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Bobmann
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Beitragvon Bobmann » 10.06.2018 16:42 Uhr

Hallo,

ich beschäftige mich mit Wärmepumpen eher als Theoretiker und beschäftige mich mit der Frage, wie in einer zukünftigen Welt mit zeitlich-variablen Strompreisen eine Wärmepumpe dank flexibler Betriebsweise ihre Strombezugskosten senken (und ggf. Systemdienstleistungen für das Stromnetz bereitstellen) kann.
Zu diesem Zweck habe ich mir ein kleines Excel-Modell gebaut, dass den stündlichen Betrieb einer Wärmepumpe in Abhängigkeit der Aussentemperatur beschreibt.
Nun zu meiner Frage: ich habe kürzlich in der Literatur Hinweisegefunden, dass Wärmepumpen bei Unterschreiten der bivalenten Temperatur (also ab dem Moment, wo auch die Zusatzheizing anspringt), die Stromaufnahme der Wärmepumpe (unabhängig vom absinkenden COP) abnimmt. Kann mir jemand sagen, ob das stimmt und worauf dies zurückzuführen ist. Sind bestimmte Komponenten (Kompressor oder so?) der Wärmepumpe bei sehr niedrigen Temperaturen nur eingeschränkt einsatzfähig.

Ich bin dankbar für jegliche Hinweise.

GESBB
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Beitragvon GESBB » 11.06.2018 05:49 Uhr

Hallo,
Bobmann hat geschrieben:Zu diesem Zweck habe ich mir ein kleines Excel-Modell gebaut, dass den stündlichen Betrieb einer Wärmepumpe in Abhängigkeit der Aussentemperatur beschreibt.

Hierzu muß man auch den tatsächlichen Leistungs- und Energiebedarf für Heizung u. WW kennen.
Bobmann hat geschrieben:Nun zu meiner Frage: ich habe kürzlich in der Literatur Hinweisegefunden, dass Wärmepumpen bei Unterschreiten der bivalenten Temperatur (also ab dem Moment, wo auch die Zusatzheizing anspringt),……..

Die Mithilfe eines Heizstabes (Bivalenz) ist grundsätzlich nur bei LWP erforderlich. Bei SWP ist die Quellentemperatur relativ konstant.
http://www.gesbb-energieberatung.de/images/gesbb/waermeerzeuger/luftwaermepumpen4.png
Bobmann hat geschrieben:……..die Stromaufnahme der Wärmepumpe (unabhängig vom absinkenden COP) abnimmt.

Das hängt von der jeweiligen hersteller- u. geräteseitigen Kennlinie ab.
Bobmann hat geschrieben:Kann mir jemand sagen, ob das stimmt und worauf dies zurückzuführen ist. Sind bestimmte Komponenten (Kompressor oder so?) der Wärmepumpe bei sehr niedrigen Temperaturen nur eingeschränkt einsatzfähig.
Mit abnehmender AT sinkt die Heizleistung einer LWP, während andererseits der Leistungsbedarf ansteigt (siehe Bild).
Jede LWP ist vom Hersteller für einen definierten Einsatzbereich ausgelegt. Bei energetischen Betrachtungen ist der Energie- bzw. Leistungsanteil des Heizstabes mit zu berücksichtigen, was in den Datenblättern der Hersteller/ Geräte jedoch nicht erfolgt.
Als TGA Planer achte ich bei meinen LWP Projekten darauf, dass der Leistungsanteil eines Heizstabes möglichst gering ist (<< 1% der Jahresheizarbeit). Gut und fachgerecht dimensionierte LWP Anlagen erreichen JAZ ~ 3,5…3,8.

Um wirtschaftlich zu sein, müssen Anlagen für Heizung und WW-Bereitung fachgerecht dimensioniert werden!
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Beitragvon Bobmann » 11.06.2018 07:03 Uhr

Hallo,

vielen Dank für die schnelle Antwort. Zum besseren Verständnis noch eine Rückfrage. Sie sagen:
GESBB hat geschrieben:Mit abnehmender AT sinkt die Heizleistung einer LWP, während andererseits der Leistungsbedarf ansteigt (siehe Bild).
Jede LWP ist vom Hersteller für einen definierten Einsatzbereich ausgelegt. Bei energetischen Betrachtungen ist der Energie- bzw. Leistungsanteil des Heizstabes mit zu berücksichtigen, was in den Datenblättern der Hersteller/ Geräte jedoch nicht erfolgt.
Als TGA Planer achte ich bei meinen LWP Projekten darauf, dass der Leistungsanteil eines Heizstabes möglichst gering ist (<< 1% der Jahresheizarbeit). Gut und fachgerecht dimensionierte LWP Anlagen erreichen JAZ ~ 3,5…3,8.


Entsprechend Ihrer Abbildung geht bei Aussen-Temperaturen unterhalb der bivalenten Temperatur die Heizleistung der Wärmepumpe (ohne Berücksichtigung des Heizstabs) zurück. Wenn man dies allein auf den sich absenkenden COP zurückführen würde, müsste nach meinem Verständnis die elektrische Leistungsaufnahme konstant auf der nominalen Leistung verweilen. Ich habe jedoch Quellen gesehen, in denen auch die elektrische Leistungsaufnahme bei sehr kalten Temperaturen absinkt. Können Sie dieses Verhalten bestätigen und mir Gründe dafür nennen?
Vielen Dank im Voraus.
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Beitragvon GESBB » 11.06.2018 13:45 Uhr

Bobmann hat geschrieben:....Wenn man dies allein auf den sich absenkenden COP zurückführen würde, müsste nach meinem Verständnis die elektrische Leistungsaufnahme konstant auf der nominalen Leistung verweilen.

