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Wärmepumpe über Energieverfügbarkeit steuern mit zweiter Wärmequelle

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  •  PVSTC
16.6. - 19.6.2023
8 Antworten | 4 Autoren 8
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Hallo,

Ich suche ein Anlagenschema für die Kombination eines Holzvergasers/Pufferspeichers mit einer Wärmepumpe. Es gibt eine Heizkreis mit Fußbodenheizung, einen Heizkreis mit Heizkörpern und Warmwasseraufbereitung.

Wir haben reichlich Holz zur Verfügung und eine 25kwp PV in Planung. Ich möchte die Wärmepumpe daher in folgenden Situationen betreiben:
  • Nutzung von PV Überschuss (Leistungsregelung anhand des verfügbaren Überschusses)
  • Niedriger Strompreis (volle Leistung)
  • Wenn die Wärmepumpe nicht ausreichend Wärme aus 1. oder 2. erzeugt, soll zusätzlich Wärme aus dem Pufferspeicher ergänzt werden
  • Wenn der Pufferspeicher dafür zu kühl ist, kann zusätzlich Strom aus dem Netz bezogen werden.
  • Wenn aus 1. oder 2. ein Wärmeüberschuss erzeugen wird, soll der in den Pufferspeicher gehen

  • Ideen? Hinweise? Tipps?

    Sonnige Grüße
    PV_STC

    •  Pedaaa
    •   Gold-Award
    16.6.2023  (#1)
    bittesehr, hier ist deine Schematic:

    2023/20230616222066.png

    Funktion entsprechend den Entlademischer-Lösungen, die wir hier schon besprochen haben:
    https://www.energiesparhaus.at/forum-vvm-500-plus-holzkessel-installation-und-steuerung/70408_2#737730

    Entlademischer-Funktion:
    Wenn Puffer heiß und WP WP [Wärmepumpe] aus:
    Dann wird die WP WP [Wärmepumpe] einfach als Umwälzpumpe missbraucht, der Mischer regelt die VL VL [Vorlauf]-Temp. und entnimmt entsprechend aus dem Puffer.

    Der WP WP [Wärmepumpe]-Betrieb kann auf zwei Arten umgesetzt werden:
    - als schwarz/weiß Umschaltung: Da gibt es dann entweder "WP" ODER "Puffer" als Wärmequelle. So wie ich das umgesetzt hab.
    - oder als gleitender Übergang: hier wird der Puffer weiterhin genutzt, und die WP WP [Wärmepumpe] dient nur als zusätzliche Temperatur-Erhöhung, so wie @Passra das z.B. macht.

    Radiatorenkreis:
    Wenn der Radiatorenkreis mit gleicher VL VL [Vorlauf]-Temp. wie die FBH FBH [Fußbodenheizung] auskommt,
    dann einfach parallel anbinden.
    Das wäre die Beste Lösung.
    Vielleicht dazu die Heizkörper auf größere tauschen oder mit Lüftern pimpen.

    Wenn der Radiatorenkreis dennoch eine höhere VL VL [Vorlauf]-Temp. benötigt, dann könnte so eine zusätzliche Mischer-Variante verbaut werden, wie im Schema oben gezeichnet.
    Das funktioniert so, indem dieser Mischer auf einer fixen Stellung immer einen Teil des Volumenstroms über die Heizkörper schickt.
    Der Mischer darf dabei nicht komplett geöffnet sein, sonst würgst dir vermutlich die WP WP [Wärmepumpe] ziemlich ab.
    Also bräuchte es am Besten einen End-Anschlag oder eine Verriegelung.
    Oder eben Fix eingestellt, "bissl offen" lassen und nie wieder angreifen.
    (oder per 0-10V stetigen Mischermotor geregelt)

    Die gemischte Temperatur von Heizkörper-RL. und Mischer-Bypass, die nach dem Mischer rauskommt, passt dann in der Regel sehr gut als FBH FBH [Fußbodenheizung]-VL-Temp.
    (hab das nun schon für einige typische Konfigurationen gerechnet, und das klappt eigentlich wirklich gut)
    Das wäre eine schöne Lösung, die zwar etwas Auslegung/Berechnung benötigt, aber so kommst du mit nur einer Umwälzpumpe (die in der WP WP [Wärmepumpe] sitzt) im ganzen System aus.

