Wirkungsgrad / Leistung bei Wärmepumpen messen. COP etc.

[Silvio]

Es soll hier um Messung und Berechnung der Wirkungsgrade / COPs von Wärmepumpe gehen. Wie viele von euch, bin auch ich vom Thema angetan. Ich habe zum Sammeln von Erfahrung und aus Interesse eine mobile Klimaanlage für ich zum Testobjekt der Wahl erklärt und versuche die Grundparameter einer solchen Wärmepumpe zu "erforschen". Ich habe den Luftwärmetauscher für die Kaltluft durch eine Kühlschlange ersetzt und kühle damit Kühlwasser in einem isolierten Gefäß herunter. Das Kühlwasser wird mit einem Quirl umgerührt, damit das Kühlwasser möglichst überall die gleiche Temperatur hat. Ich nutze R290 statt dem originalem R407c.
Gestern ist mir die Aufnahme einer Temperaturkurve gelungen. Die gesamte Wärmekapazität aus Kühlwasser und Gefäß habe ich mit 16.3 kJ/K abgeschätzt und kann anhand der zeitlichen Ableitung der Temperatur auf die Kühlleistung schließen.

Es ist mir vieles noch unklar.
P1. Der Temperatursprung muss ein Elektronikproblem sein.
Bei P2 began sich Eis im Kühlwasser zubilden
bei 2100 s (P3) habe ich die Kühlung ausgeschaltet.

Bei ca. 5 Grad habe ich das größte Temperaturgefälle, was so ca. 1 kW Kühlleistung sein sollte.
Der Kompresser zieht ca. 400 W.
Die gesamte Performance ist auf Grund der niedrigen Temperaturdifferenz wohl eher so naja
Wie schätzt/messt ihr die Performance eurer Wärmepumpen ab? Egal, ob zum Heizen oder Kühlen.

[Ollie Garch]

Bei 4° spielt wohl eher das H2O selbst hinein:
https://de.wikipedia.org/wiki/Dichteanomalie

Schuss ins Blaue: Kristallisationswärme wird frei.

[PlusistMinus]

Unsere Panasonic Aquarea hat zwei Stromanschlüsse, Hauptanschluss und separat den 3kW Heizstab. Die sind über geeichte Hutschienenstromzähler von Eltako angeschlossen. Die Wärmemenge messe ich mit einem Qn 2,5 Wärmemengenzähler, natürlich auch geeicht. Damit sollte man recht exakte COP-Werte bestimmen können.

Wie man das bei einem Klimagerät macht, das Wärme als Luftstrom abgibt, weiß ich nicht.

[Silvio]

Bei 4° spielt wohl eher das H2O selbst hinein:

Schwer zu sagen. Ich würde meinen: Dichteanomalie != Wärmekapazitätanomalie
Bei meiner Messung war es vor diesem Zeitpunkt das Einschwingen der ganzen Maschine.

Schuss ins Blaue: Kristallisationswärme wird frei.

Ja, vielleicht.

.. Hutschienenstromzähler .. Qn 2,5 Wärmemengenzähler.. exakte COP-Werte ...

Schön, dass du es tatsächlich misst. Was hast du für COP-Werte und bei welchen Temperaturdifferenzen? Weißt du das?

[ferdimh]

Ich überschlage gerade mal:
1000W Kälte + 400W elektrisch sind 1400W Wärme. Damit hats einen COP von 1400/400=3,5.
Das klingt doch garnicht mal so schlecht.

Ich gebe aber zu bedenken, dass das "Wasser" offensichtlich Frostschutz enthalten hat. Hast du die dadurch reduzierte Wärmekapazität berücksichtigt?

[Silvio]

Ich überschlage gerade mal:
1000W Kälte + 400W elektrisch sind 1400W Wärme. Damit hats einen COP von 1400/400=3,5.
Das klingt doch garnicht mal so schlecht.

Ja, dachte ich auch erst, aber die Temperaturdifferenz war leider nicht so hoch. Ich betrieb es draußen. 17 Grad Lufttemperatur (Verflüssigungstemperatur weiß ich nicht) und bei Kühlwasser 5 Grad halt nicht so dolle viel Differenz.
Ich habe ein Diagramm gefunden (https://oemof-thermal.readthedocs.io/en ... llers.html), COP sagt nicht so viel ohne Temeraturdifferenz habe ich daraus gelernt.