Was ist die nominale Leistung, z.B. hier:
http://www.gesbb-energieberatung.de/images/gesbb/waermeerzeuger/luftwaermepumpen.png
Bobmann hat geschrieben:Ich habe jedoch Quellen gesehen, in denen auch die elektrische Leistungsaufnahme bei sehr kalten Temperaturen absinkt.

Was ist mit "Quellen" gemeint?

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Beitragvon Bobmann » 11.06.2018 21:18 Uhr

Nach meinem Verständnis ist die nominale elektrische Leistungsaufnahme die maximale elektrische Leistungsaufnahme. Diese sollte erreicht werden, wenn die AT = der bivalenten Temperatur ist und die WP ihre maximale Heizleistung erbringt.
Ist das soweit richtig?

Und falls nun die AT unter die Aussentemperatur absinkt, bleibt dann die elektrische Leistungsaufnahme der WP gleich (der Heizstab sei nicht betrachtet), und lediglich die Heizleistung nimmt ab, da der COP schlecht wird?
Oder sinkt auch die elektrische Leistungsaufnahme? Ich glaube, das irgendwo mal gesehen zu haben.
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Beitragvon GESBB » 12.06.2018 07:24 Uhr

Bobmann hat geschrieben:
Bobmann hat geschrieben:…Diese sollte erreicht werden, wenn die AT = der bivalenten Temperatur ist und die WP
ihre maximale Heizleistung erbringt. Ist das soweit richtig?

Das ist falsch. Der Bivalenzpunkt ist der Schnittpunkt der thermischen Gebäudekennlinie (Verlauf der Heizlast
f(AT)mit der Heizleistungskennlinie der LWP. Die maximale Heizleistung der LWP findet man am oberen Ende
der Kennlinie (obere Einsatzgrenze).
Bobmann hat geschrieben:Oder sinkt auch die elektrische Leistungsaufnahme? Ich glaube, das irgendwo mal
gesehen zu haben.

Glauben ist meist nicht Wissen.

Bsp AEROTOP T20 (VLT 35°C):

AT(°C) Q(kW) Pe(kW) COP(-)
20 32 6,9 4,7
4 21 6,3 3,3
0 19,1 6,2 3,1
-7 16,5 5,9 2,8
-15 14 5,6 2,5

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Beitragvon energieprojekt » 12.06.2018 08:08 Uhr

Sehr schöne Aufstellung GESBB,
scheint Aerotop von Elco zu sein ?
Hier sieht man aber auch das alles unte 0°C von der Verbrauchskosten her über dem üblichen Gaspreis liegt.
Zudem wird diese Betrachtung nur mit 35 °C VL gemacht.
Bei einer Warmwasserbereitung mit Zirkulation und Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben (zb mind. 23 Std Umwälzung und Temp >60°C) sieht das Ergebnis noch ganz anders aus
Gruß Udo von www.energieprojekt.biz
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Beitragvon Bobmann » 13.06.2018 08:48 Uhr

GESBB hat geschrieben:Bsp AEROTOP T20 (VLT 35°C):

AT(°C) Q(kW) Pe(kW) COP(-)
20 32 6,9 4,7
4 21 6,3 3,3
0 19,1 6,2 3,1
-7 16,5 5,9 2,8
-15 14 5,6 2,5


Genau dieses Verhalten ist mir nciht verständlich: die elektrische Aufnahmeleistung reduziert sich mit sinkender AT. Woran liegt das?
Ich hätte angenommen, dass die WP zu einem Maximum genutzt wird, also z.B. bei -15°C statt der 5,6 kW_el weiterhin 6,9 kW_el, was bei einem COP von 2,5 dann zu Q=17,3 kW_th statt 14 kW_th führen würde.
Worin bestehen die Hindernisse für konstante Ausnutzung der verfügbaren elektrischen Leistung?
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Beitragvon GESBB » 13.06.2018 14:09 Uhr

energieprojekt hat geschrieben:...scheint Aerotop von Elco zu sein ?

Korrekt!
energieprojekt hat geschrieben:..Hier sieht man aber auch das alles unte 0°C von der Verbrauchskosten her über dem üblichen Gaspreis liegt.

Wirtschaftlich ausschlaggebend sind stets Jahresbilanzen, nicht einzelne Momentanereignisse :wink:

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Beitragvon GESBB » 13.06.2018 14:19 Uhr

Bobmann hat geschrieben:Worin bestehen die Hindernisse für konstante Ausnutzung der verfügbaren elektrischen Leistung?

Die sind sicherlich im realen Carnot-Prozess zu finden.
Für Ursachenforschung gern an die Entwicklungsabteilungen der jeweiligen Hersteller wenden!
Eine rein theoretische Betrachtung.
Ich muß als Praktiker mit dem bestmöglich auskommen, was die Hersteller dem Markt zur Verfügung stellen. Selbst das ist in unserer reinen Verkaufsgesellschaft nicht ganz einfach!

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