Takten einer Heizung oder Wärmepumpe reduzieren, Kosten sparen und Gerät schonen

Hintergrund

Oft kommt es vor, in der Übergangszeit, dass eine Brennwert Therme oder eine Wärmepumpe (die modulieren kann) ins Takten kommt. Dh. sie geht häufig An und Aus.

Das ist erstens schlecht für den Verbrauch und auch zweitens schlecht für den Verschleiß der Komponenten.

Grundlegende Funktion einer Heizung

Um den Ursachen auf den Grund zu gehen muss erst einmal verstanden werden, wie die Heizung funktioniert:

Die Heizung produziert Wärme und schickt diese in den Vorlauf (VL) und das erwärmte Wasser wird in die Wärmeabnehmer (Heizkörper oder Fußbodenheizung) transportiert, wo es auskühlt und über den Rücklauf (RL) zurück zur Heizung transportiert wird, um dort wieder erwärmt zu werden.

Die Rücklauftemperatur muss somit geringer sein als die VL-Temperatur (VLT).

Die Wärmeabnehmer werden in der Regel durch einen Thermostat gesteuert, der den Vorlauf abklemmt oder zumindest begrenzt, wenn es in dem entsprechenden Raum zu warm wird.

Moderne Brennwertgeräte oder Wärmepumpen können die Heizleistung entsprechend dem Bedarf anpassen und modulieren ihre Leistung entsprechend. Dies tut die Heizung, indem Sie die VL und RL Temperatur überwacht. 

Die Heizung fängt zum Beispiel mit 50% Heizlast an und überwacht den Vorlauf und den Rücklauf. Stellt sie fest, dass z.B. die VLT 40°C beträgt und die RLT 30°C weiß sie in der Regel, dass genug Wärme abgenommen wurde. Verringert sich jedoch die Spreizung, je länger die Heizung läuft, wird weniger Energie aus dem VL gezogen und die Heizung moduliert entsprechend runter und passt ggf. die Pumpenleistung an, damit kein Wärmeüberschuss im Heizkreislauf entsteht.

Im schlechtesten Fall würde die RLT und VLT gleich sein, dann würde aus der produzierten Energie überhaupt nichts entnommen werden. D.h. das Haus braucht oder will keine zusätzliche Energie. 

Die Temperaturdifferenz zwischen VLT und RLT nennt man Spreizung und wird in Kelvin (K) angegeben. Üblich beträgt die Spreizung 5-10K je nach Heizsystem. Je größer die Spreizung, desto weniger stark muss die Pumpe arbeiten, um Energie ins Haus zu bringen.

Raum aufheizen und Takten

Was passiert nun, wenn ein Raum entsprechend warm wird? Steigt die Temperatur in einem Raum zu stark an, regelt normalerweise der Thermostat die Heizkörper oder die Fußbodenheizung (FBH) ab. Davon bekommt die Heizung in der Regel jedoch nichts mit und produziert weiter Energie, schickt sie also in die anderen Heizkörper und versucht ggf. den Volumenstrom und die Heizleistung zu verringern. Es kann nun jedoch sein, dass die anderen Wärmeabnehmer auch abriegeln, weil die Temperatur in den Räumen entsprechend hoch ist. Da nun keine Wärme mehr abgenommen wird, steigt die RLT entsprechend an und die Heizungssteuerung wird die Anweisung geben, nichts mehr zu produzieren. Die Heizung geht aus.

Die Zirkulationspumpe des Heizkreises läuft nun weiter und das Wasser kühlt im VL und RL ab. Dies kann u.U. recht lange dauern, oder auch relativ schnell und hängt davon ab, wie das Haus oder die Wärmeabnehmer abkühlen. Da RLT nun wieder gesunken ist, wird die Heizung einen neuen Versuch starten, das Haus zu erwärmen. Es kann nun sein, dass das Haus noch nicht wirklich abgekühlt ist, die RLT und VLT jedoch entsprechend gesunken ist. Die VLT steigt nun wieder an, und unter Umständen kann die Wärme jedoch nicht abgenommen werden. RLT steigt an und die Heizung schaltet ab. Das Takten beginnt.