    WW:
    Dazu sitzt ganz normal, standardmäßig ein Umschaltventil nach der WP WP [Wärmepumpe].
    Wird WW WW [Warmwasser] angefordert, schaltet dieses auf den WW WW [Warmwasser]-Kreis um und der WW WW [Warmwasser]-Speicher wird über die Rohrwendel erwärmt.

    Soll auch die Übertemperatur vom Puffer für WW WW [Warmwasser]-Ladung verwendet werden können,
    muss du eine Regelung basteln, die den Mischer komplett aufmacht, und gleichzeitig das WW WW [Warmwasser]-Ventil schaltet, und den WP WP [Wärmepumpe]-Kompressor blockiert. Damit entläd die WP WP [Wärmepumpe]-Umwälzpumpe dann den Puffer in den WW WW [Warmwasser]-Speicher.

    Oder als 2.Variante, falls das nicht hinzubekommen ist, kannst du auch eine eigene Pumpe mit Rückschlagventil montieren, und direkt aus dem Puffer in den WW WW [Warmwasser]-Kreis laden. 

    Oder als 3. Variante wäre es auch möglich, einen WW WW [Warmwasser]-Speicher mit 2 Rohrwendeln zu verwenden, und dieser Puffer-WW-Pumpe damit einen eigenen, ganz unabhängigen WW WW [Warmwasser]-Kreis zu geben:

    2023/20230616342701.png

    Zu deinen PV-Ideen:

    zitat..
    schrieb: [ref]:73831#73831[/ref]Nutzung von PV Überschuss (Leistungsregelung anhand des verfügbaren Überschusses)
    Niedriger Strompreis (volle Leistung)

    in diesen Fällen kannst den WW WW [Warmwasser]-Speicher laden.

    Im tiefen, nebligen Winter wenn wirklich mal viel Heizlast anfällt gibt es diesen PV-Überschuss-Fall eh nicht wirklich. Auch wenn wir uns das alle wünschen...
    So spielts das leider nicht oft.

    Und falls es doch mal passiert und du einen Winter-PV-Überschuss loswerden musst:
    dann kannst die Heizkurve leicht höher stellen, dann wird mehr Energie in den Estrich gepuffert.
    Und den "Entlademischer" leicht öffnen, dann wird zusätzliche Energie auch in den Puffer gespeichert.

    Das ist dann meist eh mehr als genug, und falls nicht.... den Rest einfach ins Netz einspeisen.
    Das ist wohl sinnvoller!

    Solltest du das alles nicht hören wollen, und trotzdem deinen (eher nicht vorkommenden Winter-PV-Überschuss 😉) in den Puffer laden wollen,
    dann könntest du z.B. hinter dem WW WW [Warmwasser]-Umschaltventil ein 2. Umschaltventil setzen und die WP WP [Wärmepumpe] erstmal WW WW [Warmwasser] machen lassen, und kurz bevor die WW WW [Warmwasser]-Ladung fertig ist, das 2.WW-Ventil umschalten und dann den Puffer laden bis er "übergeht" 😉
    Dazu vielleicht die WW WW [Warmwasser]-Fühler der WP WP [Wärmepumpe] gleichzeitig auf den Puffer umschalten. Dann braucht es nichtmal viel an Zusatzregelung.
    Einleiten würde ich den VL VL [Vorlauf] dann aber nicht ganz oben im Puffer, sonst kann es sein, dass du eine heiße Schicht oben evtl. erstmal abkühlst.


    2023/20230616449979.png

    So... damit hätt ma alles erschlagen, oder?

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    •  dyarne
    •   Gold-Award
    16.6.2023  (#2)
    @Pedaaa, perfekt dokumentiert ... 🤙

    zitat..
    schrieb: [ref]:73831_1#73831[/ref]Wenn die Wärmepumpe nicht ausreichend Wärme aus 1. oder 2. erzeugt, soll zusätzlich Wärme aus dem Pufferspeicher ergänzt werden
    Wenn aus 1. oder 2. ein Wärmeüberschuss erzeugen wird, soll der in den Pufferspeicher gehen

    die beiden fälle sind nicht praktikabel bzw unrealistisch, den rest per entlademischer umsetzen, wie Pedaaa schreibt...


    1
    •  Quitte
    18.6.2023  (#3)
    Wenn der 2. Wärmeerzeuger sowie die externen Komponenten über eine UVR geregelt werden, wie lässt sich dann die gemeinsame interne Umwälzpumpe der WP WP [Wärmepumpe] über die zusätzliche Regelung ansteuern?

