Wärmepumpe - Abtauvorgänge - gibt es da Optimierungspotential

[JörgWende]

• Moin,

viele werden in diesen Tagen wieder regelmässig ihre Wärmepumpe dabei beobachten wie sie Rauchsignale abgibt - ist das eine neue Kommunikationsform mit dem Hersteller?

Spass beiseite - hier mal ein Bild von meiner Anlage  - dabei werden über Open3E zwei Datenpüunkte regelmässig ausgelesen (2488 CurrentElectricalPowerConsumptionSystem und 2496 CurrentThermalCapacitySystem). Das ergibt ein schönes Mäusekino für den Betreiber ohne dass man an die Anlage gehen muss.

 Wichtiger ist aber: kann man an diesem Verhalten etwas optimieren - ich vermute mal, dass die Ingenieure unseres Lieblingsherstellers von der Technik allerhand verstehen und dies schon gemacht haben.

Aus den Kurven lese ich als Laie einen Anstieg der notwendigen Energie zur Erreichung einer bestimmten Wärmemenge heraus  - und ab einem bestimmten Zeitpunkt entscheidet die Logik, ob es Zeit ist, den Abtauvorgang einzuleiten.

Ideen, Kommentare, Meinungen ??

Ergänzende Threads:

https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Vitocal-252-A-Infos-zum-Abtauvorgan...
https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Gut-zu-wissen-die-Abtauung-von-Vito...

[PeterF60]

Danke Jörg für das Starten dieses Threads.

Ich habe leider nicht diese messtechnischen Möglichkeiten wie Du und kann wahrscheinlich nur "die Rauchsignale beobachten".

Gibt es direkt in der WP-Steuerung eigentlich Ausgabedaten zum Abtauen (Anzahl; Wann zu welcher Zeit - z.B. 11.01. Abtauvorgänge 5, 12.01. Abtauvorgänge 10; weitere Daten zu Abtauvorgängen)?

VG

[JörgWende]

Ist mir auf die Schnelle nicht bewusst, dass dies separat ausgewiesen wird.

Man könnte die Info Nachrichten zählen (Screenshot aus viguide web)

[PeterF60]

"... Man könnte die Info Nachrichten zählen (Screenshot aus viguide web) ..."

Ah, ja das ist immerhin etwas.

[JWolke]

Guten Abend

Wir dürfen seit Mitte November dem regen Treiben der Abtauvorgänge beiwohnen und ich würde mal sagen: da gibt es noch einiges an Potential. Am plakativsten dürfte der Stromverbrauch sein: -10°C = ca. 60 kWh, 5 Abtauvorgänge, davon 2 unnötig, RT= 22°C; -1°C = ca. 57 kWh , 10 Abtauvorgänge, RT=19 °C;

Potential wäre dabei in der Vermeidung unnötiger Abtauprozesse, die Nutzung des Heizkreises und nicht Ladung des 18L Puffers (spart 10 min, die dann bei erhöhter Leistung nachgeholt werden müssen, kühlt den Verdampfer nicht auf -24°C ab, senkt den Verdichterwirkungsgrad nicht ins Bodenlose aufgrund massivem Druckverhältnis), max. Lüftergeschwindigkeit erhöhen (ab 40% Verdichterleistung zwangsläufig stärkere Vereisung, da keine isotherme Verdampfung mehr möglich - vor allem mit den 10 min Stillstand der HK ein wahres Fest des Teufelskreises). Um die Ladung des Puffers mal in Strombedarf darzustellen:

Für eine errechnete Abtauenergiemenge von ca. 0,5 kWh_th wird der Puffer mit 0,66 kWh_el aufgeladen. Das allein zeigt schon ein gewisses Potential.

[JörgWende]

Interessant - die Frage wäre hier: kann bzw sollte man als Anlagenbetreiber/Besitzer da eingreifen?

[PV_13]

Hallo Peter

ich bin auch der Meinung, dass der Abtauvorgang optimiert werden muss.