Wärmeübertragung

Die Wärmeübertragung in den Raum hängt im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab: Der VLT und dem Wärmeübertrager. Ein Platten- oder Röhrenheizkörper benötigt eine höhere Temperatur (höhere VLT) als eine Fußbodenheizung, um effizient Wärme aus dem VL zu ziehen und an den Raum abzugeben. Das ist einfach zu erklären. Der VL im Heizkörper muss die Wärme an die Raumluft übertragen über eine kleine Fläche des Heizkörpers. Luft ist aber ein Isolator. Bei einer FBH findet die Übertragung zunächst in den Estrich statt, der einfach die Wärme des VL aufnehmen kann und über die gesamte Bodenfläche diese dann an den Raum weitergibt.

Als Folge lässt sich festhalten, dass die Vorlauftemperatur umso geringer sein kann, je besser die Wärmeabnahme und Übergabe an den Raum stattfinden kann. Außerdem ist die Differenz der VLT und der Raumtemperatur (RT) ebenso ein wichtiger Faktor für die Wärmeübertragung. Je geringer diese Differenz, desto weniger Energie wird übertragen.

Beispiel Wärmeübertragung bei gleichem Wärmeübertrager:

• VLT: 45°C, RT 21°C ? Viel Wärme wird übertragen
• VLT: 28°C, RT 21°C ? Wenig wärme wird übertragen

Es gibt je nach Installation unterschiedliche Heizkreise und Installationen mit und ohne Heizungspuffer. Der Einfachheit halber wird auf diese nicht eingegangen. Die physikalischen Prinzipien und Effekte sind jedoch dieselben.

Witterungsbedingte Regelung

Zu der Zeit, als Brennwertgeräte noch nicht zur Regel gehörten, funktionierte die Steuerung durch ‚Abdrehen‘ der Thermostate ganz zufriedenstellend, da die Heizgeräte noch nicht moduliert waren und es nur AN oder AUS gab.

Mit den modulierenden Heizungen wurde auch die witterungsgeführte Regelung häufiger eingesetzt. Diese funktioniert unter folgender Annahme:
Je kälter es draußen ist, desto mehr verliert  das Haus Energie. Also muss die Heizung je mehr Energie erzeugen, desto kälter es draußen ist. Mit sinkender AT, steigt die VLT, um das Haus auf Temperatur zu halten. 

Soweit die Theorie, denn es gibt folgenden Haken bei dieser Regelung:

1. Die Heizung kennt den Wärmeverlust des Hauses nicht
2. Die Heizung kennt den zusätzlichen Eintrag von Wärme ins Haus nicht (z.B. durch einen Holzofen oder Sonne).

Das erste Problem kann durch langwieriges Einstellen der Heizkurve gelöst werden. Hierzu wird die Heizkurve der Heizung über eine Saison bei unterschiedlichen Außentemperaturen eingestellt. Oft wird dabei jedoch vergessen, alle Thermostate komplett zu öffnen oder abschrauben, da ansonsten nicht die passende Heizkurve gefunden werden kann, da die Räume ja entsprechend abregeln, wenn die Solltemperatur erreicht ist. Ebenso ist ein thermischer oder hydraulischer Abgleich notwendig, wenn das sehr gut funktionieren soll.

Sofern die Heizkurve eingestellt ist und das Haus einem Idealhaus entspricht, mag das nun gut funktionieren.

Das zweite Problem lässt sich leider nicht einfach lösen, da die Heizung vom Raumklima bei witterungsbedingter Regelung nichts mitbekommt. Obwohl die Räume ggf. keine Wärme brauchen (Holzofen, große Fensterfront…) , kann es vorkommen, dass die Heizung dauernd versucht, Wärme zu produzieren, da die Außentemperatur entsprechend gering ist. Leider wird die Wärme dann unter Umständen nicht abgenommen und die Heizung fängt zum Takten an.

Soweit zu der groben Funktionsweise von modulierenden Wärmepumpen oder Brennwertheizungen und der Ursache des Taktens.

Takten – Ursachenforschung

Ob die Heizung nun vom Taktproblem betroffen ist, kann man in der Regel an der Heizungsregelung ablesen, dort sollte es Werte für Brennerstarts oder Kompressor-Starts geben. Ebenso zur Gesamtlaufzeit der Heizung. Sind die Brennerstarts nun im Verhältnis zur Laufzeit zu hoch, besteht Handlungsbedarf, wenn man die Hardware und den Verbrauch schonen möchte.

