Planung: Ergänzung eines gasbetriebenen BHKW um eine Wärmepumpe

    Hallo liebe Forumsgemeinde,

    ich betreibe ein BHKW Typ Senertec Dachs 5.5G, also gasbetrieben. Um die Jahreslaufzeit des BHKW abzusenken (Gasersparnis und Verlängerung der Restlebensdauer Dachs) möchte ich eine Luft Wasser Wärmepumpe zubauen.

    Das Haus verfügt neben dem BHKW (thermische Leistung 14,8kW, elektrisch 5,5kW, 750l Pufferspeicher) über eine 10kW PV Anlage mit 22kWh Batteriespeicher.
    Wärmeenergiebedarf übers Jahr inc. Warmwasser sind 40 MWh, dafür läuft das BHKW ca 2900h. Das Haus wird per Fußbodenheizung beheizt, Warmwasser wird über eine Frischwasserstation erzeugt.
    Ein 4,5kW Heizstab im Pufferspeicher ist zwar verbaut, wurde jedoch nie genutzt.
    Der Bedarf des Hauses an elektrischer Energie (incl. HybridFahrzeug) liegt bei 12,9 MWh pro Jahr bei ca 1,1kW Dauerlast. Die PV erzeugt 12,7 MWh im Jahresschnitt.

    Angedachte Betriebsstrategie der Wärmepumpe:
    a) Sommer/Übergangszeit:
    Aufheizen des Pufferspeichers im Hochtemperaturbereich (55°C) durch PV Überschüsse, so dass das BHKW aus bleibt und Frischwasserstation alleine von WP versorgt wird.
    b) Beginn Heizzeit/Winter:
    BHKW Betrieb, WP unterstützt im Temperaturbereich der Fußbodenheizung (35-40°C) und nützt Überschüsse der elektrischen Erzeugung des BHKW

    Excel Kalkulationen auf Monatsbasis ergeben eine Reduktion der BHKW Laufzeit auf 60% bei nahezu kompletter Nutzung/Vermeidung etwaiger „Rückspeisungen“.

    Nun meine Fragen an die Wissenden hier:

    1. Kann das so funktionieren oder steckt da irgendwo ein Denkfehler drin?
      Details:
      Pufferspeicher 750 l, keine inneren Strukturen hinsichtlich Erzwingung von Schichtungen.
      BHKW speist oben in Pufferspeicher ein (aktuell 83°C-88°C) und hat Rücklauf unten (40°C-85°C). Die Frischwasserstation entnimmt das Wasser für den Wärmetauscher ebenfalls oben und speist unten zurück in den Speicher. Aktuelle WW Temperatur 55°C.
      Der Vorlauf zum Mischer der Fußbodenheizung geht bei 2/3 Höhe vom Pufferspeicher ab, Rücklauf mündet bei 20% Höhe von unten in den Speicher.
      Die Wärmepumpe kann bei 2/3 Höhe einspeisen. Ein Abgang unten im Pufferspeicher kann als Rücklauf dienen. Mit Umbau wäre ein Abgang bei 20% Höhe verfügbar.
      Also:
      Würde das von Temperaturen/Volumen/Volumenströme/Temperaturspreizungen funktionieren?
      Passen die angedachten Pufferanschlüsse bei 2/3 und unten.
      Oder Umbauen… z.B. Rücklauf bei 20% Höhe, BHKW anders einbinden, aufwendigere Konstruktionen mit 3 Wegeventilen….)
    2. Welche Leistung müsste die Wärmepumpe haben?
      Bei meiner Excel Rechnung waren Kriterien: Laufzeiten, zur Verfügung stehende Überschüsse vs. Modulierbarkeit und im Notfall „Alleinebetrieb“ falls das BHKW Grätsche macht)
      Dabei bin ich von Modellen mit 9kW bzw. 12kW thermisch ausgegangen. (Aquarea T-CP Gen M, Steuerung über Heishamon)
      Also:
      Welche Größe würdet Ihr empfehlen?

    Und jetzt freue ich mich auf Rückmeldungen und sag schon Mal „Danke“

    Schöne Grüße aus München
    Stefan

    Zitat von stm

    Welche Größe würdet Ihr empfehlen?

    Ich empfehle z.B. eine mit 12 kW thermischer Leistung hat ca. 3 kW el. so das wenn der Dachs läuft noch über 2 kW zum sonstigen Verbrauch bleiben.