Ich gebe aber zu bedenken, dass das "Wasser" offensichtlich Frostschutz enthalten hat. Hast du die dadurch reduzierte Wärmekapazität berücksichtigt?

Guter Einwand. Ich habe es mehr oder weniger gut berücksichtigt. Auch die Kapazität vom Stahltopf als Reservoire. Leider habe ich vergessen ihn zu wiegen, vor dem Einschäumen. Also nur geschätzt.

[MatthiasK]

Ich bin gerade dabei, eine Wärmepumpe einzubauen. Natürlich will ich da auch alles rummessen, was geht. Die Wärmepumpe hat einen integrierten Durchflusssensor und Temperatursensoren. Diese sollen sich per Modbus TCP abfragen lassen - behauptet zumindest die Anleitung. Damit wäre die Leistungsmessung auf der Wasser-Seite schon fertig.
Aber wie messe ich die Leistung auf der elektrischen Seite? Gibt es Stromwandler mit 4-20mA-Schnittstelle?
Ich habe vorerst mal eine Leitungsschleife zum Nachrüsten von irgendwelcher Messtechnik vorgesehen.

[Alexander470815]

Ich würde wohl einen Stromzähler dazwischen bauen mit Modbus Schnittstelle. z.B. einen SDM72DM-V2 oder sowas.
Oder halt ein Netz Analysator ala Janitza, die sollte es auch mit Modbus TCP geben.
Stromwandler alleine bringt nicht so viel da man davon ja noch nicht die Wirkleistung gemessen hat.

[PlusistMinus]

Wir haben die Wärmepumpe noch nicht lange in Betrieb. Ende September war es ja mal ziemlich kalt, da haben wir eine Woche geheizt und Warmwasser gemacht mit COP von zusammen 4,3-6,4, je nach WW-Anteil. Seit Anfang Oktober nur noch WW 1x pro Tag am Nachmittag manuell den 185l-Speicher auf 47°C auf mittlerer Höhe geheizt mit COP von 2,3 bis 4,0. Die Werte werden immer vom Standbyverbrauch von ca. 10W runtergezogen, die ich nicht separat erfasst habe. Also Standby für meistens ca. 24h plus 1x WW nach Bedarf aufwärmen. Eigentlich ist der COP egal, entscheidend ist der Stromverbrauch. Das waren im Schnitt 1,1 kWh Stom pro Tag für 1-2x Duschen, Händewaschen, Bisschen Abwasch und die Spülmaschine an der WW-Leitung.
Also COP ca. 5,5 fürs Heizen, 3,0 für WW und 10W Standby.
Heizen bei durchschnittlich 10°C, WW bei durchschnittlich 14°C.
Da dort nur noch die Heizkörperlüfter mit moderatem Stromverbrauch hinzukommen, gehe ich von einen sehr zufriedenstellenden Energieverbrauch aus. Die Anlage ist auch kompakt und unkompliziert, was mit sehr gut gefällt.

Bei Vergleichen mit Heizkesseln muss man im Auge behalten, dass die ja auch einen Wirkungsgrad <100% haben, der meist unbekannt ist (oft ziemlich schlecht) und dass sie neben Öl oder Gas auch Strom verbrauchen.

[ferdimh]

Für die geringe Temperaturdifferenz ist so ein "niedriger" COP schlecht. Aber die Konstruktion ist nirgendwo für solche Temperaturdifferenzen ausgelegt, sondern eher für 5/35°.
Der Kompressor bewegt so viel Kältemittel, wie er bei einem Druck, der ca. 50° entspricht, sicher fördern kann. Diesen Druck haben wir aber auf der Hochdruckseite jetzt nicht, also wird weniger Kältemittel bewegt (oder es wird der Druck auf der Hochdruckseite künstlich hochgehalten).

Daraus folgt, dass der Kompressor im besten Fall mit einem Bruchteil seiner Leistung arbeitet, oder gegen unnötig hohen Druck ankämpfen muss. In beiden Fällen ist die Anlage nicht so effizient, wie sie sein könnte.