Allerdings sehe ich das Hauptproblem in der langen Dauer des Abtauvorgang. Um die 0°C und 85-90% Luftfeuchtigkeit habe ich jede Stunde eine Abtauung, die ca. 15-20 Minuten dauert. Wahrend dieser Zeit kann ich nicht heizen. Da führt dazu, dass die Solltemp. nicht mehr erreicht wird und ich manuell nachregeln. (Solltemp. oder Heizkurve). Dadurch muss ich höhere Vorlauftemp. fahren und dies führt zu mehr Energieverbrauch. Letztendlich fehlen ca. 20-25% Heizenergie.

Die Energie für Aufheizung des Puffer ist meiner Meinung nach vernachlässigbar. In das Gewicht fällt dann wieder, dass die temp. des Vorlauf während des Abtauvorgang abfällt und wieder aufgeheizt werden muss.

Statt des Abtaupuffer den Heizkreis zu nehmen funktioniert auch nicht. Viessmann heizt den Puffer auf ca. 40°C auf um genügend Abtauenergie zu haben. Der Vorlauf bei einer Fussbodenheizung ist dazu viel zu kalt.

Ich habe auch das Gefühl, dass Viessmann eine Abtauung recht gut über die Temperaturdifferenz an der Ausseneinheit erkennt. Immer wenn ich bei einer Abtauung geschaut habe war der Tauscher weiss. Ich meine jedoch, dass die Abtauung zu früh stattfindet und der Tauscher auch bei einer stärkeren Vereisung genug Energie absorbieren kann.

Ob jetzt eine höhere Temp im Abtaupuffer oder eine andere Massnahme erfolgversprechend sind, kann ich nicht sagen.

Wo man hier die Stellschraube ansetzen müsste, kann am besten Viessmann sagen.

Leider vermisse ich hier in irgendeiner Form eine Feedback von Viessmann, dass man sich des Themas bewusst ist und es sich zumindest mal anschaut.

Gruss

Ralf

[JWolke]

@PV_13

heizt sie bei dir echt nur bis 40°C? Kannst du sagen, was bei dir bei der IBN in der Standorthöhe eingetragen wurde? Evtl. wird dies für die Berechnung der notwendigen Abtauenergie genutzt?

Das Problem des internen Puffers ist m.M. doch etwas größer;

Nach der Serviceanleitung wird die notwendige Wärmemenge (irgendwie) berechnet, welche derzeit zum Abtauen benötigt werden würde. Dies geschieht ungefähr alle 2s und ergibt ca. 2.100 kJ (auslesbar mit open3e). Daraus ergibt sich nach Q=m*cp*dT, dass bei 18 kg internem Puffer ca. 28 K nötig sind). Alternativ gingen auch 180 kg (HK, Puffer) bei 2,8K. Für die Abtauung würden demnach 23°C VL ausreichen, damit der Abtauprozess nicht abbricht.

Mit den 28K stellt die WP die notwendige VL ein (46 °C, da 20°C das Minimum darstellen und die Pufferladung bei VL+2K stoppt).

Leider nutzt die IDU nicht die Sensorik der ODU, so dass diese meist bis >51°C hochheizt bei 95°C Heißgas. In der Zeit wird der Verdampfer auf -24°C abgekühlt.

Nun erfolgt die Umschaltung in der ODU - ein akustisches Fest bei bis zu 18 bar Druck- und ca. 110 K Temperaturdifferenz.

Der interne Puffer wird während des Abtauvorgangs auf ca. 36 °C abgekühlt (demnach wird immer zu stark geheizt) und die Pumpe läuft mit Vollgas in den nächsten Zyklus, da das ganze (wie du ja schon schriebst) ziemlich lange dauert. Bei Abtauvorgänge alle 40 min über 13h hinweg, kann man dann nur noch hoffen, dass die Luftfeuchte draußen sinkt, um das Haus dann wieder um 3-4 K aufheizen zu können.