    Hat den Vorteil man kann die WP auch über einen Wärmestromtarif monovalent laufen lassen, dass mit der PV passt leider nicht so. Im Sommer braucht man die WP nicht, im Winter fehlt die Sonne für die PV Anlage.

    Zitat von stm

    Passen die angedachten Pufferanschlüsse bei 2/3 und unten.

    Ja, denn wenn oben entnommen wird, dann wird das Vorlaufwasser ja nach oben gezogen und gelangt letztlich auch zum Verbraucher. ALso ob nun ganz oben oder etwas tiefer ist unrelevant.

    Ich habe eine sehr ähnliche Konstellation allerdings Dachs GEN2 mit zusätzlicher Solarthermie - deshalb ein paar Kommentare:

    Mein Plan war der selbe und ist bereits seit letzter Woche fertig umgesetzt - Zielsetzung Verwendung Überschussstrom und Ausfallsicherheit.

    Bei R290 scheint es ein Problem zu geben, an welchem Panasonic augenscheinlich noch arbeitet, siehe

    https://www.photovoltaikforum.com/thread/220545-…asonic-aquarea/

    Ich hab mich für die 9KW LT einphasig WH-UDZ09KE5 aus der K-Serie entschieden.

    Schafft laut Leistungsdiagramm immerhin 7,5kW bei -15 Grad - im wirklichen Notfall kann ein Durchlauferhitzer für das Warmwasser mithelfen.

    Hauptgrund ist für mich die Frostgefahr und anstatt einer Systemtrennung kann man dann besser gleich ein reines Split-Gerät verwenden.

    Bitte beachte, daß die 3-phasigen ab 12kW aus der K-Serie vergleichsweise sehr laut sind.

    Auch haben die einphasigen Modelle bekanntermassen eine sehr niedrige untere Modulationsgrenze und ich kann für meine Type mit den ersten Versuchen 460W Leistungsaufnahme als Untergrenze feststellen.

    Ich werde die Pumpe mit ioBroker und HeishaMon stromgeführt regeln - anhand der gemessenen Überschussleistung.

    Da bei mir im Sommer genug Wärme durch die Solarthermie vorhanden ist wird also lediglich im Winter immer der Dachs mitlaufen und die Wärmepumpe auf sehr niedrigem Temperaturniveau nur eine leichte "Vorwärmung" machen. Ich rechne mit RL/VL 27/30 dauerhaft - bin gespannt ob das klappt. Da mein Dachs auf Stufe 1 mit 2,8 kW läuft, muss ich nicht so viel Überschussstrom kontinuierlich umwandeln ...

    Hohe Temperaturen sind gar nicht gut und da musst Du bei der Hydraulik wirklich aufpassen.

    Wärmepumpen brauchen hohen Durchfluss - meine schafft 2700 l/h - das quirlt dir den Puffer sehr schnell durch.

    Habe ich so im Betrieb.
    Über eine externe Regelung wird auf Strompreis, PV Ertrag, Pufferspeicher und Kosten je kWh aus BHKW und WP/COP/Stromkosten berechnet um entscheiden zu könne. was aktl. günstiger ist.
    Allerdings habe ich eine 5 kW Panasonic J, die reicht für die Übergangszeiten völlig aus.
    Hatte auch mit dem BHKW einen Verbrauch von 40000 kWh.
    Pufferspeicher ist bei mir genauso eingebunden.

    Nach 2 jahren in dieser Betriebsweise, stellt sich allerdings heraus das der Dachs eigentlich nix mehr zu tun hat.
    Selbst im Winter sind die Tage selten in denen die WP teurer ist als das BHKW.
    Da man durch den Puffer extremzeiten bei Nutzung von Börsenstrom überbrücken kann wenn der Dachs mal gelaufen hat.
    Bei Nutzung von WP-Strom oder $14a kommt man auf Stromkosten die die Kostenseite auf der WP noch mehr verbessern.

    Ein Teufelskreis....
    Aber die Hybridfunktion klappt einwandfrei.
    meine Hydraulik sieht ungefähr so aus.
    Wichtig ist halt das im Heizbetrieb nur die Heizkreise versorgt werden damit der Puffer seine Temperaur halten kann.
    Für den Fall das der Dachs gelaufen ist wird die WP abgestellt und die Mischergruppe entleert den Puffer bis auf 55 Grad auf der zweiten Entnahmestelle, dann wird wieder auf Heizbetrieb der WP umgeschaltet.
    So verbleibt der Rest Pufferenergie für die Frischwasserstation und die WP nutzt den Strom aus dem Akku der den Strom vom Dachs und PV zwischenspeichert.

