Effizienz von Leistungsgeregelten Wärmepumpen über den Modulationsbereich

  • Einerseits gibt es dafür einen konkreten Anlass bei der Auslegung der WP meines Bruders, andererseits gehts mir auch um den Betrieb meiner Anlage und grundsätzlich ums technische Verständnis.


    Um das Thema Effizienz über den Modulationsbereich würde ich scohn fast sagen ranken sich diverse Mythen.


    Verbreitet findet man Aussagen wie:


    "Im Teillastbereich ist die Anlage effizienter, weil Wärmetauscher, Lüfter etc.. dann überdimensioniert sind"


    "Die Anlage hat die beste Effizient bei Nennleistung (50%), darüber und darunter sinkt der COP, weil auf den Betriebspunkt 50% optimiert".



    Beide Aussagen sind für mich technisch nachvollziehbar und meine pers. Einschätzung ist, dass es eine Mischung aus beiden Effekten ist.


    Mich würden dazu aber mal harte Fakten interessieren. Ich habe einige Datenblätter und frei zugängliches Material gewälzt, Angaben die auf die Effizienzunterschiede je nach Last schließen lassen, finden sich nicht.


    Bei den Angaben des COP wird regelmäßig bei A2/W35 und A7/W35 notiert, dass der Teillastbeterieb mit x kW berücksichtigt wurde. Daraus schließe ich, dass dieser besser ist.



    Kennt denn jemand COP-diagramme abhängig der Leistung an einem Betriebspunkt?

    Was ist eure technische Meinung dazu?

  • Da bin ich mal gespannt. Nach meiner bisherigen Erfahrung halten sich die WP Hersteller ziemlich bedeckt. Was ich bisher an Daten habe lässt zwar Rückschlüsse zu, kann aber nicht auf eine komplette WP übertragen werden.


    Hat sich denn noch niemand gewundert, warum LWP plötzlich rechnerisch eine JAZ von 4,5 schaffen und förderfähig sind? ;)

    Man könnte jetzt ja an einen Quantensprung in der Kältetechnik glauben. :D

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  • Hier mal ein pdf von Mitsubishi, für die komplette WP. Ab S. A-94 findet man Leistungsangaben und COP für Min, Nominal und Max, bei unterschiedlichen Heizwassertemperaturen (Achtung, file hat um die 55MB).


    201803_ATW_DATABOOK.pdf


    Bei Scroll Verdichtern ist es üblicherweise so, dass sie im Bereich 30% - 70% den besten COP aufweisen. Damit man am Ende auch eine bessere JAZ erreicht, wird dann beispielsweise eine 10kW Maschine auf 7kW begrenzt, und als 7kW (nominal) verkauft. 100% Nennleistung der Maschine entsprechend dann halt 70% Leistung des Verdichters.


    Ähnliche Daten finden sich m.W. auch im Servicehandbuch (oder Planungshandbuch?) der Panasonic. Müsste ich jetzt suchen, liegt auf meinem Rechner im Betrieb.

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  • JA so einfach ist das nicht, R.B. ist aber schon auf dem guten weg.


    Problem 1 ist, Wenn eine WP bei Nennlast COP X hat, ist das ja auf Energieeingang und Energieausgang bezogen.

    Beispiel: 1 KW Stromeistung und 3KW Ausgangsleistung.

    Fährst du die Anlage auf 50% Output, =1,5KW, ist der Stromeingang nicht identisch kleiner, sonder vielleicht 700W.

    Das liegt daran, das die FU´s zwar flexibel steuern, aber selbst Verluste generieren die statisch sind.

    Ebenso der Internen verluste im Verdichter. Läufter der Verdichter nur mit 20% drehzahl, kommt aber hinten nichts raus.


    Am besten kannst du das an deiner WP messen. Datenlogging betreibst du ja, dann häng dir noch direkt einen Wärmezähler rein, der verwertbare Signale liefert, dann kannst du dir auf dein Model ein Diagramm rechnen/zeichnen.

    JA das wird schwer. Denn jedes bauteil in der Wp verhält sich ganz anderst bei Minimalbetrieb. Und nicht jedes Bauteil an der WP ist regelbar wie der Verdichter und Ventilator und somit nicht justierbar auf andere Betriebsparameter. (Gasgemisch, Expansionsventil, Wärmetauscher)

    :thumpsdown:

  • Denn jedes bauteil in der Wp verhält sich ganz anderst bei Minimalbetrieb.

    Genau so ist es, und deswegen kann man auch von den Daten der Verdichter nicht auf die performance der WP schließen. Die WP Hersteller haben natürlich die Daten ihrer Maschinen, aber sie werden eher selten veröffentlicht. In der WP sollen (müssen) alle Komponenten möglichst gut zusammenspielen, und das ist bei einer Leistungsregelung genau genommen unmöglich. Da heißt es dann Kompromisse eingehen.


    Neben der performance muss der Hersteller auch noch weitere Rahmenbedingungen im Auge behalten, schließlich kann er, im Gegensatz zu einem Endkunden, nicht nur eine Hütte bzw. eine Anlage betrachten, sondern er muss viele mögliche Konstellationen möglichst sicher abdecken.

    Das liegt daran, das die FU´s zwar flexibel steuern, aber selbst Verluste generieren die statisch sind.

    Das ist etwas komplizierter. Die Umrichterverluste sind nicht statisch, sie sind abhängig von der Drehzahl und Last. Diese Verluste sind aber relativ gering, und bewegen sich im einstelligen Prozentbereich. Es hängt also entscheidend davn ab, wie der Verdichter auf diese Veränderung reagiert. Würde beispielsweise die Last konstant bleiben, dann wäre der Unterschied beim Wirkungsgrad des FU zwischen 100% und 50% Drehzahl vielleicht 2% (Die Zahlen bitte nicht auf die Goldwaage legen, das hängt von so vielen Faktoren ab, die kann man hier nicht alle betrachten).


    So gesehen müsste die Effizienz bei Teillast schlechter werden, ABER jetzt kommt der Kältekreis in´s Spiel, angefangen beim Kältemittel und Verdichter, über Ventile und Wärmetauscher. Ich hatte oben nicht umsonst den Scroll herangezogen, weil sich ein Rollkolbenverdichter wieder anders verhält. Selbst die Lüfterdrehzahl für den Wärmetauscher hat einen Einfluss, so dass es mehr als nur sinnvoll ist, auch diesen Lüfter in der Drehzahl zu regeln. Am Ende erhält man dann einen höheren COP bei Teillast, wobei sich dieser pauschal nicht beziffern lässt, da spielen einfach zu viele Faktoren mit rein.

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  • Was ich letztens dazu laß, dass auch das Kältemittel eine Rolle spielt. Oder doch einfach nur weil es eine neuere Generation der WP ist.

    An einem Teilpunkt oder im Ganzen, keine Ahnung.