    1


    •  Pedaaa
    •   Gold-Award
    18.6.2023  (#4)
    ja, die Regelung wär schon noch ein Thema...

    Bei Nibe gibts ab Werk bereits halbwegs passende Funktionen für Mischeransteuerung und mit bissl schummeln bekommst auch die Pumpe passend zum Laufen.
    Oder alternativ kann das über Modbus TCP gesteuert werden.
    Bei Panasonic vielleicht gleich alles über Heishamon extern regeln?!
    Jedesfalls wäre eine Wärmepumpe die komplett extern geregelt werden kann für so ein Vorhaben sicher am Besten geeignet

    (Mischerbetrieb muss ja auch mit Heizkurve zusammenpassen, etc)

    1
    •  PVSTC
    18.6.2023  (#5)
    Danke @Pedaaa , @dyarne für Eure gute Darstellung und Beschreibung!
    Das mit dem PV Überschuss ist auch angekommen und fürs Erste abgehakt.

    Zur Hydraulik habe ich noch eine Frage, da ich den bestehenden Radiatorenheizkreis unangetastet lassen will (wird bewohnt kann hier momentan nichts ändern):
    Könnte ich das System auch mit zwei Mischern ausführen und überschüssigen Volumentstrom über ein Differential-Druck-Ventil (DDV) in den Rücklauf bringen? Würde das hydraulisch funktionieren?

    Hier meine Skizze:

    2023/2023061887608.png


    1
    •  PVSTC
    18.6.2023  (#6)
    Zur Steuerung: Ich habe vor mitgenommen, dass die Steuerung sehr davon abhängt, was die Wärmepumpe and Funktion und Programmierbarkeit hergibt. Viele scheinen Nibe oder Panasonic zu nutzen.

    Meine momentane Idee ist die „Führung“ beim Holzvergaser zu lassen und die Zielwerte über Modbus auszulesen und der Wärmepumpe als Zielwerte „unterschieben“. Anmerkungen / Ideen / Kommentare?


    1
    •  Pedaaa
    •   Gold-Award
    19.6.2023  (#7)

    zitat..
    PVSTC schrieb: Könnte ich das System auch mit zwei Mischern ausführen und überschüssigen Volumentstrom über ein Differential-Druck-Ventil (DDV) in den Rücklauf bringen? Würde das hydraulisch funktionieren?

    Funktionieren wirds schon, aber effektiv ist was anderes.
    Das wäre ja vom Prinzip her, einfach eine hydraulische Weiche, wie man die oft bei Gasthermen verbaut hat.

    Ich gehe mal davon aus, dass du die Konstellation mit dem Verteilerbalken so haben willst, weil das Bestand ist, richtig?
    Generell bin ich aber von so einer Anordnung wenig begeistert, die hat einige Nachteile.
    z.B. hatt ich das selbst mal so, und im WW WW [Warmwasser]-Speicher trotz Schwerkraftbremse immer Zirkulation und schnelles auskühlen.
    Wenn das statt mit einer Pumpe, mit einem Umschaltventil erfolgt, eliminierts du diese Zirkulations-Gefahr schonmal enorm.
    Außerdem brauchst dann auch keinen Mischer mehr für den Radiatorenkreis. Das erledigt ja dann eh schon er "Entlademischer".

    Also ich würd die Bestandshydraulik schon auseinanderreißen und anpassen.
    Der Verteilerbalken sitzt ja hoffentlich eh im Heiz- oder Technikraum, und da sollte doch ein Eingriff möglich sein?!

    Zeig mal, was genau Bestand ist, dann ists evtl. leichter Vorschläge/Ideen einzubringen

    2
    •  Quitte
    19.6.2023  (#8)

    zitat..
    Pedaaa schrieb: Generell bin ich aber von so einer Anordnung wenig begeistert, die hat einige Nachteile.
    z.B. hatt ich das selbst mal so, und im WW WW [Warmwasser]-Speicher trotz Schwerkraftbremse immer Zirkulation und schnelles auskühlen.

    @PVSTC
    Wie bereits von Pedaaa erwähnt sind div. Schwerkraftbremsen/Rückschlagklappen ein großes Problem in der Praxis.. Schau Dir dazu mal das Video von
    Werner Schenk ab 1:04:50 zu diesem Thema an:





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