Eine intelligentere Regelung könnte das evlt. verbessern, aber die hat die Büchse nicht. Der Austausch des Kältemittels und die Tatsache, dass das kein Neugerät der höchsten Effizienzklasse gewesen sein wird, tun ihr Übriges.
Also ja, da geht sicher noch was, aber gerade die sehr hohen COP bei geringen Temperaturdifferenzen sind schwer erreichbar, weil eben am Ende entweder viel Kältemittel bewegt werden muss (bei entsprechend viel Wärmeumsatz und damit vergleichsweise schlechtem Wärmeübergang an den Wärmetauschern) oder der Kompressor bei Teillast (und gleichzeitig hoher Drehzahl) effizient laufen muss.

Außerdem würde ich das Experiment mit einer Heizung wiederholen. Ich vermute, dass in einem statischen Betriebspunkt noch etwas mehr rauszuholen ist. Es wird auch noch Wärme von außen in den Prüfeimer sickern, die den scheinbaren COP verschlechtert. Wirkungen diverser Isolierungen lassen sich auch im statischen Betrieb besser ermitteln.

[Silvio]

Guten Morgen und danke für alle Antworten.
ferdimh, ich habe deinen Beitrag mehrmals gelesen. Ich denke auch, dass der Kompressor in Teillast läuft. Deine Erklärung mit der Hochdruckseite habe ich noch nicht 100%ig verstanden. Ich habe für mich eine Erklärung für die Niederdruckseite. Vielleicht gleichen unsere Erklärungen, weil sie zusammenhängen.

Der Kompressor versucht einen konstanten Volumenstrom anzusaugen (Drehzahl x Ansaugvolumen der Scroll-Schnecke). Ist der Ansaugdruck niedrig, wird wenig gefördert (Extremfall Vakuum->Null Förderung). Ist der Ansaugdruck hoch, wird viel gefördert. Wird viel gefördert, so wird auch viel verflüssigt -> hohe Leistung. Grund für die niedrige Leistung in meinem Testaufbau könnte daher sein:
In meinem Testaufbau ist der Ansaugdruck viel niedriger als auf dem Typenschild (Typenschild : 6 Bar, was 1.5..+8 Grad bei R407c entspricht) angegeben. Mein Testaufbau geht ja vielweiterrunter, und der Ansaugdruck damit auch. Die Druckkurven von R290 vs R407c sind sehr ähnlich. Dichte von den Gasen ist auch sehr unterschiedlich, Verdampfungsenergie auch. Das gleicht sich aber einigermaßen aus. Die Viskositäten sind bestimmt auch unterschiedlich und die Dichte von der Flüssigphase auch. Die Kapilare ist die gleiche. Man sieht, es ist alles anders als der Hersteller es wollte.

Bringt der Einsatz eine elektronischen Ventils anstatt der Kapillare etwas? Ich habe aus geschlachteten Klimaanlagen welche.

Die Idee mit der statischen Leistungsmessung gefällt mir gut. Wenn man die Heizleistung so eingestellt kriegt, dass die Temperatur konstant bleibt, kann man die Kälteleistung direkt ablesen (Heiz- und Kälteleistung sind dann gleich)

PS: Der Kompressor nutzt einen Kondensatormotor man weiß ja, was das für den Wirungsgrad heißt, besonders bei Teillast.

[Alexander470815]

(Drehzahl x Ansaugvolumen der Scroll-Schnecke).

Ziemlich sicher ist das ein Rollkolben Verdichter, ändert aber nichts für die Betrachtung.

Bringt der Einsatz eine elektronischen Ventils anstatt der Kapillare etwas? Ich habe aus geschlachteten Klimaanlagen welche.

Das bringt auf jeden Fall etwas.
Im Idealfall regelt man die Überhitzung dann mittels Daten eines Drucktransmitters und eines Temperaturfühlers.
Mehrere Temperaturfühler geht auch aber dann muss man etwas mehr Grips in die Software stecken.
Ein Arduino und ein ULN2003A reicht dafür ohne Probleme.
Die Ventile werden unipolar im Halbschritt gesteuert, die Ansteuerung muss man noch 0,1-1sek halten, üblich sind 30-90PPS.
Für die Dusch Wärmepumpe auf dem Treffen habe ich sowas auch gebaut.

[Silvio]

..
Ein Arduino und ein ULN2003A reicht dafür ohne Probleme.
Die Ventile werden unipolar im Halbschritt gesteuert, die Ansteuerung muss man noch 0,1-1sek halten, üblich sind 30-90PPS.

