Erfahrungsbericht – DIY Hybrid-Heizung

[John66]

Solltest du mit Infrarot Heizungen tatsächlich ein sehr hohes Sparpotenzial im Vergleich zu deinem Verbrenner erzielen können, ist dein Verbrenner einfach zu schlecht.

Der Brenner ist sehr alt und vermutlich zu den von dir genannten Gammelheizungen zu zählen.
Die Heizlast habe ich mit dem Heizlastrechner des Bundesverbandes Wärmepumpe überprüft, der passt sehr gut zu dem vom Heizungsbauer.
Bei 2000 Vollbenutzungsstunden kommt man abzüglich WW auf 20.000 KWh/Jahr, was deutlich unter dem tatsächlichen Verbrauch von 24.000 kWh liegt.

Mein Vermutung ist, dass der Brenner mit der neuen Betriebsart ein Effizienzsprung schafft.
Wenn er mit den 12.000 kWH so verschwenderisch umgegangen wäre, könnten es die 4000 kWh über die IR-Platten nicht schaffen, das Gebäude warm zu halten.

Der Wärme-Wirkungsgrad ist die ersten Minuten sogar besser, weil zuerst die kalten (Metall)flächen im Keseel hoch aufgeheizt werden müssen und die viel Wärme abnehmen

Meine Annahme habe ich von "heizungsbetrieb.de" abgeleitet, auf der Suche nach Ursache für die vermutete gestiegene Effizienz des Brenners.

Klingt bei dir aber eigentlich eh anders, weil die Infrarotheizung ja die Grunderwärmung übernimmt. Damit werden dann auch die Wände beheizt.

Genauso ist es.

Es würde mir helfen, wenn die hier an der Diskussion Beteiligten ihre Einschätzung abgeben würden, im wieviel Prozenzt sich der Verbrauch aufgrund der neuen Betriebsart ändern könnte, wenn man nur den Kessel betrachtet.
- Veränderung der Takte von 50 auf 5 pro Tag im Mittel
- Erhöhung der mittleren Einschaltphase von 10 Minuten auf 45 Minuten

Besten Dank an alle Mitwirkenden.

 

[willi-heinrich]

Mich wundert ehrlich gesagt, dass du bei 45 min Laufzeit die Wärme noch abgeführt bekommst. Was für eine Viorlauftemperatur hast du denn am Ende des Brennertakts?

 

[John66]

Mich wundert ehrlich gesagt, dass du bei 45 min Laufzeit die Wärme noch abgeführt bekommst. Was für eine Viorlauftemperatur hast du denn am Ende des Brennertakts?

Die im ersten Beitrag gezeigte Kurve stammt von Mitte März. Die Abschaltemperatur liegt abhängig von der AT hier bei 45 Grad.

Ich unterstütze den Vorgang mit folgenden Maßnahmen, sobald der Brenner aktiv wird.

Die Funk-Thermostate von 5 Räumen öffnen bei aktivem Brenner auf 80%.

Die Heizkörper-Booster (Planung für künftige Wärmepumpe) starten ab einer Vorlauf-Temperatur von 32 Grad.
Ich vermute dass sich die Heizleistung eines Heizkörpers um den Faktor 1.5 bis 2 erhöht.

Die Heizlast wird somit synchronisiert mit der Brenneraktivität gesteigert. Die Verbraucher und der Erzeuger arbeiten im Gleichtakt.

 

[wpuser]

Mein Vermutung ist, dass der Brenner mit der neuen Betriebsart ein Effizienzsprung schafft.

Du versuchst hier eine Dampflok der ersten Generation zu optimieren, wobei es längst den dieselelektrischen Antrieb gibt.

Natürlich bringt jede auch nur minimale Verbesserung sehr viel. Dieser Kessel wurde nicht dafür gebaut um sparsam zu sein, sondern um ordendlich Leistung zu bringen. Leider auch durch den Kamin hinaus. Deine Optimierungen bügeln die groben Unzulänglichkeiten aus und der Verbrauch sinkt.

Damit der wirklich sparsam läuft, müßte er sich in eine Brennwerttherme verwandeln. Die holt im Augenblick ein Maximum aus dem Brennstoff heraus. Dafür ist deren Wärmetauscher und Flammkammer sehr klein gehalten und die Flamme lässt sich auch klein einstellen, damit so weit wie möglich nur die jeweils erforderliche Leistung erzeugt wird. Es gibt keine trägen Komponenten oder Speicher, die Wärme wird sofort in den Heizkreis weiter geleitet.