Alternativ würden die 3 min tatsächliche Abtauung mit 23°C+ HK-Wasser reichen - Vorausgesetzt der HK kann die 0,5 kWh bei ca. 15 kW liefern. Das dürfte auf die meisten HKreise zutreffen.

Was den Trigger bei notwendigen Abtauvorgängen anbelangt. Da würde ich sagen, dass geht recht in Ordnung - allerdings habe ich auch keinerlei Vergleichswerte. Es scheint vor allem um die Änderungsrate zu gehen. Zugleich zeigt die Grafik den Teufelskreis; Die abgerufene Leistung geht zügig in Richtung Nennleistung (Effizienz steigt), Lüfter drehen nur bis 65%, Verdampfertemperatur sinkt ab, Vereisung, Heizpause, Delta Heizenergie wächst steig an, tada: Bude kalt

Das Monitoring erfolgt mittels Modbuszähler und WMZ über eine UVRx2

Und ja...das Feedback von viessmann ( @Flo_Schneider:bitte ein Feedback zu den Abtauvorgängen ) wäre dazu extrem hilfreich;)

[PV_13]

Hallo

ich muss vielleicht sagen, dass ich die neue Vitocal 222-S mit E3 Plattform habe. Hier ist im Gegensatz zu der Vorgängergeneration eine Sensor auf der Ansaugseite und ein Sensor auf der Ausblasseite des Luftverdampfers eingebaut. Bei ca. 8K Delta wird Abtauung gestartet. Der Puffer hat 16 Liter. Bei der alten Generation gibt es den Sensor auf der Ausblasseite nicht. Dort wird die Temperatur über den Druck ermittelt.

Hier ein typischer Abtauvorgang mit API Daten. Leider bietet hier Viessmann für den Primärkreis keine Daten an, weshalb ich da nicht viel liefern kann. Es ist leider auch nicht die Stellung des 3/4 Wegeventil vorhanden, wo man die Umschaltung auf den Puffer sieht.

Ich habe mich da mit der Vorlauftemperatur getäuscht. Diese geht auf ca. 45 °C hoch. Ich gehe mal davon aus, dass die Kompressorauschaltungen für die Kältekreisumkehr notwendig sind.

Gruss

Ralf

[Alienfromearth]

Da bin ich ja froh. Bei uns zur Zeit auch alle 4-6 Stunden Abtauvorgänge. Dauert aber in der Regel keine 10 Minuten. Danach läuft auch einiges an Wasser unten raus, Anlage ist vorher auch gut vereist. Bei uns zieht die Anlage vorher Warmwasser aus dem Tank zur Erwärmung. Anlage fährt bis 60 Grad innen hoch. Daher geht das ganze recht schnell. Dafür ist aber morgens die Temperatur für das Brauchwasser entsprechend niedriger. Passt aber alles vom Gefühl her.

Durch den Pufferspeicher merke ich keine Abkühlung in den Räumen.

[PeterF60]

Sehr allgemein formuliert:

Das hier berichtete Abtauverhalten der verschiedenen WPs scheint ja sehr unterschiedlich zu sein. Liegt das an den unterschiedlichen WPs selbst oder sind da (auch) dafür ausschlaggebende Steuerungseinstellparameter unterschiedlich gesetzt. Falls ja, könnte man hier ja Anpassungen vornehmen, die natürlich insgesamt zu einem energieeffizienteren Betrieb führen sollen, ohne dass da Probleme entstehen.

VG, PeterF60

[PeterF60]

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@JörgWende  schrieb:

Ist mir auf die Schnelle nicht bewusst, dass dies separat ausgewiesen wird.

Man könnte die Info Nachrichten zählen (Screenshot aus viguide web)

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Bei unserer WP VitoCal 222-S erscheint im Ergebnisprotokoll leider nichts zu Abtauvorgängen, obwohl ich gesehen habe, dass es sie gab.