Genau so habe ich das auch verstanden. Habe Datenblätter von Danfoss gelesen. Wenn die Ventile von unterschiedlichen Herstellern alle ähnlich sind, dann ist es einfach angesteuert.
Ab dem Ventil wird es kalt. Man sollte das Ventil dicht am Verdampfer einlöten oder bis dort hin gut isolieren. Die Ventile, die ich aus gebaut habe, hingen unisoliert irgendwo im Außengerät. (?)

Für die Dusch Wärmepumpe auf dem Treffen habe ich sowas auch gebaut.

;-D

[Alexander470815]

Die Ventile, die ich aus gebaut habe, hingen unisoliert irgendwo im Außengerät.

Das ist üblich da so ein Ventil schon deutliche Geräusche verursacht wenn da Kältemittel durchströmt.
Deswegen baut man die ins Außengerät ein, die paar cm ungedämmte Leitung reißen es dabei nicht heraus.

Bei der Regelung mittels Temperatursensoren muss man eben mit einer gewissen mindest Öffnung starten und dann anfangen zu regeln.
Misst man die Sattdampftemperatur hingegen mittels Drucktransmitter und etwas Mathematik dann hat man diese Sorgen nicht, die Kosten sind natürlich viel höher.

[Silvio]

Nur damit ich es richtig verstehe. Die Kapillare fliegt komplett raus und wird durch das steuerbare Expansionsventil ersetzt, richtig?

[ferdimh]

Zur Hochdruckgeschichte:
Fangen wir mal mit einem Beispiel an:
R290, 0°C Verdampfungstemperatur (angenommen von 5°C Wassertemperatur), 50°C Kondensationstemperatur (angenommen von 35°C Lufttemperatur im natürlichen Habitat der Klimaanlage). Das System sei sinnvoll gefüllt und eingestellt, also der ganze Verdampfer wirksam.
Also haben wir: Niederdruck 4,7 bar, Hochdruck 17 bar. Der Kompressor schafft 4,7 "Druckvolumendrehzahleinheiten" gegen 12,3 bar Differenz auf die Hochdruckseite. Die zu verrichtende Arbeit ist also näherungsweise 4,7*12,3=58 willkürliche Einheiten.
Senken wir jetzt die Kondensationstemperatur auf - sagen wir - 30°C, passiert folgendes:
Niederdruck 4,7 bar, Hochdruck 10,8 bar. Der Kompressor schafft jetzt weiterhin 4,7 Einheiten auf die andere Seite, aber gegen 6,1 bar Differenz. Die zu verrichtende Arbeit hat sich also halbiert, der Motor ist nur noch 50% belastet und damit vermutlich weniger effizient.
Jetz tsind wir aber noch nicht fertig:
An der Kapillare fällt jetzt nur noch die halbe Druckdifferenz ab, also sinkt der Durchfluß (näherungsweise mit der Wurzel des Druckes) auf 70%. Der Kompressor schafft also mehr Kältemittel auf die Hochdruckseite, als auf der Niederdruckseite nachkommt. Der Druck auf der Niederdruckseite wird also sinken. ,
Das Ganze kommt wieder ins Gleichgewicht, wenn der Kompressor genauso viel fördert, wie durch die Kapillare kommt. Also muss der Druck auf der Niederdruckseite auf ca. 3,3 bar sinken, wozu eine Verdampfung bei -11°C gehört. Der Verdampfer ist jetzt größtenteils mit Gas gefüllt, und der kleine Teil, der noch arbeitet, arbeitet mit großer Temperaturdifferenz. Die Maschine schafft durch die Kühlung der heißen Seite also -11°C->30°C und nicht 0°C->30°C, wie man erwarten würde. Die Leistung ist tatsächlich reduziert und der Kompressor muss nur noch 3,3*7,5=25 Einheiten arbeiten. Wir wandern auch noch weiter in den ineffizienten Teillastbereich des ohnehin sportlich ausgelegten Motors.

Zum Expansionsventil:
Wie bringt man das Ding in eine definierte Nullstellung?
Einfach Vollgas gegen den "geschlossen"-Anschlag fahren?

[Silvio]

Mega. Jetzt sehe ich auch langsam den Sinn des Expansionsventils.