Aber: Du schreibst daß mit 12MW Brennstoff und 4MW Strom heizen konntest. Das wären zusammen 16MW. Eine Wärmepumpe mit einer JAZ 3 würde diese Leistung mit 5.3MW Strom schaffen, also 1.3MW extra Strom als Ersatz für die 12MW Brennstoff. Eine Verbesserung deiner Energiebilanz um fast 1:10

 

[John66]

Du versuchst hier eine Dampflok der ersten Generation zu optimieren, wobei es längst den dieselelektrischen Antrieb gibt.

Ich kann viele deiner Argumente nachvollziehen. Vor allen deine anschaulichen Erklärungen zur Brennwerttherme finde ich hilfreich.
Noch vor einem Jahr hätte ich dir zu 100% zugestimmt.

Einige meiner Bekannten haben den "dieselelektrischen Antrieb" mit wenigen Betriebsjahren, geringerer Wohnfläche , nur 2-3 Gebäude-Aussenseiten, statt wie bei mir deren 4, die Gebäude sind in derselben Alterskategorie. Die Betriebskosten für deren Heizung liegen nunmehr über den meinen.

Ich möchte noch gerne die Themen Wärmeverteilung, Regelungstechnik und Eigenverbrauchsoptimierung für PV-Strom behandeln.

Danach können wir gerne über den Vergleich mit einer Wärmepumpen-Lösung durchspielen.

 

[Ciwa]

Unsere Diesellok ist durch diverse Optimierungen von 1600 Liter auf 1080 22/23 und auf 982 Liter 23/24 runter gekommen. Davon knapp 300 Liter Brauchwassererwärmung. EFH 170m².

Austauschen würde da jetzt wenig Sinn machen.....

Gruß

Ciwa

 

[cephalopod]

Selbst bei unserer Gasbrennwertheizung bin ich mit dem Energieverbrauch für die WW-Bereitung von 6000 kWh/a auf 2000 kWh/a runtergekommen.
Nur durch Optimierung.

 

[Ciwa]

Bei 2000kWh/a brauchst du quasi keine Heizung mehr Fehlt da nicht eine 0?

 

[cephalopod]

Bei 2000kWh/a brauchst du quasi keine Heizung mehr Fehlt da nicht eine 0?

Nö.
Ich sprach vom WW, also Warmwasser = Brauchwasser.

 

[Ciwa]

Das macht Sinn

 

[John66]

Wieviel kommt vom Brennwert 1 kWh Gas tatsächlich nutzbringend im Raum an ?

Ich meine, dass die Verteilungsverluste hier eine große Rolle spielen, wie auch der Ansatz aller Zentralheizungen,
die vorgegebene Vorlauftemperatur im Heizkreis vorzuhalten.

Diese System ist bei hoher Wärmeabnahme vertretbar, je geringer Abnahme, umso negativer wirkt sich die notwendige Bereitstellungs-Energie auf den Gesamtwirkungsgrad aus.

Wenn die Zimmer im Süden bei hoher solarer Einstrahlung keinen Wärmebedarf aufweisen und jedoch 1 Zimmer Norden, ist die Bereitstellung dennoch nötig, wenn auch sehr ineffizient.
Dieser Verlust ist systembedingt, da es nur den einen zentralen Wärmeerzeuger gibt.

Bis auf die Monate Dezember und Januar ist mit dem neuen Konzept die Einsparung in allen anderen Monaten sehr hoch.
In Verbindung mit der dezentralen Stromheizung entschärft es die beschriebenen Nachteile des Verteilungssytems.
Ich vermute hier 20% Einsparpotential.

 

[cephalopod]

Wieviel kommt vom Brennwert 1 kWh Gas tatsächlich nutzbringend im Raum an ?

Fast alles.
Das merkst du allein schon an der der kühlen Abgastemperatur von üblicherweise kaum über 50 °C.

Wenn die Rohrleitungen gut isoliert sind, wo soll denn die Abwärme ansonsten hin, die als Verlust gezählt wird?

 

[willi-heinrich]

Die Kritik am zentralen Heizkonzept ist sicher berechtigt. Das ist auch stark komfortgetrieben, ist halt einfacher als ein Kohle- oder Ölofen in jedem Raum.
Ob die Verteilverluste so gross sind, tbd. Das meiste davon geht ja doch direkt oder über die Wand in die Wohnräume. Wenn man nur wenige Räume heizt, macht das natürlich was aus.
Darum sind individuelle Luft Luft WP ja so effizient. Keine Verteilverluste, schnelle Aufheizung, guter Wirkungsgrad und individuell steuerbar. Hat halt die ganze Mechanik an der Wand, aussen oder innen.
Und kann auch noch kühlen. Wird leider nicht gefördert, obwohl das in Verbindung mit Solar mit Sicherheit die klimafreundlichste Variante wäre.