[PV_13]

Hallo Peter

ich gehe davon aus, dass der Abtauvorgang modellspezifisch programmiert ist. Die 250/252-A haben eine grösser Fläche die vereisen kann, als zum Bsp. meine neue 222-S mit Onebase und brauchen mehr Energie. Ausserdem wird bei einer 200-A der Kompressor nicht abgeschaltet sondern direkt die Umkehr gemacht.

Richtigerweise müsste Viessmann die spezifizierte Abtaufunktion und umgesetzten Algorithmen in einer Klimakammer unter verschiedenen klimatischen Verhältnissen und Betriebszuständen testen und dann die SW gemäss der Ergebnisse anpassen. Nächste Schritt wäre die vielen Daten, die sie in ihre Cloud laden entsprechend auswerten und dann ein Feintuning vornehmen. Das ist ein mühsamer und langer Iterationsprozess. 

Ob dies alles Viessmann macht weiss ich nicht oder man sich auf Simulationen verlässt, die nicht immer die Realität abbilden.

Kommt hinzu, dass je älter das Modell man die Softwarewartung im Minimum betreiben wird.

Als einzige Chance sehe ich, dass es entsprechende Parameter gibt, über die man das Abtauverhalten steuern könnte. 

Aber hier hat man den Endkunden bei der Onebase gegenüber den alten Modellen, die eine 2. Codierebene haben, jeglichen Optimierungsmöglichkeiten beraubt, weil man einfach die einfachsten Sachen nicht einstellen kann.

Gruss

Ralf

[Awot252]

Hier dauert der Abtauvorgang 15-20 Minuten bis wieder die Heizkreise entsprechend bedient werden.

Die WP pumpt heißes Wasser aktiv über die HK2 FBH Pumpe in den FBH Kreis, dadurch verzögert sich zusätzlich der Abtauvorgang und die Aufheizzeit. Die App und Viguide zeigen, dass die Pumpe aus ist, ist aber tatsächlich an. Nur Probleme mit der WP. Gestern ist sie dann ausgefallen und macht seitdem Zicken, Fehler A91. Es war ganz sicher nicht zu kalt.

[Awot252]

Wie lange dauert der Abtauvorgang bei Dir?

[JörgWende]

PS: Ich habe Viessmann mal gebeten etwas aktiver und offensiver zu kommunizieren - es kann ja nicht sein, dass wir hier uns z.B. gegenseitig zusammensuchen, welche Funktionen im neuesten Firmware Release sind.

https://www.viessmann-community.com/t5/Waermepumpe-Hybridsysteme/Lieber-Lieblingshersteller-eine-kle...

[Awot252]

Da wird es nur ausweichende Antworten geben, wenn es überhaupt eine Antwort gibt. Auf meine Threads gibts meistens keine Antwort mehr von Viessmann, stelle zu unbequeme Fragen. 😉

[JWolke]

@Awot252 

Probleme, wo man nur hinschaut! Da gebe ich dir absolut recht. In Bezug auf den Titel des Threads, wäre es absolut wünschenswert, wenn man mal zur richtigen Optimierung kommen würde, doch derzeit ist es eher die grundlegende Funktionsfähigkeit her- und sicherstellen! 
Ist die zweite Pumpe eigentlich wirklich an oder wird sie „nur“ durchströmt? Bei Zweiterem würde der Rückkanal des PWM ebenfalls ein „an“ anzeigen, jedoch wäre dies Softwareseitig nicht korrigierbar. Hast du die Möglichkeit mal ne Strommesszange an das Stromkabel (einzelne Ader) der Pumpe zu hängen?

[Awot252]

Die Pumpe ist definitiv an, da braucht man nix messen, haben auch andere User hier das Problem.

[JWolke]

@Awot252 

Dann bleiben nur noch "2,5" Optionen:

Das Steuersignal wird falsch ausgewertet/gesendet:

Die App meldet "Aus", da PWM auf Minimum gesetzt wurde (und nicht auf Hand Aus oder mittels Relais Stromlosschalten) und checkt nicht, ob das Rücksignal noch etwas liefert.