..
Einfach Vollgas gegen den "geschlossen"-Anschlag fahren?

Was passiert, wenn man es gehen den Offen-Anschlag fährt? Fährt man es mitunter fest? Danfoss erlaubt nur eine gewissen Anzahl Pulse ab der Geschlossen-Position.
Noch eine Frage: Muss man das Ventil bestromt lassen, wenn man es nicht fährt?

[Alexander470815]

Grundpositionen ist ganz geschlossen, da fährt man dann einfach gut 600 Pulse zu nach dem Einschalten dass es sicher zu ist.
Von diesem ganz zu regelt man dann aus, Anschlag offen ist nicht sicher definiert und würde ich deswegen nicht benutzen.
Ab ganz geschlossen max. 500 Pulse auf machen.

Noch eine Frage: Muss man das Ventil bestromt lassen, wenn man es nicht fährt?

Nein, siehe oben.
Darf man auch nicht, das würde überhitzten.

Bei jedem zumachen kann man zudem das Ventil nochmal um gut 30 Schritte überdrehen damit es auch sicher geschlossen ist.
Auch kann das Ventil in jedem beliebigen Schritt der acht Schritte stehen bleiben, einfach danach die Erregung noch einen Moment halten und das bleibt so stehen.

Sinn des Ventils ist es eben immer eine volle Ausnutzung des Verdampfers zu erreichen, das Maß dafür ist die Überhitzung.

[Silvio]

Super. Das deckt sich mit alldem was ich schon gelesen habe. Ich habe ein bisschen bammel, dass der Kompressor die Leitungen sprengt, wenn ich versehentlich das Ventil im Betrieb der Anlage komplett zudrehe. Ich habe nach solchen Drucktransmittern gesucht, aber bin nicht so richtig fündig geworden. Ich habe nur schraubbare Varianten gefunden. Hast du /habt ihr einen Lieblingsshop, wo es solche "Spezial"-Teile gibt? In den Klimaanlagen, die ich geschlachtet habe, waren leider keine drin. So muss ich suchen. Die Druckinfo hätte ich gerne überwacht und geloggt.

[Alexander470815]

Am besten nimmst du irgend einen normalen und adaptierst den auf etwas passendes. Es gibt zwar welche speziell für Kältetechnik mit Bördel Anschluss aber meist ist sowas richtig teuer.
So ein Danfoss AKS kostet gerne mal um die 200€.
Da würde ich einfach gucken das ich einen bekomme der so von -1 bis 9bar geht.
Ein Hochdruckschalter ist obligatorisch bei der Verwendung eines Expansionsventils, nur Kapillarrohranlagen gelten als "eigensicher" ich würde bei sowas dennoch immer einen verbauen.

Für sie Verwendung am Microcontroller bietet sich natürlich einer an der einen ratiometrischen Ausgang hat, also z.B. 10-90% der Versorgungsspannung von 5V.
Da braucht man dann keine genaue Referenzspannung sondern kann einfach die Betriebsspannung nehmen, das funktioniert auch gut für die Auswertung von NTCs mit einfachem Spannungsteiler und Linearisierung in Software.
Mittels Oversampling und Dithering kann man ohne Probleme 13 Bit aus dem 10 Bit ADC des AVRs rauskratzen, das reicht dann auch problemlos von der Auflösung.

[ferdimh]

Jetzt gibts noch eine Information die zur Weltherrschaft fehlt:
Woran erkennt man die "richtige" Drehrichtung eines solchen Ventils? also, wie rum muss man die Anschlüsse durchschalten, damit das Ding zuläuft? Gibts da nen Standard oder muss man das ausprobieren?
EDIT: Ah, hier stehts: https://www.refrigeration.lt/uploads/Pr ... valves.pdf auf Seite 4.

[Alexander470815]

Gut die großen ETS Ventile werden auch bipolar angesteuert, da wird die Erregung für gewöhnlich auch an gelassen(Konstantstrom Betrieb).
Die kleinen ETS6 und die ganzen Ventile die man so aus Split Anlagen erntet werden zu 99% unipolar gesteuert.
Da habe ich schon mehrere Stecker und Kabel Belegungen gesehen, ausprobieren ist denke ich die einfachste Möglichkeit.
Im ausgebauten Zustand ist das ja sehr einfach.