 

[wpuser]

Wieviel kommt vom Brennwert 1 kWh Gas tatsächlich nutzbringend im Raum an ?

Bei richtigem Betrieb, also niedriger Temperatur, guter Dämmung, verbleiben bei einer Gas Brennwerttherme bis zu 108% im Gebäude.

In Verbindung mit der dezentralen Stromheizung entschärft es die beschriebenen Nachteile des Verteilungssytems.

Wenn du jetzt darstellen möchtest, daß Zimmerheizung über elektrische Infrarotstrahler effektiver ist als eine Zentralheizung mit wassergeführter Verteilung, dann mag das für ein punktuelles Heizungskonzept vielleicht zutreffen. Das Wohlfühlempfinden ist ja auch sehr individuell. Mit Gebäudeheizung hat das aber nichts mehr zu tun. Vor einigen Jahrzehnten wurde ja auch nur ein Zimmer irgendwie beheizt, oder die Kuh als lebende Heizung mit ins Zimmer genommen.

 

[Ciwa]

@wpuser Könnte man dann sagen das ein NT Kessel mit 94% Wirkungsgrad ca. 14% schlechter läuft als ein Brennwertgerät mit 108%?

Das würde dann 140Liter Öl ausmachen bei einem Basisverbrauch von 1000Liter...

Danke & Gruß

Ciwa

 

[wpuser]

Das würde dann 140Liter Öl ausmachen bei einem Basisverbrauch von 1000Liter...

"Buderus Junomat S315 NT Kessel Bj.1991 "

Und wenn der nicht mehr läuft, einfach durch das ersetzen, was gerade marktüblich ist.

Wozu sich vorher Gedanken darüber machen?

I

 

[Dr Schorni]

Könnte man dann sagen das ein NT Kessel mit 94% Wirkungsgrad ca. 14% schlechter läuft als ein Brennwertgerät mit 108%?

Beide KESSEL-Wirkungsgradangaben werden in der realen Praxis übers Jahr NICHT erreicht. Aber die %-Differenz kommt in etwa so hin.

 

[Dr Schorni]

Einige meiner Bekannten haben den "dieselelektrischen Antrieb" mit wenigen Betriebsjahren, geringerer Wohnfläche , nur 2-3 Gebäude-Aussenseiten, statt wie bei mir deren 4, die Gebäude sind in derselben Alterskategorie. Die Betriebskosten für deren Heizung liegen nunmehr über den meinen.

Weil die meisten MEINEN "mit dem EINBAU eines neuen Kessels ALLEIN wird gespart", was aus Erfahrung NICHT zutrifft! Ein 3-Liter-Auto verbraucht auch nur 3-Liter wenn es "bestimmungsgemäß" betrieben wird.
Die klassischen Hauptfehler der neuen achsotollen Heizung:
- Leistung überdimensioniert
- Brenner nicht optimal eingestellt
- Rohrleitungen nicht vorgabenkonform gedämmt
- Regelung nicht angepasst, kein hydraulischer Abgleich, Regelung nicht eingestellt, Heizkurve, Heizzeiten, HeizGRENZE! WW-Ladezeiten
- WW-Zirkulation auf eine dusslige 5€-Steckdosen-Schaltuhr angeschlossen anstatt auf die Kesselregelung oder eines anderen Automaten

 

[John66]

Die klassischen Hauptfehler der neuen achsotollen Heizung:
- Leistung überdimensioniert
- Brenner nicht optimal eingestellt
- Rohrleitungen nicht vorgabenkonform gedämmt
- Regelung nicht angepasst, kein hydraulischer Abgleich, Regelung nicht eingestellt, Heizkurve, Heizzeiten, HeizGRENZE! WW-Ladezeiten
- WW-Zirkulation auf eine dusslige 5€-Steckdosen-Schaltuhr angeschlossen anstatt auf die Kesselregelung oder eines anderen Automaten

Dem kann ich nur zustimmen.
Das vorliegende Konzept lindert oder überwindet die von @Dr Schorni geschilderten Mängel.

In der Hochlastphase (z.B. hoher Wärmebedarf am Morgen, nach der Nachtabschaltung) übernimmt der Brenner die Erzeugung von Raumwärme.
Die Vorlauftemperatur spielt hier kaum ein Rolle, sie muss nur ausreichend hoch sein, so dass der "Eimer" nicht mehrfach gefüllt werden muss.
Ein überdimensionierter Brenner würde zum schnelleren Füllen des Eimers (z.B in 30 Minuten, statt 45 Minuten) führen, was der Effizienz kaum schadet, womit das System bezüglich der Dimensionierung sehr resilient wird.