Bei einem Brennwertgerät sind 10.000 Brennerstarts pro Jahr recht gut. Eine modulierende Wärmepumpe sollte auch mit 5.000 – 15.000 Starts pro Jahr auskommen.

Takte entstehen immer dann, wenn die produzierte Wärme nicht abgenommen wird! 

Merken Sie sich diesen Satz, alle folgenden Handlungsempfehlungen basieren auf dieser Grundlage!

Die folgende Herangehensweise hat sich als praktikabel herausgestellt und führt in der Regel zu weniger Takte.

Sie brauchen Daten oder sitzen Stunden vor der Heizung!

Falls Sie der Ursache auf den Grund gehen möchten, brauchen Sie vernünftige Daten. Alternativ können Sie durch vieles Beobachten und Zeit ein gleiches Ergebnis erzielen. 

Daten bekommen Sie durch Datenlogging – folgende Werte sind interessant:

• Vorlauftemperatur
• Rücklauftemperatur
• Hilfreich: Energieverbrauch der Heizung (Strom, Gas, Öl etc.) und Pumpenleistung

Manche Heizungen bieten bereits Schnittstellen oder Cloud-Anbindung. Bei Panasonic Wärmepumpen gibt es z.B. HEISHAMON, das alle wichtigen Parameter loggen kann. Oder Sie kaufen sich einfach einen Temperaturlogger mit zwei Fühlern und platzieren diesen an den Ausgängen der Heizung am VL und RL (etwas Isolieren hilft dabei gute Werte zu bekommen).

Sofern Sie die Daten haben, können Sie mit wenig Geschick erkennen, wie die VLT und RLT sind und wann die Heizung läuft oder ausgeht. So ungefähr könnte die Heizkurve aussehen:

Die Interpretation und Beschreibung der Kurve könnten wie folgt lauten:

Die Heizung wird eingeschaltet, der Wärmeerzeuger fährt hoch und versucht die korrekte Heizleistung und Modulation zu finden. Die RLT steigt leicht an, die Heizung versucht weiter nach unten zu modulieren, um den Anstieg der RLT zu begrenzen. Leider steigt die RLT weiter an und die Spreizung wird am Ende zu gering und die Heizung schaltet ab. Beide Temperaturen sinken ab, bis das Spiel von neuem beginnt.

Das ist zu tun

Besorgen Sie sich ein paar Raumthermometer, um die Temperatur in den wesentlich beheizten Räumen im Blick zu haben. Logging ist hier nicht unbedingt notwendig. Die Außentemperatur sollte unter 15 Grad liegen. Optimal wären ca. 5-10°C. Achten Sie darauf, dass der Heizkreis einen Druck in Höhe von 1,5-2,0 Bar hat. Falls nicht, bitte Wasser im Heizkreis auffüllen.

Ventile öffnen

Öffnen Sie alle Ventile von den beheizten Räumen oder schrauben Sie die Thermostate ab. Ebenso an der Fußbodenheizung. Halten Sie nach Raumthermostaten Ausschau und stellen Sie diese auf Maximum. Am besten ist hierfür bewölktes Wetter, damit bei einer großen Fensterfront die Räume nicht zusätzlich aufgeheizt werden. Notfalls Jalousien runter.

Der Zweck: Wir wollen der Heizung nun möglichst viel Fläche anbieten, um Ihre Energie loszuwerden.

Es kann nun sein, dass die Räume deutlich zu warm werden. Das kann vorkommen und liegt an einer falschen Heizkurve, ist aber im ersten Schritt egal.

Geben Sie der Maßnahme mindestens ½ Tag Zeit und schauen Sie sich das Taktverhalten der Heizung an – ist es besser geworden?

Wenn ja, können Sie mit dem Kapitel Raumtemperaturen weitermachen.

VLT erhöhen

Falls das Taktverhalten nicht besser geworden ist, haben Sie immer noch zu wenig Wärmeabnahme, diese können Sie nun noch mit einem letzten Mittel steigern, indem Sie die VLT anheben.

Dazu müssen Sie die Heizkurve entsprechend der Anleitung Ihrer Heizung höher stellen (Niveau anheben, wenn AT 5-10°C, wenn unter 0°C evtl. Steilheit anheben und Niveau leicht senken). Bei einem gut gedämmten Haus sollten Sie in 1-3 °C Schritten die Anpassung durchführen, bei einem Altbau eher um 5-10°C.