[ferdimh]

im ausgebauten ja, aber im eingebauten wirds halt schwierig, wenn man nicht versehentlich gegen den "offen"-Anschlag rennen darf.

[Alexander470815]

Kaputtgehen tun die davon nicht. Zumindest nicht von ein paar mal, dauerhaft würde ich das eher vermeiden.
Nur als Nullpunkt ist der halt unbrauchbar.
Hier die Daten für die ETS6
https://assets.danfoss.com/documents/37 ... 000901.pdf

[Silvio]

Jetzt gibts noch eine Information die zur Weltherrschaft fehlt:

Ja, die gute Weltherrschaft, wer will sie nicht !?

Ich habe 2 Ventile hier, ausgebaut. Finde nur den Hersteller Fujikoki , keine Datenblätter. Ich werde es probieren. Sind sicher unipolar mit 6 Kabeln. 12 Volt und antiparallele Dioden nicht vergessen. Die originalen Leiterplatten sind auch noch da. Zum abgucken, falls es Überraschungen gibt

... Ich habe auch einen Plattenwärmetauscher besorgt. Da werde ich es dann ranlöten (früher oder später). Ich hoffe, es geht nicht alles in eine Platte.

[Alexander470815]

Wenn man einen ULN2003 nimmt braucht es keine extra Dioden, da sind ja schon welche drin deren gemeinsame Kathode man nur mit +12V verbinden muss.

Plattenwärmetauscher aufrecht stehend und im Gegenstrom betreiben, als Verdampfer Kältemittel nach oben fließend, als Verflüssiger Kältemittel nach unten fließend.
Bei mehr als 30 Platten kann es schon zu einer deutlichen Fehldistribution des Kältemittels kommen was die Leistung mindert, deswegen lieber größere Wärmetauscher mit weniger Platten verwenden.
Ganz grob über den Daumen so 0,15m² je kW.

[Silvio]

Guten Morgen,

Wenn man einen ULN2003 nimmt braucht es keine extra Dioden, da sind ja schon welche drin deren gemeinsame Kathode man nur mit +12V verbinden muss.

Stimmt, ich habe nur keinen uln2003 zur Hand. Nehme normale npn-Transistoren. Hätte ich dazu schreiben sollen. Elektronik ist mein, Klimatechnik noch nicht

Ganz grob über den Daumen so 0,15m² je kW.

Danke. Das ist auch noch eine offene Baustelle. Ein Gefühl dafür zu bekommen. Dimensionierung von Wärmetauschern..

PS: Muss mir bei meinem Nachbarn ein Arduino leihen. Meinen einzigen habe ich an meinen Schwager verschenkt. Er wollte mit Programmieren anfangen. Für so einen kleinen Aufbau wäre er ideal. Man muss nicht gleich mit einem STM32 auf den Ventilsteuerungs-Spatz schießen..

[Silvio]

Das elektronische Ventil kann ich nun fahren. Es ist unipolar. Wenn man ihn gegen den Geschlossen-Anschlag fährt, hört man das. Ich muss mir den Zählerstand ausgeben und dann werde ich ihn gegen den Offen-Anschlag sachte fahren und dann weiß ich ungefähr, wie viele Schritte es hat.
Geschlossen ist nicht ganz geschlossen, habe ich gesehen. Steht auch so im Danfoss-Datenblatt (10-100%). Sind sicher alle Ventile unterschiedlicher Hersteller so. Dann kann ich den Kompressor vielleicht auch nicht anhalten, wenn ich das Ventil versehentlich zufahre. Ich hoffe, ich finde doch noch einen Drucksensor, den ich mit einbauen kann. Dann wird es spannend.

[Alexander470815]

Wenn man ihn gegen den Geschlossen-Anschlag fährt, hört man das. Ich muss mir den Zählerstand ausgeben und dann werde ich ihn gegen den Offen-Anschlag sachte fahren und dann weiß ich ungefähr, wie viele Schritte es hat.

Die haben fast ausschließlich 500 Schritte als nominalen Bereich.

Geschlossen ist nicht ganz geschlossen, habe ich gesehen. Steht auch so im Danfoss-Datenblatt (10-100%).

Doch eigentlich schon, die machen schon ziemlich dicht, wenn nicht dann hängt vielleicht Dreck drin.

