Uncategorized

In Wien wird die Hitze immer unerträglicher (besonders Extreme nehmen zu). Nicht umsonst plant eine hohe Anzahl den Kauf von Geräten (siehe kurier Artikel).

Alle neuen Monoblockgeräte werden nur mit einem ausgehendem Schlauch verkauft. (Ältere- und Industriegeräte mit zwei Schläuchen werden noch verkauft.). Im Internet findet man jede Menge Erfahrungsberichte darüber, dass sich ein Umbau auf Zweischlauch extrem lohnt. Leider ohne Temperaturmessungen oder sonstigen objektiven Informationen. In dem Artikel geht es darum, herauszufinden ob sich das tatsächlich lohnt.

Falls ihr nur die Ergebnisse lesen wollt, könnt ihr direkt nach unten zum Fazit springen.

Wichtig für Gasthermenbesitzer vorweg: Monoblock-Klimaanlagen dürfen auf keinen Fall mit Gasthermen zusammen betrieben werden. Auch nicht ein Zweischlauch-Gerät. Auch nicht in separaten Räumen. In Wien gibt es jährlich Unfälle und Todesfälle deswegen.

Monoblock vs. Splitgerät

Splitgeräte

Splitgeräte bestehen aus mehreren Teilen:

• Großer Kompressor (steht außen)
• Kleines Innengerät
• Schläuche mit Kühlflüssigkeit die beide Teile durch eine Wandbohrung verbinden

Die Funktionsweiße ist eigentlich recht simpel:

Warme Kühlflüssigkeit (in Gasform) erreicht den Kompressor. Der große Außenkompressor verflüssigt ihn. Das Verflüssigen (Ausnutzung von Aggregatzustandswechsel) gibt sehr viel Energie frei. Der Kompressor verfügt über einen großen Lüfter, der warme Außenluft ansaugt, die Energie aufnimmt, und deutlich heißere Außenluft ausstoßt. Die Flüssigkeit verliert dadurch so viel Energie, dass sie sehr kalt wird und zum Innenraum geleitet werden kann.

Im Innenraum wird Innenluft angesaugt und an der Kühlflüssigkeit vorbeigeleitet. Die Kühlrippen sind dabei so beschaffen, dass sich die Kühlflüssigkeit wieder ausdehnen darf und Gasförmig wird. Etwas Gasförmig zu machen (zB Wasser vom Herd verdampfen lassen), kostet sehr viel Energie. (Wenn man komplett Nass bei viel Wind nach draußen geht, spürt man genau diesen Energieverlust!). Die Raumluft wird dadurch deutlich abgekühlt. Die Gasförmige – nun warme – Kühlflüssigkeit wird zurückgeleitet.

Praktisch wird nicht mit Strom gekühlt (dass wäre unmöglich). Sondern Strom wird nur genutzt um Energie dem Innenraum zu entziehen und diese dafür der Außenwelt zuzuführen.

Ein Austausch der Luft findet nie statt. Somit entsteht kein Druckunterschied im Innenraum.

Was klar wird: Der Kompressor muss sehr groß sein um effizient zu bleiben, da er eben an bereits warmer Luft noch mehr Energie abgeben muss. Der Luftstrom am Kompressor ist dem dementsprechend Voluminös um das zu ermöglichen.

Das Innengerät ist recht leise. Dadurch hört man die Anlage (zumindest von innen) praktisch gar nicht.

Monoblock

Splitgeräte brauchen bauliche Veränderungen. Das muss der Vermieter genehmigen. Auch ggf. die Eigentümerversammlung. Und in Wien muss es sogar zusätzlich die Stadt genehmigen.

Monoblöcke sind mobil und haben alles in einem Gerät. Die Funktionsweise bleibt ähnlich wie beim Splitgerät. Nur dass der Kompressor die Luft über ein Schlauch nach außen stoßt. Angesaugt wird die Luft dafür entweder von innen oder über einen zweiten Schlauch von außen.

