Effizienz

[wicher]

Hat die Himmelsrichtung des Aufstellortes (Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung Auswirkung auf die Effizienz einer Vitocal 150-A?

[gwynlavin]

Hallo Wicher!

Ja! Die Effizienz wird durch die Differenz der erzeugten Temperatur zum Wärmemedium beeinflußt. Du kannst die Abhängigkeit genau in den Graphen des Planungshandbuch deiner WP finden. Natürlich ist ein Aufstellort, der länger und mehr von der Sonne beschienen wird insgesamt wärmer und damit für die Wärmeerzeugung der WP effizienter.

Daher ist es bei LW-WPs auch vorteilhaft die Heizung und WW-Erzeugung soweit möglich in die warmen Tageszeiten zu verschieben.

Umgekehrt ist ein warmer Standort nachteilig wenn die WP im Sommer im Kühlbetrieb läuft.

Gruß Gwyn

[wicher]

Kühlung ist irrelevant. Wie reagiert die Ausseneinheit Vitocal 150-A auf direkte Sonneneinstrahlung im Sommer über mehrere Stunden (Angabe im Datenblatt "Temp max 40°C")?

[wicher]

Temperaturbeständigkeit der Bauteile in der Ausseneinheit?

[Flo_Schneider]

Hallo wicher,

bezüglich der Bauteile brauchst du dir keine Gedanken machen, was den Aufstellort der Außeneinheit betrifft. Wichtig ist, dass die Anlage nicht gegen die Hauptwindrichtung oder mit der Ausblasseite zur Hauswand installiert wird. Durch die Aufstellung mit dauerhafter direkter Sonneneinstrahlung, kann es passieren, dass die Primärtemperaturen (Lufteintritt) höher sind, als die Außentemperatur im Schatten und somit ggf. ein Betrieb aufgrund zu hoher Temperaturen eingestellt wird. Was im Sommer ein Nachteil ist, ist im Winter wiederum ein Vorteil, da dies auch bei der Abtauung unterstützt. 

Viele Grüße
Flo

[wicher]

Warum ist das so? Meint "Außentemperatur im Schatten" die Temp am Aussentemp-fühler? Wieso schaltet dann das Gerät ab?

[Flo_Schneider]

Nein, da geht es um die Lufteintrittstemperatur, welche höher ist, wenn das Gerät in direkter Sonneneinstrahlung steht. 

Viele Grüße
Flo

[qwert089]

@wicher 

Wenn die Sonne direkt darauf scheint, kann es im Sommer passieren, dass sie kein WW mit dem Verdichter macht, wenn es ihr zu heiß ist.

VG 

[wicher]

Warum ist das so?

[ml_2]

In der Anlage befinden sich Bauteile die nur innerhalb ihrer Spezifikationen betrieben werden dürfen. Um diese zu schützen, wird ab einer bestimmten Temperatur der Verdichter nicht mehr angesteuert. Es wäre auch keine gute Idee andere elektrische Geräte, z.B. Smartphones, in der prallen Sonne liegen zu lassen. Durch das Gehäuse der WP sind zwar die Bauteile vor der direkten Einstrahlung geschützt, es kann dennoch zu warm für diese werden.

Für die Effizenz der WP ist die Lufttemperatur und  -feuchtigkeit entscheidend und nicht die Temperatur des Gehäuses. In meinem Fall konnte ich noch keine großen Unterschiede, max. 1-3 Grad, zwischen der Sonnenseite und der der Sonne abgewandten Seite unseres Hauses messen. Im Winter oder bei bewölktem Himmel ist der Unterschied in der Regel bei 0 Grad.

[qwert089]

Die Komponenten des Kältekreise sind auf eine bestimmte max. Leistung und Kältemittelstrom  ausgelegt.

Mit steigender Außentemperatur steigt die  Leistung der  WP.

Irgendwann kann das Expansionsventil gar nicht mehr so viel Kältemittel einspritzen um nach dem Verdampfer nicht zu weit überhitzt zu sein.

Der  Verdichter ist Sauggas gekühlt und bekäme dann nicht mehr genügend Kühlung.