    Zitat von Bernd der Dachsgebeutelte

    Wichtig ist halt das im Heizbetrieb nur die Heizkreise versorgt werden damit der Puffer seine Temperaur halten kann.
    Für den Fall das der Dachs gelaufen ist wird die WP abgestellt und die Mischergruppe entleert den Puffer bis auf 55 Grad auf der zweiten Entnahmestelle, dann wird wieder auf Heizbetrieb der WP umgeschaltet.

    Genau - zu einer guten Hydraulik gehört eben auch eine optimierte Steuerung/Regelung ...

    Zitat von Bernd der Dachsgebeutelte

    So verbleibt der Rest Pufferenergie für die Frischwasserstation und die WP nutzt den Strom aus dem Akku der den Strom vom Dachs und PV zwischenspeichert.

    Ich bin noch am zweifeln, ob ich den Akku-Strom der Wärmepumpe gebe, weil den das Haus vielleicht später besser brauchen kann.

    Mein Ansatz ist zunächst nur Überschussstrom direkt zu verbrauchen, bzw. Akku nur ab sehr hohem Füllstand.

    Aber das wird sich herausstellen - nach dem ersten Winter weis ich mehr ...

    Zitat von krimhild

    Wärmepumpen brauchen hohen Durchfluss - meine schafft 2700 l/h - das quirlt dir den Puffer sehr schnell durch.

    Ich habe Ecopower 1.0 und Spitzenlasttherme.

    3Familienhaus 350m²

    Hatte vor die Spitzenlasttherme gegen größere Wärmepumpe zu tauschen, allerdings ist genau der Durchfluss was mir noch Kopfschmerzen macht.

    Zur Zeit ist BHKW und Therme aus. Beides wird 3-4 Monate im Jahr benötigt. Aktuell im Strom Autarkem Haus (160kwh NMC Speicher) läuft eine 4kw thermische Wärmepumpe und über 55grad Heizstab bis 81 grad.

    Elektrisch braucht die Wärmepumpe (Sunex) maximal 1,2kwh, darüber lacht mein Speicher. Für viele mit kleiner PV Anlage mit Sicherheit eine Möglichkeit BHKW und Therme in den Sommerurlaub zu schicken.

    Hier der Verbrauch der letzten 12 Monate, 9 Personen im Haus. Heizbetrieb läuft Sie auch mit. Man sieht in Diesem Jahr massiv mehr, Ab März letzte Wohnung mit 5 Personen dazu gekommen. Für eigene Berechnungen sei gesagt das bei mir der Heizstab mit 2,2kw tagsüber sehr viel auf 100% läuft, da seit längerem bis Herbst der Speicher nicht unter 90% kommt.

    Ich dank Euch für die Rückmeldungen…. Und hab leider ein paar Fragen:

    krimhild:
    - Das H23 Problem wohl einiges an Zeit und Nerven gekostet und scheint übel zu sein, im angegebenen Photovoltaikforum werden immer noch Fehler gesucht bzw. Platinen getauscht, im Blog von rjtec scheint der Fehler bekannt und gefunden H23 – rjTec.eu

    Auch ist die von mir ins Auge gefasste Gen M dreiphasig / evtl nicht so gut modulierbar?
    Eventuell die 12kW Gen M überdenken?

    - Habe ich recht verstanden, dass die von Dir gewählte K-Serie ein Split Gerät und kein Monoblock ist?
    Da hänge ich dann am Kältetechniker und den wiederkehrenden Überprüfungen oder?
    Was waren Deine Entscheidungskriterien für die Split und dann die 9 kW?

    - Ansteuerung der WP: Ich hab in einem anderen Forum von Dir gelesen, dass Du das mit der Änderung der Vorgabe der Vorlauftemperatur machst (mit SetZ1HeatRequestTemperature).
    Ich hatte bei Heishamon das OptionalPCB Command Set gefunden HeishaMon/OptionalPCB.md at master · Egyras/HeishaMon · GitHub und da das SetDemandControl mit 5%-100%, was wohl den 0-10V Eingang nachbildet?
    Würde das auch funktionieren?
    Nebenbei: Ist bekannt, welche Werte Panasonic in einem EEPROM ablegt? Nicht dass ich so einen Wert zum Regeln verwende und dabei das EEPROM massakriere…

    - Wenn Du die WP nur im Winter einsetzt und eine Vorerwärmung des Puffers planst, wie sieht bei Dir die Hydraulik/Verrohrung aus?