Wichtig ist, dass es immer noch zwei komplett getrennte Luftkreisläufe gibt. Einmal für den Kompressor und einmal für den Energieaustausch der Raumluft. Natürlich sorgt auch wieder die Kühlflüssigkeit für die Möglichkeit Energie aufzunehmen oder abzugeben.

Da der Kompressor im Raum ist, ist ein Monoblock unglaublich laut und erzeugt spürbare Vibrationen. Zusätzlich erzeugt der Kompressor durch Ineffizienz (er verbraucht ja auch Strom…) Abwärme, bei einem Splitgerät würde die Abwärme draußen bleiben, bei einem Monoblock wird sie dem Innenraum teilweise zugeführt.

Die Luft aus dem Kompressor muss dabei durch einen Schlau nach außen. Dies ist sehr problematisch, da die Luft sehr warm ist (warme Luft hat ein hohes Volumen) und die Menge an Luft die durch kann begrenzt ist. Der Kompressor braucht jedoch einen möglichst hohen Luftstrom (sieht man an den riesigen Lüftern bei den Kompressoren der Split-Anlagen).

Bei einem Gerät mit nur einem Schlauch, kommt die Luft für den Kompressor von innen. Dies erzeugt einen deutlichen Unterdruck, so muss immer warme Luft von Außen nachströmen.

Bei einem Gerät mit zwei Schläuchen wird die Luft für den Kompressor durch einen zweiten Schlauch zugeführt. Theoretisch sollte so kein Unterdruck entstehen. Praktisch entsteht auch ein Unterdruck (siehe bei den Testergebnissen), da das Gerät nie perfekt abgedichtet sein kann. Der Unterdruck ist zwar niedriger, jedoch ist dies bei Wohnungen mit Gasthermen immer noch gefährlich.

Laut Stiftung Warentest ist die echte Effizienz von Monoblock-Geräten unglaublich schlecht (1 kW Stromverbrauch entspricht 900W Kälteleistung; auch wenn die Kälteleistung als viel höher dargestellt wird von den Herstellern!). Splitgeräte haben oft auch einen Stromverbrauch von 1 kW, können jedoch mindestens die dreifache Kälteleistung liefern (3 kW).

Praktisch nimmt man sehr für Lärm für wenig Kühlleistung in Kauf. Jedoch bleibt bei einigen Wohnungen leider keine andere Wahl.
Wichtig ist jedoch auch: Sobald die Klima aus ist, wird es sehr schnell wieder so warm wie vorher. Ähnlich als wenn man im tiefsten Winter ein Heizkörper im Altbau auskühlen lässt.

Weitere Varianten

Ein paar weitere Varianten zur Übersicht.

Verdunstungskühler

Keine echten Klimaanlagen. Sie werden mit Wasser gefüllt und auf dem Tisch gestellt. Sie können tatsächlich durch Verdunstung (also wieder Aggregatszustandswechsel!) die Luft herum um etwa 2 Grad kühlen. Dies wird ineffizienter je höher die Luftfeuchtigkeit ist, sobald diese gesättigt ist, ist eine Kühlung nicht mehr möglich. Bei halbwegs trockner Luft und solange es innen noch wärmer ist als Außen, kann das Gerät sogar permanent kühlen.

Es ist halt nur sehr schwach und bringt kaum was.

Fenstergeräte

Auch ein Monoblock, jedoch ohne Schlauch. Der Monoblock ist im Fenster befestigt, der Kompressor ist dabei außen. Dadurch, dass der Kompressor größer sein kann und so mehr Luft zirkulieren kann, auch deutlich effizienter. Auch landet die Abwärme vom Kompressor direkt draußen und es ist innen leiser als beim klassischen Monoblock.

Befindet sich effizienzmäßig zwischen Monoblock und Splitgerät. In Europa selten zu sehen und erfordert auch bauliche Maßnahmen.

Monoblock: Umrüstung von Einschlauch auf Zweischlauch

Testaufbau

Im Internet ist man sich einig, dass ein Monoblock ziemlich ineffizient ist. Jedoch liest man auch viele Meinungen, dass sich eine Umrüstung von vorhandenen Geräten in Zweischlauch Geräten lohnt.