Auch der Verflüssiger wäre  für diese Heizleistung zu klein und selbst bei min. Modulation könnte es zur Hochdruckstörung kommen.

Der Verdampfer sollte auch nicht wärmer als der Verflüssiger sein, sonst hat man am Expansionsventil  keine Druckdifferenz und es spritzt überhaupt kein Kältemittel ein.

Vielleicht kann Flo noch mehr dazu schreiben.

VG

[gwynlavin]

@qwert089Super Erklärung der Pysikalischen Prozesse im Kältekreis. Danke

@ml_2ich weiß nicht in welchem Stadt- oder Land-Microklima  du Wohnst, aber bei mir sind die unterschiede zwischen Sonnen- und Schatten-Seite deutlich über 3K. Der Unterschied fängt Morgens um 10 Uhr auf der Ostseite mit 2-3K an sobald die Sonne über den Berg gestiegen ist und erreicht am späten Nachmittag auf der West-Seite mit mehr als 5K seinen Höhepunkt, wobie die derzeit fehlende Begrünung sicher einen Beitrag leistet.

Meiner Meinung nach macht eine gezielte Positionierung und Zeitliche Steuerung einer LW-WP daher durchaus Sinn, wobei ich auf Grund der zunehmenden Bedeutung einer Kühlfähigkeit dem Standort im Norden den Vorzug geben würde.

Gruß Gwyn

[ml_2]

@gwynlavin Wie wurde die Temperatur gemessen? Die Temperatur der Luft ist entscheidend. Ich messe bei mir gerade einen Unterschied von 0 Grad. An beiden Messpunkten habe ich eine Windgeschwindigkeit von ca. 1-3km/h. Messe ich auf der Sonnenseite an einem windgeschützten Ort, ohne Luftbewegung, sind es 3 Grad Differenz. Da die Wärmepumpe allerdings die Luft bewegt und es damit auch zu einem Austausch/Abkühlung der Luft kommt, wird sich diese Differenz auch in kurzer Zeit wieder gegen 0 bewegen. Wichtig ist bei der Aufstellung auch zu beachten, dass es nicht zu einem thermischen Kurzschluss.kommt.

Eine zeitlich Steuerung ist durchaus sinnvoll, Dieser ist auch durch die persönlichen Anforderungen nicht beliebig zu realisieren.

Eine einmalige Bereitung des Warmwassers am Nachmittag wäre bei uns z.B. nicht sinnvoll, da zwei der Familienmitglieder in der Regel abends nach dem Sport duschen. Dann haben die anderen morgens ein Problem

[gwynlavin]

@ml_2da ich eine Sole-WP habe, wird bei mir die Luft natürlich nicht von der WP beeinflußt, sprich abgekühlt oder zusätzlich aufgewärmt.

Im Osten mag am Morgen die windgeschütze Hof-/Kessellage ein Rolle spielen, dass sich die Luft besonders schnell aufwärmt, während die Nacht-kühlen Steine den Westen noch nachkühlen.

Am Nachmittag kühlt die Ostseite durch den Schatten und das Grün aber auch wieder schneller ab, whärend sich die nakten Steine auf der Westseite durch ihre erhöhte und exponierte Lage ungemein aufheizen.

Vermutlich ist das Mikroklima wirklich viel entscheidener für die Luft-Temperaturen und den Wirkungsgrad als die Himmelsrichtung.

Gruß Gwyn

[ml_2]

@gwynlavin : Überschlägig kann man bei einer Luft-/Wasserwärmepumpe von einem Verhältnis von etwa 300 von der Luftmenge zur Heizleistung in kWh ausgehen. D.h. für 10kWh benötigt man also etwa 3000cbm/h. Hier spielen dann auch noch die Luftfeuchtigkeit, Höhe des Standorts und die Temperatur eine Rolle.

Für das Aufheizen eines 300l Speichers von 50 auf 55 Grad werden ca. 1,75kWh benötigt. Das sind dann 525cbm, das entspricht etwa dem Volumen eines Reihenhauses. Meine Wärmepumpe benötigt ca. 15 Minuten in der diese Luftmenge durch die WP befördert und abgekühlt wird. Da spielt das Mikroklima keine wirklich große Rolle.