Dann kann ich den Kompressor vielleicht auch nicht anhalten, wenn ich das Ventil versehentlich zufahre.

Wenn das passiert ist die Füllmenge zu hoch für das System, zudem gehört da ein Hochdruckschalter rein sonst fliegt einem sowas noch um die Ohren.

[Silvio]

Die haben fast ausschließlich 500 Schritte als nominalen Bereich.

Nun ist eine 7-Segmentanzeige an der manuellen Steuerung dran. Das Ventil von Fujikoki schafft ca. 460 Schritte, dann trifft man reproduzierbar den "geschlossen"-Anschlag. Bei mehr Schritten tickert es dann leise und der Nullpunkt liegt dann wo anders. Dieses Ventil ist wohl die Ausnahme von den 500 Schritten, was nicht schlimm ist.

Doch eigentlich schon, die machen schon ziemlich dicht, wenn nicht dann hängt vielleicht Dreck drin.

Hm. Mein Ventil nicht. Das Danfossventil, laut Datenblatt auch nicht. bzw. 10% vom Nennfluss ist die untere Grenze. Ich hoffe, dass das Fujikoki-Ventil zu meinem Aufbau passt und nicht im geschlossenen Zustand noch zu weit auf ist. Kommt ja aus einer "richtigen" Klimaanlage und ist sicher zu groß.

.. ein Hochdruckschalter..

Das ist ein gutes Stichwort. Kannst du einen empfehlen?

[Alexander470815]

Hm. Mein Ventil nicht. Das Danfossventil, laut Datenblatt auch nicht. bzw. 10% vom Nennfluss ist die untere Grenze.

Das Diagramm sagt etwas anderes:

Die "10-100% Capacity Control Range" meinen nur das man einen Betrieb in diesem Bereich anpeilen sollte und nicht bei weniger davon arbeitet.
Würde das nicht ganz zu gehen dann machen die Angaben für MOPD und "Max Reverse Pressure" auf Seite 3 keinen Sinn, siehe dazu auch die Fußnoten Erklärung.
Ich habe welche von Fujikoki, DunAir und Sanhua hier und die machen eigentlich alle soweit zu das man zumindest nicht mehr durchpusten kann.

Hochdruckschalter eben irgendwas das zu bekommen ist und einen angemessenen Druck hat.
Gibts von Danfoss, Ranco, Penn/Johnson Controls, Alco usw.
Entweder eben so einen großen einstellbaren oder so kleine Patronendruckschalter.

[Silvio]

Danke fürs richtigstellen. Offenbar brauche ich noch ein bisschen Übung im Datenblattlesen von Kältetechnikkomponenten.
Sag(t) mal, im Gedankenexperiment, wenn man den Kompressor an zwei Plattenwärmetauschern hängt, mit einem Expansionsventil dazwischen (also Wärmepumpe), sind mir 2 Fragen gekommen.

1: Ein Kompressor, den ich aus einer Klimaanlage habe, steht komplett unter Hochdruck. Ich meine das Gehäuse ist die Hochdruckseite. Wie wird verhindert, dass sich das flüssige Gas im Kompressor sammelt? Druck ist da und wenn es nicht sehr heiß ist, kondensiert das Gas im Kompressorgehäuse. Im Extremfall schwimmt der Rotor des Motors irgendwann im Gemisch aus Flüssiggas und Öl. Das kann doch nicht gut sein oder?

2: Am Expansionsventil hat man konstruktionsbedingt einen großen Druckabfall und das flüssige zuverdampfende Gas schießt mit hoher Geschwindigkeit in den Verdampfer oder im Gedankenexperiment in den Plattenwärmetauscher und trifft die Plattenlücken ungleichmäßig. Wie kann man diese Asymmetrie verhindern? Kann man Stahlwolle oder ein Sieb zur Dämpfung dazwischen machen oder ist diese Idee suboptimal?

[Alexander470815]

Wie wird verhindert, dass sich das flüssige Gas im Kompressor sammelt? Druck ist da und wenn es nicht sehr heiß ist, kondensiert das Gas im Kompressorgehäuse.

