstechnisch in keinster Weise an den 1. Heizkreis gekoppelt. Warum, bleibt ein Geheimnis der Branche. Auch wenn ich die Regelungstechnik-Vorlesung übersprungen habe, ist es mir unbegreiflich, warum man nicht ein System konstruieren kann, bei dem die Räume einfach eine Temperatur anfordern und die Zentralregelung die WP so ansteuert, dass halt genug Wärme in der FBH ankommt. Aber egal, es is‘ ja wie’s is‘.

Die Fehlkonfiguration in meinen Augen ist nun die folgende: Die WP beheizt entweder den oberen Teil der Wärmepumpe (Warmwasser) oder den unteren Teil (Heizungswasser). Geregelt wird die WP über die Rücklauftemperatur. Über ein Umschaltventil wird der Rücklauf im oberen oder im unteren Teil des Pufferspeichers entnommen. ABER: Es gibt nur einen Fühler für die Rücklauftemperatur und der sitzt nach dem Umschaltventil am Rücklaufrohr zur Wärmepumpe.

Jetzt passiert folgendes:

  1. WP wärmt gerade mal Warmwasser.
  2. Der Anlegefühler am Rücklauf zur WP misst nun eine relativ hohe Temperatur (>40°C). Da es nur einen Fühler gibt, interpretiert der WP-Manager nun diese Rücklauftemperatur aber anscheinend nicht nur als Rücklauf des Warmwassers, sondern auch als Rücklauf-Ist-Temperatur des Heizungswassers.
  3. Die Rücklauf-Soll-Temperatur des Heizungswassers (sagen wir 32°C) liegt nun viel tiefer als die anscheinend gemessene Ist-Termperatur. Somit sieht die WP keine Veranlassung zu heizen.
  4. Das Heizungswasser kühlt nach und nach ab (teilweise bis auf 20°C).
  5. Der 2. Heizkreis (FBH) kann die gewünschte Solltemperatur (sagen wir 28°C) nicht mehr erreichen, da das Heizungswasser im Pufferspeicher die Temperatur nicht hergibt.
  6. Kalter Fußboden.
  7. Kalte Füße.
  8. Kalte Bewohner.

Der erste Tipp von Voß war nun, die Isolierung von dem Fühler zu entfernen, damit er schneller auf Raumtemperatur abkühlt und dadurch das Heizen wieder startet. Klang schon bei der Beschreibung abenteuerlich für mich, aber gut, ich die Isolierung abgeschnitten. Man hätte sich sogar einbilden können, dass es besser geworden ist. Aber heute morgen habe ich sie wieder erwischt. Die FBH erreicht nicht die gewünschte Temperatur; das Heizwasser im Pufferspeicher ist kalt.

Voß war nun heute da – noch mit wenig Erfolg. Er will nun bei Buderus nachfragen, wo das Problem liegen kann. Da heißt es, Daumen drücken.

Wir behelfen uns nun, dass wir ab und zu Soll- und Ist-Temperatur des 2. Heizkreises (FBH) vergleichen. Bei Abweichung drehe ich mal kurz die Soll-Temperatur für die WP so hoch, dass sie auf jeden Fall über der gemessenen Temperatur ist. Dann fängt sie an zu heizen.

Bodenbeläge für Fußbodenheizung

Bodenbeläge,

Wer Fußbodenheizung verlegt – und das machen ja heutzutage die meisten – muss sich auch Gedanken machen über die Wärmedurchlassfähigkeit des Fußbodens. Jeder Fußbodenbelag bildet mehr oder weniger eine Isolationsschicht zwischen Estrich und dem zu beheizenden Raum. Und was meint Ihr, wieviel Wärme ein Heizkörper noch an den Raum abgeben kann, wenn man ihn mit einem Stapel Handtücher bedeckt?

Die meisten sind schon glücklich, wenn man das Symbol für Fußbodeneignung auf dem Teppich findet. Forscht man mal nach, ab wann denn dieses Symbol überhaupt den Weg auf den Teppich findet, trifft man auf den Wärmedurchlasswiderstand R. Dieser gibt an, wie schwer es die Wärme hat, den Fußbodenbelag zu durchdringen. Je höher dieser Widerstand ist, desto träger reagiert die Heizung und desto höher muss man die Vorlauftemperatur fahren, wadurch sich die Heizkosten erhöhen.

Der Wärmedurchlasswiderstand ist grundsätzlich abhängig von der Dicke und der Wärmeleitfähigkeit des Materials. Somit ist schon mal ein dicker flauschiger Teppich weniger geeignet als die dünner Variante. Für Fußbodenheizungen darf nun dieser Wärmedurchlasswiderstand 0,15 m²K/W nicht überschreiten.

Schauen wir uns mal ein paar Werte an (jeweils in m²K/W)

  • 0,0057 für Betonsteinwerk, Stärke 12mm
  • 0,01 PVC, Stärke 2mm, vollflächig verklebt
  • 0,012 für keramische Fliesen, Stärke 13mm
  • 0,015 für Linoleum, Stärke 2,5mm
  • 0,038 für Mosaikparkett Eiche, wenngleich Holz schlecht Wärme leitet
  • 0,044 Laminat, Stärke 9mm; grundsätzlich eher schlechter Wärmeleiter
  • 0,05 für Korkparkett, Stärke 4mm; Kork ist ein gutes Dämmmaterial
  • 0,07-0,2 für Teppichböden; sollte verklebt werden

Man sieht, dass man insb. beim Teppich schlechte Karten haben kann, was den vorgschriebenen Grenzwert betrifft. Ich habe eben aber mal den Eintrag für Fußbodenheizung auf Wikipedia gelesen und mir die Berechungsformel für die Auslegung von Fußbodenheizungen angesehen.

Dort steht eine Formel, bei der der Wärmestrom q, der pro Quadratmeter aus dem Boden entwicht, abhängig ist von der Temperaturdifferenz dT zwischen gewünschter Innenraumtemperatur und der Temperatur die an der Oberfläche der FBH erzeugt wird. Bei 9K Temperaturdifferenz ergibt das einen Wärmestrom von 100W/m².

Es gilt weiter, der Wärmeübergangskoeffizient a = q / dT. Wenn den Einheiten ist das genau der Kehrwert von unserem Wärmedurchlasswiderstand, dann wäre R = dT / q und somit dT = R * q. Wenn man gleichen Wärmestrom haben möchte, bedeutet dann also ein doppelt so hoher Wärmedurchlasswiderstand, dass die Temperaturdifferenz doppelt so hoch sein muss.

Möchte ich also 22°C in meinem Raum haben und erreiche dies mit einem Vorlauf von 29° mit einem Korparkett von 0,05 m²K/W, so muss ich 36° fahren, wenn ich einen Teppich reinlege mit einem Wärmedurchlasswiderstand von 0,1 m²K/W. Wow!

Leider sehe ich gerade, dass das vielleicht doch nicht so ganz stimmt. Der Wärmeübergangskoeffizient beschreibt den Wärmeübergang vom Material zur Luft; den Kehrwert nennt man entsprechend Wärmeübergangswiderstand. Somit stimmt die Gleichsetzung oben wohl nicht, vom Wärmeübergangskoeffizienten auf den Wärmedurchlasswiderstand zu schließen.

Aber vielleicht meldet sich hier ja mal jemand, der sich auskennt und mir sagen kann, ob trotzdem eine Proportionalität zwischen den für Bodenbeläge angegebenen Wärmedurchlasswiderständen zu den Heizkosten besteht.