Die Idee ist die Folgende

• Weniger Unterdruck
• „Umluftbetrieb“. Warme Außenluft muss nicht nachströmen -> Soll dadurch die Raumluft besser kühlen können

Testaufbau:

• AEG AXP34U338CW – 12.000 BTU Kühlleistung (3,5kW) laut Datenblatt, Stromverbrauch 1,3 kW
  • Extra isolierter Schlauch für Luft nach außen
  • Fenster möglichst abgedichtet
  • Gleich großer Schlauch nach innen für Zweischlauch-Test
  • Klimaanlage ist immer auf Minimum-Temperatur eingestellt
• Raumaufbau:
  • Wohnzimmer
    • Raum der gekühlt werden soll
    • Klimaanlage steht im Raum
    • Frontal Südseitig mit hohen Fenstern
    • Alle Türen und Fenster geschlossen
    • 55 m3
  • Schlafzimmer
    • Referenzzimmer
    • Fast gleiche Eigenschaften wie das Wohnzimmer (direkt daneben; südseitig; große Fenster; ungefähr gleich groß)
• Daten
  • Temperaturmessung durch Homematic Thermostate
  • Außentemperatur automatisiert in hohem Interval durch Wetterbericht (über Homeassistant)
  • Daten werden durch Homeassistant aufgezeichnet und in einer InfluxDB gespeichert und ausgewertet
  • Temperatur in Wien seit Tagen bei über 30 Grad vor den Tests
  • Lautstärke wird mit dem Handy getestet
  • Luftdruck wird mit dem Handy getestet (Differenz zwischen dem Druck vor dem Einschalten und 5 min nach dem Einschalten)

Umbau auf Zweischlauch

Ein paar Tage vor dem Umbau, wurden die Tests mit nur einem Schlauch durchgeführt (siehe unten).

Für den Umbau wurde folgendes verwendet und gemacht:

• Originalschlauch für Luft nach innen
• Zugekaufter isolierter Schlauch für Luft nach außen
• Karton, zugeschnitten auf den Lufteingang für den Kompressor
• Weiße, selbstklebende Möbelfolie um den Karton Luftdicht zu machen
• Weißes Gewebeband
  • Alle Kanten/Schlitze des Kartons wurden von innen abgeklebt um des dicht zu machen
  • Vor anbringen der Möbelfolie wurde auch von außen die „Dichtheit“ mit dem Tape erhöht
  • Wurde genutzt um den abgedichteten Karton anzukleben
• Der Schlauch wurde direkt am Karton befestigt, indem ein Kreuz reingeschnitten worden ist
  • Von innen wurde ein Adapter reingelegt
  • Der Adapter wurde mit dem Gewebeband isoliert und der Schlauch wurde auch damit daran befestigt

Ich denke die Bilder sind hier am aussagekräftigsten:

Test

Monoblock mit einem Schlauch

Druckdifferenz (nach Einschalten): 0,1 hPa weniger im Raum

Lautstärke (1m Entfernung): 54,3dB

Monoblock mit zwei Schläuchen

Lautstärke (1m Entfernung): 53,5dB

Ergebnisse

Zufällig ergab sich um 13 Uhr exakt die gleiche Differenz zwischen Wohn und Schlafzimmer. Auch wenn es über den Tag hinweg natürlich geschwankt ist. Die zwei Referenztage waren auch etwas unterschiedlich. Jedoch ergaben sich ähnliche Differenzen auch bei anderen Tagen.

Zur Erinnerung: Das Schlafzimmer ist sehr vergleichbar (genauso frontal Südseitig, ähnliche Fenster, ähnlich groß), die Tür zu dem war jedoch zu! Deshalb dient der Raum als Referenz.

Insgesamt ist das Ergebnis eher ernüchternd. Die Klimaanlage schafft eine maximale Differenz von etwa 7-8 Grad nach außen (und sie läuft dabei ohne Pause auf maximum durch!).

