Tatort Heizkeller (3): Der Mischer

Die korrekte Einstellung der Heizkurve ist das A und O für einen effizienten Betrieb einer Wärmepumpe, und sollte, wie im gestrigen Artikel besprochen, vom Benutzer unbedingt durchgeführt werden. Die Einstellung der Heizkurve ist für jede Wärmepumpe sinnvoll. Daneben gibt es weitere Unglücke bei der Planung und Installation von Wärmepumpen, die man als Benutzer eventuell auch nachträglich noch korrigieren kann, die aber nicht bei jeder Wärmepumpe vorhanden sind. Ein derartiges Element ist der Mischer. Ein Mischer (manchmal Mischgruppe oder Mischergruppe genannt) dient in Heizungsanlagen dazu, das von der Heizung produzierte heisse Wasser auf die korrekte Vorlauftemperatur herunterzumischen. Dazu wird das kältere Wasser vom Heizungsrücklauf mit dem wärmeren Wasser der Heizung in genau dem Verhältnis gemischt, dass die Vorlauftemperatur der von der Heizkurve vorgegebenen Vorlauftemperatur entspricht.

Mischer waren bei älteren Heizkesseln nötig, da ältere fossile Heizungen das Heizungswasser im Kessel auf viel höhere Temperaturen geheizt haben als für die Heizung nötig; hätte man dieses heisse Wasser direkt auf die Heizkörper geführt, hätte man das Haus nur massiv überhitzt. Bei den fossilen Heizungen war das auch kein Problem, denn bei der Verbrennung entstehen sehr hohe Temperaturen (Grössenordnung 1000 °C), die sowieso beim Wärmeübergang auf das Heizungswasser stark reduziert werden; die Flamme im Heizkessel ist immer gleich heiss, egal wie hoch die Vorlauftemperatur ist.

Bei Wärmepumpen hingegen ist die Effizienz umso besser, je tiefer der Temperaturhub der Wärmepumpe ist. Wenn man mit einer Wärmepumpe zunächst eine höhere Temperatur erzeugt, und diese dann mit einem Mischer reduziert, so reduziert man sofort wieder die Effizienz der Anlage. Darum gehört (mit wenigen Ausnahmen) ein Mischer normalerweise nicht zu einer korrekt geplanten Wärmepumpenanlage. Unten ist ein Standardschema für die korrekte Auslegung einer Wärmepumpenanlage gezeigt, in der kein Mischer vorkommt - es braucht ihn nicht, er gehört nicht eingebaut.

Im obigen Schema sieht man, dass das von der Wärmepumpe kommende warme Wasser (rot eingezeichnet) direkt via Umwälzpumpe (Kreis mit schwarzem Dreieck) auf die Heizung ("Wärmeabgabe") geht. Somit wird das von der Wärmepumpe bereitgestellte Temperaturniveau optimal genutzt, indem es direkt auf die Heizkörper geht.

Leider scheinen das viele Planer, die wohl noch auf fossilen Anlagen ausgebildet wurden, noch nicht verstanden zu haben. So findet man ab und zu Mischer bei Wärmepumpen. Das kann, je nach Einstellungen, wieder zu massiv überhöhtem Strombedarf führen. Unten habe ich 3 Beispiele vom falschen Einsatz von Mischern bei Wärmepumpen aufgeführt, von nicht-so-schlimm bis ganz schlimm!

Ein Mischer im einzelnen Heizkreis (= einer zuviel...)

Im ersten Beispiel handelt es sich um die bereits gestern besprochene Anlage im Zweifamilienhaus in der Verwandtschaft. Die Anlage sieht wie abgebildet aus:

In dieser Anlage gibt es einen Pufferspeicher, und zwei separate Heizkurven. Die eine Heizkurve ist zuständig für den Betrieb der Wärmepumpe; sie heizt den Pufferspeicher auf. Die zweite Heizkurve ist für die Heizungsvorlauftemperatur, und steuert den Mischer so, dass die Vorlauftemperatur der Heizung konstant ist. Damit das funktioniert, waren die beiden Heizkurven so eingestellt, dass der Pufferspeicher immer etwas wärmer war als die eigentliche Vorlauftemperatur der Heizung. So wurden dauerhaft etwa 2°C Temperaturniveau "verschenkt" - und damit nochmals etwa 5% Strom unnötig verbraucht. Ich habe dann die Heizkurven so angepasst, dass das Mischventil immer geschlossen ist, und immer das maximal mögliche Temperaturniveau auf die Heizkörper geht. Der Effekt ist natürlich kleiner als der von der gestern beschriebenen falsch eingestellten Heizkurve - aber es ist "gratis" eine bessere Effizienz. Schade, dass der Planer überhaupt einen Mischer vorgesehen hat in dieser Anlage - denn er hat ja auch noch in der Anschaffung unnötig Geld gekostet...

Interessanterweise hat übrigens die Firma, die diese Anlage geplant hat, ein Zertifikat als "FWS Fachpartner" (FWS = Fördergemeinschaft Wärmepumpen Schweiz)!

Zwei Mischer in zwei Heizkreisen (= einer zuviel...)