Beobachten Sie die Maßnahme – machen Sie so lange weiter mit der Erhöhung bis das Takten besser wird, die Spreizung sollte sich ebenfalls vergrößern. Falls die Räume mittlerweile zu warm sind, schalten Sie die Heizung aus und lassen Sie die Räume wieder auf 21° oder 22°C abkühlen. Auch 2 Takte pro Stunde sind völlig in Ordnung bei einem Brennwertgerät, bei einer Wärmepumpe wäre 1 Takt pro 2-3h wünschenswert.

Die Zirkulationspumpe sollte normalerweise bei Heizungen ab BJ 2000 automatisch ihre Leistung anpassen. Ist das nicht der Fall, können Sie ggf. hier mit der Leistung etwas experimentieren. Sollte aber normalerweise nicht notwendig sein.

Der Zweck: Ermitteln der minimalen VLT, die notwendig ist, damit die Wärme in den Raum übertragen werden kann. Oft wird eine zu geringe VLT eingestellt, die nicht zum Haus und den Wärmeübertragern passt.

Ergebnis dieser Übung: Sie haben die minimale VLT ermittelt, die notwendig ist, damit die Wärmeübertrager funktionieren.

Raumtemperaturen

Nachdem nun hoffentlich die Takte weniger geworden sind, kümmern Sie sich nun um die Raumtemperatur.

Schauen Sie nun auf die Temperaturanzeigen in den Räumen, alle Räume sollten nun ungefähr dieselbe Temperatur haben. +- 0,5° – 1°C Abweichung zwischen den Räumen ist akzeptabel. Ist dies nicht der Fall, wird der VL nicht gut in den Räumen verteilt (? Hydraulischer Abgleich  notwendig!)

Sind die Raumtemperaturen deutlich zu hoch, wenn die Heizung nicht Taktet, dann haben Sie folgende Möglichkeiten:

1. Zusätzlich Raumthermostate nutzen
2. Aus-Zeiten einplanen
3. Heizung austauschen

Raumthermostate nutzen

Prüfen Sie, ob die Heizung zus. Raumthermostate unterstützt. Oder einen Kontakt für eine Heizfreigabe besitzt. Wenn das möglich ist, rüsten Sie Raumthermostate nach, dies wird folgendes Bewirken, die Heizung wird erst mit der optimalen VLT gestartet, wenn die Räume bereit sind Wärme aufzunehmen. Taktzeiten werden nicht ganz weg fallen jedoch deutlich reduziert. Die Thermostate sollten eine nicht kleinere als 0,5 Hysterese haben.

Auszeiten Planen

Unterstützt die Heizung ggf. Timer Programme, können Sie während der Übergangszeit die Heizung nicht dauerhaft AN lassen, sondern ihr ggf. mittags oder nachts eine Pause verordnen. Dies hat die Folge, dass die Räume etwas abkühlen und später mehr Energie aufnehmen können und die Heizung länger laufen wird.

Austausch Wärmeüberträger (Heizkörper)

Da Sie die Wärme ggf. nicht ausreichen effizient an den Raum übertragen können, ist es möglich bessere Heizkörper für niedere Vorlauftemperaturen einzusetzen. Es gibt gerade für Wärmepumpen andere Heizkörper mit einer größeren Oberfläche, um die Wärme schnell und effizienter in den Raum übertragen zu können.
Auch wenn das Takten nicht der Hauptgrund ist, eine niedrigere VLT ist in der Regel effizienter – also kann ein Austausch auch aus rein wirtschaftlicher Sicht sinnvoll sein.

Heizung Tauschen

Die Heizung ist wohl etwas überdimensioniert, was leider oft der Fall ist. Konkret bedeutet dies, dass sie in der Übergangszeit nicht ausreichend WENIG Wärme bereitstellen kann. D.h. die minimale Modulation sollte geringer sein.

Heizkurve Einstellen

Sofern das Takten nun ein Ende hat, können Sie die Heizkurve entsprechend optimieren.
Dazu sollte die Heizung erstmal rund laufen und die Räume sollten gut und gleich temperiert sein.

Zur Einstellung der Heizkurve gibt es diverse Artikel im Netz.

Bsp: Heizkurve einstellen und bares Geld sparen (dein-heizungsbauer.de)