Hydraulischer Abgleich tritt in den Hintergrund, da der Volumenstrom vorrangig über die entweder komplett offenen oder geschlossenen Thermostatventile gesteuert wird. Hier ist absolut keine "Feinabstimmung" nötig.

Die Niedriglastphase (über viele Stunden) wird von der Raumheizung übernommen.
Die Temperatur im Heizkreis nähert sich hierbei der Umgebungstemperatur, damit reduzieren sich auch die negativen Effekte von schlecht isolierten Rohrleitungen, den Bereitschaftsverlusten und von hohen Taktraten.

Die Regelung für den Brenner ist unkritisch, da sie nicht mehr für die exakt passende Vorlauftemperatur zu sorgen hat.
Die Aktivierung des Brenners wird vom Thermostat des Führungsraumes (größter Wärmebedarf, höchste Nutzungsbelegung)
über dessen Wochenprogramm bestimmt.

Wenn dessen

Stellposition >= 20% UND Raum-Temperatur <= Solltemperatur

erfolgt die Brennerfreigabe für 1 Zyklus

Sollte diese Bedingung nach dem ersten "Eimer" nicht erfüllt sein, wird der nächste freigegeben.

Mit dem Einsatz des Heizstabes für WW-Bereitung ist die fossile Heizung nicht mehr "system-relevant".
Man hat damit alle Freiheitsgrade andere Raumwärme-Erzeuger zum Einsatz zu bringen
(z.B. LL-Wärmepumpe, Stromdirekt-Heizung, Kuh von @wpuser , ...)
und die Verwendung der fossilen Heizung mehr und mehr zu reduzieren.

 

[John66]

Es stellt sich wie bei jeder hybriden Heizung die Frage, wann welcher Teil einzusetzen ist.

PV-Überschuss wird so lange es sinnvoll ist, für WW (Heizstab) verwendet, darüberhinaus werden die Räume leicht überwärmt (bis zu 1 Grad über Sollwert), um den Zeitpunkt für Bezugsstrom zu verzögern.

Wichtig war auch möglichst früh zu erkennen, ob ein Übermaß Strom verbraucht wird, um den Testlauf vorzeitig abzubrechen.
Mein eigene Grenze war, dass die zusätzlich nötige elektrische Bezugs-Energie maximal 1/3 von der eingesparten fossilen Energie betragen darf.
(Effizenz-Grenze)

Hier gibt es Unterstützung vom "Bundesverband Wärempumpe bwp", welcher bezogen auf die Region und den Monat die Heizgradtagzahl liefert.
Damit lässt sich für jeden Monat der Anteil am Jahresverbrauch berechnen.

Januar und Februar alleine benötigen 35% des Jahresverbrauchs.

Multipliziert man die Monatsdaten mit dem erwartenen Plan-Jahresverbrauch, erhält man den Plan-Monatsverbrauch.

Der tatsächliche Verbrauch wird über einen Impuls-Sensor am Gaszähler abgenommen und so der Ist-Tagesverbrauch ermittelt.
So kann man bereits nach Tagen erkennen, ob im jeweiligen Monat die erwartet Einsparung erreicht wird.

Auch der Ist-Monatsverbrauch ist damit zu berechnen.

Der zusätzliche Bezugsstrom für die Stromheizung ist ebenfalls ersichtlich, dieser reduziert zusammen mit der neuen Betriebsart den Ist-Verbrauch.

Interessant ist also die Reduktion von Gas im Verhältnis zur zusätzlich eingesetzten elektrischen Energie.

Die blauen Balken stellen zeigen die Einsparung an Gas, die roten Balken den zusätzlich für den Hybrid-Betrieb nötigen Bezugsstrom.
Bis auf die Monate Dezember und Januar wird die Effizenz-Grenze eingehalten

zusätzlicher Bezugsstrom / Gas-Einsparung < 33%

Die PV-Anlage wirkt auch im Sommer, reduziert den Haushaltsstrom und verbessert die Jahresbilanz. (September, Mai-August)
Zum Ende des Heizjahres wird der Jahres-Wert von zusätzlichem Bezugsstrom / Gas-Einsparung bei 13% liegen.

Ergebnis:

Nur für die Monate Dezember und Januar ist es sinnvoll den Einsatz des Gasbrenners zu erhöhen.
Hier wurde die Effizenzgrenze nicht eingehalten.

PV-Strom und hybrides Reglerkonzept ermöglichen beim vorhandenen alten Gaskessel enorme Einsparungen von mehr als 50% des bisherigen Jahresverbrauchs. Der hierzu notwendig zusätzliche Bezugsstrom ist gering.

Mit einem Teil elektrischer Energie werden durch das hybride Konzept 8 Teile fossiler Energie verdrängt.