Auch bei vergleich anderer Tage, war nicht klar feststellbar, dass zwei Schläuche tatsächlich besser sind (kleinere Effekte von <0,5 C sind nicht ausgeschlossen). In jedem Fall ist feststellbar, dass es keine „extreme“ Verbesserung gibt, oder gar eine Verbesserung die den Aufwand rechtfertigt.

Die Druckdifferenz zeigt einen deutlichen Unterschied (merkt man auch beim schließen von Türen). Auch spürt man einen deutlichen Unterdruck beim ansaugenden Schlauch. Trotzdem erzeugen auch zwei Schläuche einen Unterdruck.

Zwei Schläuche sind leiser als einer. Wahrscheinlich weil der Kompressor noch einmal überdeckt wird und der Luftstrom über den Schlauch geleitet wird. Dies ist subjektiv wahrnehmbar.

Fazit

Die Frage ist, wieso hat ein zweiter Schlauch kaum einen Effekt?

Schauen wir uns die Eigenschaften an:

Oft wird das Argument in Punkt 2 dafür genannt, wieso Zweischlauch effizienter wird.
Dadurch dass keine (oder wenig) warme Luft nachzieht, kann die Anlage im Umluftbetrieb arbeiten. D.h. vorhandene kalte Luft kann noch kälter gemacht werden.

Vernachlässigt wird aber dann Punkt 1, der in einem Gegensatz zu Punkt 2 steht. Denn bei einem zweiten Schlauch, bekommt der Kompressor direkt die heiße Luft von außen, die der Kompressor selbstverständlich noch heißer machen muss, um Energie abgeben zu können. Erschwerend kommt hinzu, dass der Kompressor schlechter an Luft kommt und so der Luftstrom ggf. weiter limitiert wird. Dagegen ohne Zweitschlauch kann der Kompressor direkt kühlere Luft aus dem Innenraum ziehen. Auch wurde der Kompressor ggf. nicht dafür konstruiert die höhere Temperatur anzunehmen.

Der Hauptgrund wieso ein Monoblock so ineffizient ist, ist wahrscheinlich nicht ein fehlender Umluftbetrieb (bei einem Schlauch). Sondern dass der Kompressor seine Wärme zu einem Teil direkt innen abgibt und schlechter Energie an die Außenluft abgeben kann. Letzteres ist ein so großes Problem, dass ein fehlender Umluftbetrieb wohl kaum zu Buche schlägt. Des Weiteren ist der (Außenluft)-Umsatz deutlich kleiner als bei einem großen Split-Kompressor, wodurch die Abgabe von Energie erschwert wird. Stiftung Warentest hat hier einen Test durchgeführt, statt einer angegebenen Kälteleistung von 12.000 BTU hatten die Geräte in der Praxis weniger als 3500 BTU [1].

Sicher auch einer der Gründe wieso keine neuen Zweischlauch-Geräte mehr produziert werden.

Fazit: Ein Monoblock lohnt sich nur, falls keine Alternativen möglich sind. Eine Aufrüstung mit einem zweiten Schlauch führt in meinem Test zu keiner Temperaturdifferenz bzgl. eines Referenzraumes. Eine besseres Ergebnis ist bei anderen Bedingungen nicht ausgeschlossen, jedoch ist eine „extreme“ Verbesserung unwahrscheinlich. Ein Vorteil gibt es dennoch: Die Klimaanlage wird tatsächlich etwas leiser.

Weiteres

Mir ist aufgefallen, dass wenn die Türen zu allen Räumen offen sind, die Klimaanlage immer noch 6-7 grad Temperaturdifferenz nach außen hin schafft und dabei gleich die anderen Räume zu einem gewissen Grad mitkühlt. Scheinbar ist die Klimaanlage bei kleiner Temperaturdifferenz deutlich effizienter und wird ineffizienter je größer diese wird. Deshalb kann es sich lohnen einfach die Türen zu allen Räumen offen zu lassen.