Nach Neujahr '23 waren wir bei Bekannten zum Essen eingeladen, sie wohnen in Zürich in einem vor etwa 2 Jahren sanierten 3-Familien-Haus. Das Haus ist mit einer neuen Wärmepumpenanlage mit Erdsonden ausgerüstet. In zwei der drei Wohnungen hat es eine Fussbodenheizung, nur bei unseren Bekannten hat es Radiatoren. Dies ist ein klassischer Fall, wo ein Mischer (leider) nötig ist - auch dafür gibt es ein Standardschema:

Die Fussbodenheizung hat eine viel grössere Fläche als die Radiatoren, und benötigt darum eine tiefere Vorlauftemperatur für die gleiche Heizleistung. Würde man die Radiatoren und die Fussbodenheizung bei derselben Vorlauftemperatur betreiben, so wäre es entweder in der Wohnung mit Radiatoren zu kalt, oder in den anderen mit Fussbodenheizung zu warm. Darum ist es für einmal nötig, einen Mischer (oben rechts im Bild schematisch dargestellt, mit M bezeichnet) einzusetzen, der dafür sorgt, dass die Fussbodenheizung ein tieferes Temperaturniveau bekommt. Natürlich ist es schade, denn die höhere Vorlauftemperatur für die Radiatoren reduziert die Effizienz der Wärmepumpe für das ganze Haus, inklusive der beiden Wohnungen mit Fussbodenheizung - aber das ist hier schwer zu umgehen.

Bei der Heizung meiner Bekannten ist mir zunächst aufgefallen, dass der grösste Radiator im Wohnbereich kalt war. Obwohl alles neu war, war dort das Thermostatventil defekt, und ausgerechnet der grösste Radiator hat nicht geheizt. So musste die Wärmepumpe (wie im gestrigen Artikel über die Heizkurve beschrieben) eine zu hohe Vorlauftemperatur erzeugen, und es wurden vermutlich einige °C oder 5-10% Effizienz schon dadurch verschenkt.

Wir sind dann noch in den Keller gegangen, um die Anlage anzuschauen, und dabei habe ich folgendes gesehen:

Wie erwartet hat es zwei separate Heizkreise, doch überraschenderweise bzw. unnötigerweise hat es bei beiden einen Mischer (unten im Bild sichtbar) eingebaut. Die nächste Überraschung kam, als ich die Temperaturen angeschaut habe:

Leider ist die Qualität der Fotos nicht gerade berauschend, aber ich habe die folgenden Temperaturen abgelesen: bei der Fussbodenheizung etwa 23°C, bei den Radiatoren etwa 28°C, im Pufferspeicher 42°C. In der oben beschriebenen Anlage war der Pufferspeicher nur wenig wärmer als die Radiatoren, hier hingegen sind es sage und schreibe 14°C (!). Dazu kommen noch ein paar °C von der wegen des defekten Thermostaten falsch eingestellten Heizkurve für die Wohnung mit Radiatoren - diese Wärmepumpe macht also immer ein etwa um 17°C zu hohes Temperaturniveau (!!). Mit der Faustregel von 2.5% pro °C ergibt sich also bei dieser Anlage ein Einsparpotenzial von Grössenordnung 40% - auch hier wieder: ohne jeglichen Komfortverlust im Haus.

Wenigstens hat der Planer dieser Anlage kein FWS-Zertifikat....

N Mischer in N Heizkreisen (= mindestens einer zuviel...)

Das letzte Beispiel stammt von einer Schweizer Fachhochschule. Dort wurde auch erst vor etwas mehr als einem Jahr die alte fossile Heizung durch eine Wärmepumpenanlage ersetzt. Die Anlage heizt insgesamt 5 verschiedene (grosse) Gebäude, und hat dazu insgesamt 13 Heizkreise, die alle unterschiedliche Temperaturen benötigen. Einige der Heizkreise arbeiten für Luft-Vorerwärmung bei lediglich 25-30°C, andere Heizkreise je nach Aussentemperatur bei höheren Temperaturen, z.B. 50°C. Die Anlage wurde von einem Berner Ingenieurbüro geplant. Und was haben sie gemacht? Einen Heizungsspeicher, der immer auf 61° C geheizt wird, und alle Heizkreise mit Mischern versehen, die für jeden einzelnen Heizkreis eine tiefere Temperatur erzeugen. Ich habe ein paar grobe Abschätzungen gemacht - würden nur die nötigen Temperaturen erzeugt, so könnte fast die Hälfte des Stroms gespart werden (wie immer, ohne jeglichen Komfortverlust im Gebäude), und weil es mehrere grosse Gebäude sind, würde man damit auch viele zehntausend Franken jährlich einsparen.

Fazit

Mischgruppen sind manchmal nötig, wenn eine Heizungsanlage unterschiedliche Temperaturen bereitstellen muss. Bei Wärmepumpen sollte man aber darauf achten, dass mindestens der Heizkreis mit der höchsten Temperatur ohne Mischer läuft. In den 3 bisher behandelten Beispielen (Zweifamilienhaus in der Verwandtschaft, Dreifamilienhaus in der Bekanntschaft, Grossanlage an einer Fachhochschule) ist überall unglaublich gepfuscht worden - sowohl bei der Planung (mit überflüssigen Mischern), wie auch beim Betrieb mit völlig unnötig hohen Temperaturen. In allen Anlagen ist das Einsparpotenzial riesig: ein Drittel oder sogar noch mehr des Stroms könnte durch verbesserte Einstellungen eingespart werden (bzw. wurde bereits teilweise eingespart).

Das verrückteste an diesen 3 Anlagen ist für mich, dass sie allesamt neu sind - alle wurden in den letzten 2 Jahren erstellt. Eine davon wurde sogar von einem Ingenieurbüro geplant. Dass man vor 20 Jahren, als Wärmepumpen neu waren, vielleicht noch Fehler gemacht hat, wäre nicht überraschend. Dass auch heute noch derart grosse Fehler gemacht werden, von Firmen mit FWS-Zertifikaten oder von Ingenieurbüros, das ist dann doch sehr überraschend und traurig! Mir scheint, eine bessere Ausbildung der entsprechenden Fachleute wäre dringend nötig!