[gwynlavin]

Da spielt das Mikroklima keine wirklich große Rolle.

Ganz im Gegenteil. Jeder Wärmeaustausch über die WP wirkt auf das Microklima des Außengerätes zurück. Es wäre aber wirklich sehr interessant zu wissen wie viel "frische" Luft wirklich in einer Stunde abhängig von den Aufstellort durch das Außengerät gezogen werden. Ich kann nur mit Sicherheit sagen, dass es bei 10kW ohne Wind sicher keine 3000m³/h sind.

Gruß Gwyn

[ml_2]

Siehe z.B.: https://www.waermepumpe-reparatur.de/waermepumpe-waermequelle-luft-luftwaermepumpe-split-luft-wasser...

Oder auch selber nährungsweise rechnen:

Um 1 m³  Luft um 1 °C zu erwärmen, ist eine Wärmemenge von ca. 1.200 Joule bzw. 0,33Wh erforderlich (spezifische Wärmekapazität).

Geht man von einer Temperaturdiffernz von 7 Grad der Luft beim Durchgang durch den Verdampfer aus, sind es für 10kWh 4300cbm. Das ist nur überschlägig, für eine normale Luftfeuchte und eine mittlere Temperatur.

[gwynlavin]

@ml_2der Link beinhaltet keinerlei information darüber wie effektiv eine LW-WP ihr Wärmereservoir ausschöpft. Bei ausreichendem Wind ist das sicher der Fall, aber an einem Windgeschützten Standort ist es auch gut möglich, dass eine WP immer die selben 200m³ Luft umwälzt - natürlich nehmen diese 200m³ wiederum von ihrer Nachbarschaft Energie auf, aber trotzdem hat entsprechendes Umwälzen sicher einen negativen Einfluß.

Ich hab dazu leider noch nie etwas gesehen, obwohl der Effekt sicher nicht unerheblich ist.

Gruß Gwyn

[ml_2]

Dieser Effekt nennt sich dann thermischer Kurzschluss und ist zu vermeiden, da er die Effizienz (COP, JAZ) der Luftwärmepumpe massiv verschlechtert.

Unter dem Suchbegriff "thermischer Kurzschluss Wärmepumpe" findet man viele Hinweise im Internet. Der Wind kann für die Effizienz negativ und positiv sein. Als negatives Beispiel sei z.B. der Effekt genannt wenn der Wind aus der Ausblasrichtung kommt. Dann kann der Luftstrom deutlich abnehmen und auch ein leichter thermischer Kurzschluss entstehen.

[gwynlavin]

Hallo @ml_2!

Ja, genau darum geht es. Eine LW-WP steht nicht unter optimalen Bedingungen in einem Windkanal. In Realität wird immer ein "thermischer Kurzschluss" auftreten, auch wenn ich den Begriff hier etwas hoch gegriffen finde. Die Abluft wird sich aber immer irgendwie mit der Zuluft mischen und die Effizienz verschlechtern.

Die Frage von Beginn an war, mit welchem Faktor dieses Effekt unter Windstille auf den Windkanalfall anzurechnen ist, der so schön für alle Berechnungen herangezogen. Das Gegenwind sicher kontraproduktiv ist weil er den Luftfluß am Wärmetauscher unterbindet ist klar, dagegen wirken sich selbst leichte Querwinde sicher positiv auf die Effizienz aus.

Die Kernfrage ist halt wie stark diese Effekte sind. Ist der Einfluß des Aufstellort am Ende nur ±5% oder ±50%.

Gruß Gwyn

[ml_2]

Die Frage kann man bestenfalls mit einer Simulation der örtlichen Begebenheiten beantworten. 

Wenn sie die WP in eine geschlossene Gartenhütte stellen, liefert die Wärmepumpe nach kurzer Zeit bestenfalls noch die Wärme die durch die Wärmequellen in der Gartenhütte, wie z.B. den Verdichter, erzeugt wird. 🙂

Auf dem freien Feld und Windstille, oder Wind nicht aus der Ausblasrichtung, hätte die LWP den besten COP. 

Man sollte sich an die Empfehlungen der Hersteller halten und auf die Erfahrung des Fachbetriebs.