[1] hinter Paywall: https://www.test.de/Klimageraete-im-Test-4722766-0/

Bei klassischen Altbauten hat man meist ein Raumthermostat (zB im Wohnzimmer), sowie einfache Ventile an den Heizungen. Das Raumthermostat steuert, ob die Gastherme Heizwasser liefert. Wenn man nun nur im Schlafzimmer heizen will, so muss man das Raumthermostat hochdrehen, die Ventile im Wohnzimmer alle zudrehen und die Ventile im Schlafzimmer aufdrehen… ziemlich aufwendig.

Außerdem ist dies auch wenig komfortabel, da das Thermostat nur zwei Zustände kennt, sind die Heizkörper entweder komplett heiß oder komplett kalt.

Deshalb mein Ziel: Sobald ein Thermostat aufgedreht wird (oder es Heizbedarf bestimmt), soll automatisch die Gastherme angehen. Die Thermostate können hierbei selbstständig die Temperatur regeln und haben somit auch die Möglichkeit, sie leichter auf einen eingestellten Zustand zu halten.

Vorraussetzungen

Das (alte) Thermostat der Gastherme muss ein On/Off-Thermostat sein
D.h. es existieren zwei Kabel die von der Gastherme an die Anschlussbuchse kommen. Sobald diese zusammengeschlossen werden, geht die Heizfunktion der Therme an (Wasseraufbereitung ist davon ausgenommen). Sobald sie wieder auseinander genommen werden, geht sie aus. Kann einfach überprüft werden, indem man in die Bedienungsanleitung (unter Thermostat verschalten) nachsieht – oder indem man die Buchse einfach öffnet.

Thermostate mit OpenTherm werden leider nicht unterstützt (anders als bei Tado). Hier müsste man wohl eine zusätzliche Platine kaufen und die mit IoBroker oder ähnlichem anbinden.

An der Thermostatbuchse muss eine Phase und ein Neutralleiter vorhanden sein
Da der Schaltaktor von Homematic nur direkt mit Netzstrom arbeitet, muss dementsprechend die Buchse des Thermostats damit bestückt sein. Dies war bei mir nicht der Fall, deshalb habe ich letztendlich nicht die Thermostat Buchse genutzt, sondern den Schaltaktor direkt an der Gastherme installiert (und die Kabel zur Buchse abgesteckt).

Das Thermostat von Tado bspw. arbeitet mit Batterien, deshalb sind die dementsprechenden Leiter nicht notwendig.

Hardware
– Homematic IP CCU2/3 (für diese Anleitung). Es geht aber auch mit der normalen Cloud bridge.
– Homematic (IP) Thermostate

– Homematic IP Schaltaktor 150842A0 HmIP-WHS2 ODER
– Homematic IP Multi IO Box 142988A0 HmIP-MIOB

Das Homematic IP Wandthermostat mit Schaltausgang (150628A0 HmIP-BWTH) geht leider nicht, da es nur einen PWM ausgang hat, der fürs bloße An/Aus Schalten nicht geeignet ist.

Anschluss

Achtung! Arbeiten an elektrischen Anlagen, dürfen nur Fachleute durchführen. Besonders sollte vorher die Sicherung des Hauses bzw. der Wohnung ausgeschaltet werden.

Das alte Raumthermostat wird herausgenommen. Phase, Neutral und Erdleiter werden ganz normal an den Schaltaktor verdrahtet. Die zwei Schaltdrähte der Heiztherme, kommen an den ersten Schaltanschluss des Schaltaktors.

Da bei mir wie gesagt keine Phase/Neutralleiter vorhanden war, hab ich das Raumthermostat bei der Gastherme ganz ausgesteckt und stattdessen Phase und Neutralleiter der Therme verwendet – und die Box eben dort installiert.

Wenn alles korrekt verdrahtet wurde – und von einem Elektriker geprüft wurde – kann man nun das Anlernen in der CCU starten und die Sicherung wieder reinnehmen. Ggf. muss zum Anlernen der Aktor resetet werden, dazu den Knopf am Aktor länger drücken bis er orange Blinkt, loslassen und nochmal 4 Sekunden drücken. Sofort den Anlernmodus starten und warten bis dies erfolgreich war.