    Bernd der Dachsgebeutelte:
    - Da steckt bei Dir ja einiges an Hirnschmalz bei Regelung und Hydraulik drin…
    Allein die Regelung mit den Preisen und möglicherweise Forecast für Energiebedarf und PV und der Ansteuerung der Heizkomponenten…
    Bin überrascht, dass eine 5KW WP ausreicht…. Ich dachte eher an was zwischen 9-12kW.

    Wie regelst Du Deine WP (Heishamon SetDemand?) bzw. welchen elektrischen Leistungsbereich deckst Du ab?

    Wenn es an den elektrischen Anschluss geht, bin ich mir nichtganz im klaren, ob es eine Möglichkeit gibt, einerseits WP-Strom zu beziehen bzw. §14a und gleichzeitig den hausinternen Überschuss zu verheizen und wie die Verschaltung dazu aussieht.

    Am Verständnis Deiner Hydraulik hänge ich noch:
    Habe ich recht verstanden, dass Du über 3 Wege Ventil den Puffer aufheizt für Warmwasser (welche Temperatur?) andrerseits die Fussbodenheizung im Heizbetrieb, wenn Dachs nicht läuft ohne Mischer direkt über die Heizkurve der WP steuerst?
    Wenn der Dachs läuft, wird über der Mischer(1) die Fussbodenheizung versorgt. Wird der Mischer vom Dachs gesteuert oder extern von Deiner Steuerung?

    Läuft die WP dann weiter während der Dachs läuft?

    Geraten sich die beiden Kreise dann nicht ins Gehege?

    Und wozu sind die Kugelhähne (9)?

    Hat Dein Pufferspeicher für den zusätzlichen Temperaturspeicher eine Öffnung oder hast Di da was Bohren/Anschweißen lassen?

    … Und was bedeuten die Auf- und Ab-Bögen in der Hydraulikzeichnung an der Verrohrung am Pufferspeicher und die zwei Entlüfter oben am Puffer? …..


    Sorry, viele Fragen … ich hab gemerkt, dass ich mich selbst schlau machen muss …. letzte Woche war eine Sanitärfirma im Haus, hat sich meine Installation angesehen und kam mit einem „alles raus“ und der Andeutung, dass das dann in der Größenordnung von 65T€-70T€ läge….

    Zitat von stm

    - Habe ich recht verstanden, dass die von Dir gewählte K-Serie ein Split Gerät und kein Monoblock ist?
    Da hänge ich dann am Kältetechniker und den wiederkehrenden Überprüfungen oder?
    Was waren Deine Entscheidungskriterien für die Split und dann die 9 kW?

    Ja - R32 Split - Kältetechniker notwendig.

    Entscheidungskriterien hatte ich ja erwähnt:

    1. Keine Frostgefahr - Systemtrennung automatisch durch Kältemittelwärmetauscher im Innengerät

    2. Einphasig 9kW weil leiser als 3phasig 12kW

    3. Einphasig 9kW moduliert runter bis 500W Leistungsaufnahme, 12kW angeblich nur bis 1200W

    4. Das kleine Gerät kann man zu zweit noch gut tragen - schau dir mal die Gewichte von den grossen Monoblöcken an

    5. Leistung ist als Vorwärmung für den Dachs ausreichend - auch für einen monovalenten Notbetrieb. Sollte der Dachs rausfliegen, stelle ich eine zweite 9kW daneben ...

    Zitat von stm

    SetDemandControl mit 5%-100%, was wohl den 0-10V Eingang nachbildet?
    Würde das auch funktionieren?

    Geht nur bedingt - man kommt mit der Kompressorfrequenz über DemandControl nur irgendwo um die 35Hz runter. Mit SetZ1HeatRequestTemperature bringt man ihn runter auf 19Hz

    Zitat von stm

    Nebenbei: Ist bekannt, welche Werte Panasonic in einem EEPROM ablegt? Nicht dass ich so einen Wert zum Regeln verwende und dabei das EEPROM massakriere…

    Ist nicht sicher bekannt. Es gibt zwei Modi für SetZ1HeatRequestTemperature. Absolut oder relativ +-5 zur Heizkurve. Vermutung ist, daß relativ mit +-5 unkritisch ist - man kann durch geschickte Programmierung aber die Anzahl der Befehle ziemlich minimieren.