Wenn bei dir ne Grundfos drin ist, muss das PWM-Siganl auf Minimum <5 stehen, da zwischen 5 und 10 die Pumpe in einen Hysteresehochlauf geht (bzw. da Heizungs-PWM: Stellgröße > 95: AUS; 90-95: Hysterese an; <90 - 10 Regelbereich; <10: Maximum).

Schau mal im Servicebereich - Heizkreiseinstellungen, ob die Pumpem mit PWM_min auf 0-5 stehen; ansonsten umstellen.

Ansonsten gehts tatsächlich nur per Update, da dann beim Abtauvorgang die PID-Regelung manuell überbrückt wird ("HAND AUS)". Wenn da dann 10/20 % hinterlegt sind, bliebe nur noch die Zwischenschaltung eines Relais, gesteuert vom RasPI: Stromlos geschlossen und wenn Abtauvorgang registriert wird Pumpe vom Strom trennen; Alternativ mit Thermoschalter und 12 V Steuerspannung fürs Relais

Implementierung PID verkehrt:

Grundfos-PWM läuft invertiert: Stellgröße 100 = Pumpe AUS; Wäre nur mittels Update behebbar; Und der Regler arbeitet nicht Invertiert (jedoch unwahrscheinlich, wenn die Regelung sonst klappt)

Edit:

mir kam noch eine dritte Möglichkeit in den Sinn: Wenn der Regler AUS sagt, wird (warum auch immer) der PWM-Controller der Betroffenen Pumpe ausgeschaltet. Die Grundfos hat nen fallback-Modus: Wenn das PWM-Signal ausfällt, wird mit der zuvor eingestellten Standardstufe agiert - meist dp-1. Erkennbar wäre dies, wenn die WP in den Abtaumodus wechselt und das Licht der 2. HK-Pumpe dauerhaft leuchtet (und nicht mehr blinkt)

[Alienfromearth]

8-10 Minuten. Wir haben aber einen Pufferspeicher. Vielleicht geht es deswegen schneller?

Im Moment alle 2-4 Stunden, je nach Heizlast ein Abtauvorgang.

[Awot252]

Hier mittlerweile fast jede Stunde, dauert dann bis zu 35 Minuten bis Vorlaufsoll fast erreicht ist.

[Awot252]

Hier ist ne Grundfos drin, aber mit Softwarestand 2323 kann ich da nichts dran ändern.

Mir ist bekannt, dass bei anderen Usern die Steuerungsplatine, die Pumpe und ein elektronisch gesteuertes Sperrventil eingebaut wurde, um das Problem zu beheben.

[Alienfromearth]

Verstehe ich nicht, bin aber auch kein ausgebildeter Techniker, mein Wissen alles von Dr. Google.

Bei unserer Anlage schaltet dieses 3/4 Wegeventil um auf Innen Kreislauf. Lüfter drehen hoch und dann geht es in 5 Minuten von 39 Grad auf 60 Grad. Zusatzheizung bleibt angeblich aus. Dann zischt es und kurz darauf läuft das abgetaute Wasser schön heraus. Das Schönste ist die Wasserwolke wenn der Lüfter wieder anspringt.

Ich mache mir nur Gedanken dass dieses System nur keinen defekt bekommen darf. Dann funktioniert auch kein Notbetrieb mehr.

Wir hatten ganz am Anfang der Heizperiode einen Defekt. Und zwar ist in diesem Wegeventil eine Art Schiffchen unterwegs, welches die Zugänge öffnet und schließt. Dies hing fest. Wurde vom Techniker durch leichtes anklopfen wieder in Schwung gebracht, seitdem alles tadellos.

Hast Du denn die exakt gleiche Anlage?