Natürlich müssen auch die Heizungsthermostate installiert und angelernt werden.

Konfiguration der CCU via WebUI

Vor der Konfiguration einmal Testen ob der Schaltaktor korrekt die Therme schaltet.

Nun unter Einstellungen -> Systemvariable eine neue Systemvariable Heizbedarf erstellen.

Jetzt muss unter Programme und Verknüpfungen ein neues Programm erstellt werden. Wir fangen an mit dem Program, welches bei Änderung der Variable Heizbedarf, die Therme schaltet.

Auch wird ein zweites Program benötigt. Dies ändert in Abhängigkeit der Ventilstellung der Heizungsthermostate die Heizbedarf Variable. Eine Stellung von 0.01 entspricht 1%. Wenn man statt der CCU die Cloudlösung mit dem Access Point verwendet, dann schaltet diese standardmäßig wenn einer der Heizungsthermostate von 0 auf 0.01 springt. Laut dessen Handbuch, sollte man dies auch nicht Verändern. Um dies in der CCU zu realisieren, muss man ein eigenes Programm erstellen.

In dem neuen Programm, erstellt man Wenn… ODER Bedingungen. Man muss leider jedes Thermostat einzeln auswählen, die Eigenschaft Ventil-Öffnungsgrad verwenden und als Wertebereich zB größer 0.01 auswählen.
Mithilfe von Dann.. muss die Variable auf wahr, mithilfe von Sonst… auf falsch gesetzt werden.

Beim Öffnungsgrad muss man etwas experimentieren.
Ist er zu klein, dann springt die Gastherme an obwohl das Ventil so wenig geöffnet ist, dass der Heizkörper kaum warm wird. Die Effizienz der Therme ist damit recht niedrig und man verschwendet so Energie.
Ist er zu groß, dann wird es unkomfortabel, denn der Heizkörper kennt nur zwei Zustände (sehr heiß und kalt – die Temperatur springt).

Eine Verzögerung in den Programmen einzubauen macht keinen Sinn. Denn der Status der Thermostate aktualisiert sich ohnehin nur jede zwei Minuten. Wenn ihr also nun den Heizkörper aufdreht (bzw. den Boost einschaltet), dann sollte nach spätestens zwei Minuten die Therme anspringen (im Durchschnitt ist es natürlich nur eine Minute).

Fazit

Die Heizung kann nun intuitiv gesteuert werden. Einfach die Thermostate wie gewünscht aufdrehen – und die Gastherme geht von selber an – egal welches Thermostat ich aufdrehe.

Im Vergleich zum Homematic IP Access Point läuft alles ohne Cloud und ist dadurch zuverlässiger. Laut dessen Bedienungsanleitung funktioniert die Ansteuerung der Heizung nicht mehr, sobald das Internet wegfällt. Vermeidbar ist dies nur, wenn man den Schaltaktor direkt mit einem HmIP Wandthermostat verbindet. Mit der CCU vermeidet man das Problem ganz.

Im Vergleich zu Tado, unterstützt Homematic kein OpenTherm. Folglich sind nicht alle Thermen (besonders moderne/hochpreisigere) kompatibel. Leider ist das System ohne OpenTherm ineffizienter, da die Vorlauftemperatur nicht gesteuert werden kann. Ich empfehle die Vorlauftemperatur so niedrig wie möglich einzustellen.

Update (4. Mai 2021)

Die Lösung hat diesen Winter problemlos funktioniert. Jedoch hab ich mit dem Öffnungsgrad experimentiert und ihn sogar auf 0.17 erhöht: Denn mir ist aufgefallen, dass ansonsten die Therme zu oft angeht – ohne dass der Heizkörper wirklich warm wird. Ihn also wie empfohlen auf 0.01 zu belassen ist wahrscheinlich nicht immer die beste Idee.

Hinterlasst gerne einen Kommentar, falls ihr Fragen habt oder euch der Artikel gefallen hat.