    Alles weitere dazu hier https://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/257328…ung-verbessern- und da https://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/259929…ion%2bpanasonic

    Zitat von stm

    - Wenn Du die WP nur im Winter einsetzt und eine Vorerwärmung des Puffers planst, wie sieht bei Dir die Hydraulik/Verrohrung aus?

    Ähnlich wie bei Dir - aber ich hab historisch wegen 20qm Solarthermie zwei Puffer (2x1250 Liter) in Reihe. Im Hochsommer brauch ich keine weitere Wärme und im Winter zieht mir die Fussbodenheizung den zweiten Puffer auf 27 Grad runter. Die will ich mit der WP nur auf 30 Grad anheben. Das sind bei 2000l Durchfluss bis zu 6kW. Dieser Durchfluss sollte aber auch über die Fussbodenheizung wieder weg gehen, damit das schön dauerhaft funktioniert. Das muss man sich eben im Einzelfall gut ansehen ...

    Zitat von krimhild

    Ja - R32 Split - Kältetechniker notwendig.....1. Keine Frostgefahr - Systemtrennung automatisch durch Kältemittelwärmetauscher im Innengerät

    2. Einphasig 9kW weil leiser als 3phasig 12kW

    3. Einphasig 9kW moduliert runter bis 500W Leistungsaufnahme, 12kW angeblich nur bis 1200W

    4. Das kleine Gerät kann man zu zweit noch gut tragen - schau dir mal die Gewichte von den grossen Monoblöcken an

    5. Leistung ist als Vorwärmung für den Dachs ausreichend - auch für einen monovalenten Notbetrieb. Sollte der Dachs rausfliegen, stelle ich eine zweite 9kW daneben ...

    Meine Monoblockanlage hat ebenfalls eine Systemtrennung und es besteht keine Frostgefahr, da im Kreislauf des Monoblock Frostschutzmittel ähnlich wie beim Autokühler oder Solaranlage verwendet wird. aroTherm plus VWL 125/6 A S2 läuft unhörbar leise und moduliert ausreichend. Tragen soll man unsere Wärmepumpe nicht können, sie kommt auch bei Wanderungen oder Spaziergängen nicht mit. Mit ihren ca. 12 kW beheizt sie 9 Monate im Jahr unser Objekt ( 480 qm ) alleine und macht Warmwasser.

    Gründe für eine Splitanlage sehe ich nicht, die eigendlich nur Nachteile hat, aber ist meine Meinung dazu.

    Zitat von Dachsfan

    Meine Monoblockanlage hat ebenfalls eine Systemtrennung und es besteht keine Frostgefahr, da im Kreislauf des Monoblock Frostschutzmittel ähnlich wie beim Autokühler oder Solaranlage verwendet wird. aroTherm plus VWL 125/6 A S2 läuft unhörbar leise und moduliert ausreichend.

    Mit so einem zusätzlichen Frostschutzmittel-Kreis hätte ich das bei Monoblock auch gemacht. Aber dann braucht man eben neben dem Wärmetauscher für das Kältemittel noch einen zusätzlichen Wärmetauscher und verliert so etwas Effizienz durch höhere Rücklauftemperatur zur WP.

    Deine Wärmepumpe halte ich für ein hervorragendes Gerät, wie auch andere R290 Monoblocks, z.B. die Panasonic M und bei einem Neubau wäre das für mich auch erste Wahl. Aber im Nachrüst-/Ergänzungsfall ist es mit den dünnen KM-Leitungen evtl. doch etwas einfacher ...

    Zitat von Dachsfan

    Tragen soll man unsere Wärmepumpe nicht können, sie kommt auch bei Wanderungen oder Spaziergängen nicht mit.

    Das Gewicht ist halt evtl. relevant, wenn man alles selbst so vorbereitet, daß der Kältebauer nur die Leitungen anschliessen muss.

    Zitat von Dachsfan

    Gründe für eine Splitanlage sehe ich nicht, die eigendlich nur Nachteile hat, aber ist meine Meinung dazu.

    Die Aufteilung auf zwei Einheiten (Split) ist nicht das Problem, sondern die Eigenschaften des jeweiligen Kältemittels bzw. die F-Gase-Verordnung. Auch R290 hat unter bestimmten Blickrichtungen Nachteile ...