[JWolke]

@Awot252 

Doch, doch;) Die Einstellungen der 2. HK-Pumpe waren sogar schon vor dem 2323 drin: Service-->Systemeinstellungen? (oder so ähnlich)-->HK-Einstellungen-->Pumpeneinstellungen (3 Zeilen Min/Max/Standard): Sollte auf 0, 100, X stehen, da sonst die minimale Drhezahl bei 10 % Pumpenleistung festhängt. Ansosnten muss es blinken. Vielleicht wurde die auch tatsächlich nicht mit PWM angesteuert, sondern läuft über Relaisschaltung mit der HK1-Pumpe mit. Das wäre dann ein richtig grober Schnitzer. Denn die Primär-HK ist auf jeden Fall mit PWM gesteuert - und wenn das bei der zweiten fehlt, dann läuft die halt immer (außer der Strom der ersten Primär HK-Pumpe geht aus. Aber dank 0% PWM ist da eigentlich nicht nötig. Sollte man dennoch machen, da das PWM-Signal auch mal wegdriften kann. Daher lauen unsere eigentlichen HK-Pumpen auch über Relais und PWM; Wenn PWM = 0, dann auch Strom aus (spart außerdem Standy-by-Verluste)

Mit dem 2323 ist die Primär-HK-Pumpe (unter Systemeinstellungen-->Allgemein) hinzugekommen.

Aber verwunderlicher finde ich hingegen die 35 min...mich würde dazu mal interessieren, ob du Messdaten (Aufheizdauer, vor allem Wärmeleistung!) vor deinem update auf 2323 hast. Ich habe nämlich den leisen Verdacht, dass die Änderungen des Kältekreises "etwas" umfangreicher und schwerwiegender waren, als von Viessmann (nicht) kommuniziert.

Bei uns stellt sich nämlich folgendes dar:

Vor dem Update realisierte der Sekundärkreis Spreizungen von 4K, will heißen, dass die Verdichterleistung angehoben wurde, bis zu einer maximalen Spreizung von 4K. Das ergibt nach dot_Q=dot_L*c_p*dT eine maximale Heizleistung im Heizbetrieb von 9.512 W = 2050 L/h * 1,16 Wh/(K*L)*4 K. Nach dem Update sinds nur noch 3 und damit maximal 7.134 W. Ja nach "Laune" können auch mal 3,3 K relisiert werden, aber mehr als 7,5 kW macht die Pumpe nicht mehr.

Zusätzlich läuft die Entspannung ehemals auf dT_(Luft - Verdampfereintritt) = 3K. Jetzt sind es 5K. Neben der Tatsache, dass die Regelung diese ehemals 4 K erst ab 1.600 L/h einzuhalten versuchte, beschleicht mich das Gefühl, dass der Kältekreis überraschend viele Ähnlichkeiten zur Lambda aufweist - zeitlicher Korrellation der Erscheinung (auch die größeren 16 kW - Maschinen), 3 K Differenz, 4 K Spreizung (m.W. Standardeintellung im Lambdakätekreis), CAN!, Lambda dot_V_min: 1.600 L/h...alles Stand der Technik, daher nichts Ungewöhnliches oder gar was Hieb und Stichfestes. Aber mit dem Verkauf der WP-Sparte durch Viessmann an amerikanische Hersteller, sind evtl.!!! die Lizenzgebühren seitens der neuen Eigentümer als zu hoch angesehen wurden.

Und wenn man einem Kältekreisprogrammierer sagt: geh weg von 3 K aber JAZ darf maximal um X% steigen, kann dieser nur die Spreizung verkleinern (check), den Abtauprozess früher beenden (check; ehemals >37°C, jetzt ca. 31°C) und vielleicht ein bisschen was am Verdichterkennfeld einstellen. Die resultierende Heizleistungsverkleinerung kommt dem zu Gute, da die VL länger niedrig bleibt...leider auch die Raumtemperatur.

Denn ein groß ausgerolltes Update nur wegen 6-7 Optionen mehr im Servicemenü?!