Beim Kaltstart ist das auch so, läuft der Kompressor jedoch einen Moment dann wird er wärmer als die Sattdampftemperatur des Kältemittels und das Kältemittel wird aus dem Öl ausgetrieben.
Ein Kältemittel-Öl Gemisch schmiert immerhin auch noch, Ölschaum wie beim Anlauf bei Verdichtern wo der Ölsumpf auf der Niederdruckseite ist aber nicht so.

2: Am Expansionsventil hat man konstruktionsbedingt einen großen Druckabfall und das flüssige zuverdampfende Gas schießt mit hoher Geschwindigkeit in den Verdampfer oder im Gedankenexperiment in den Plattenwärmetauscher und trifft die Plattenlücken ungleichmäßig. Wie kann man diese Asymmetrie verhindern? Kann man Stahlwolle oder ein Sieb zur Dämpfung dazwischen machen oder ist diese Idee suboptimal?

Das Problem existiert bei Wärmetauschern mit mehr als 30 Platten im Verdampfer Betrieb durchaus.
Stahlwolle halte ich für keine gute Idee, das könnte sich auf Dauer zerreiben.
Kommerziell gibt es da Rohre mit vielen kleinen Löchern: https://www.swep.de/refrigerant-handboo ... ors/asas5/

Für die Überhitzungs Berechnung braucht man ja auch noch einen Zusammenhang zwischen Druck und Sattdampftemperatur.
Ich habe das mit einer Funktion gemacht, eine Tabelle braucht m.M.n. zu viel Platz.
So sieht das dann aus:

Code: Alles auswählen

const float KM[10][10] PROGMEM =	// [Reihe][Spalte]		// Bara -> Temp °C  "a*x^0.25 + b*x^0.33 + c*x^0.5 +d*x +e"
{
//                dew                                  bubble
//	   a       b     c      d          e       a       b     c      d          e
	{257.1, -173.4, 33.53, -0.3880, -146.95, 257.1, -173.4, 33.53, -0.3880, -146.95},	//R12
	{308.9, -236.6, 45.46, -0.5592, -158.25, 308.9, -236.6, 45.46, -0.5592, -158.25},	//R22
	{252.4, -180.1, 32.55, -0.3814, -156.45, 252.4, -180.1, 32.55, -0.3814, -156.45},	//R32		
	{336.6, -263.7, 50.99, -0.7052, -149.65, 336.6, -263.7, 50.99, -0.7052, -149.65},	//R134a	
	{238.2, -156.4, 30.07, -0.3478, -153.75, 238.2, -156.4, 30.07, -0.3478, -153.75},	//R290
	{266.6, -196.6, 38.91, -0.5674, -154.15, 268.0, -196.7, 38.53, -0.5441, -155.75},	//R404A dew / bubble
	{274.6, -203.9, 39.17, -0.5737, -146.15, 242.4, -164.8, 29.68, -0.2945, -150.85},	//R407c dew / bubble						
	{269.9, -198.9, 37.93, -0.5467, -146.25, 241.7, -164.1, 29.30, -0.2859, -151.45},	//R407h dew / bubble
	{253.4, -182.4, 33.80, -0.4200, -155.95, 249.4, -177.8, 32.68, -0.3941, -155.55},	//R410A dew / bubble
	{210.3, -108.5, 17.31, 0.01214, -131.45, 210.3, -108.5, 17.31, 0.01214, -131.45},	//R600a		
};

void KM_Auswahl(uint8_t Auswahl)
{
	if(Auswahl==AuswahlALT)
		return;
	else
	{
		a1=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][0]));
		b1=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][1]));
		c1=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][2]));
		d1=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][3]));
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		a2=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][5]));
		b2=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][6]));
		c2=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][7]));
		d2=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][8]));
		e2=pgm_read_float(&(KM[Auswahl][9]));	
		
		switch(Auswahl)
		{
			case 0:snprintf(KM_Name,6," R12 ");break;
			case 1:snprintf(KM_Name,6," R22 ");break;
			case 2:snprintf(KM_Name,6," R32 ");break;
			case 3:snprintf(KM_Name,6,"R134a");break;
			case 4:snprintf(KM_Name,6,"R290 ");break;
			case 5:snprintf(KM_Name,6,"R404A");break;
			case 6:snprintf(KM_Name,6,"R407c");break;
			case 7:snprintf(KM_Name,6,"R407h");break;
			case 8:snprintf(KM_Name,6,"R410A");break;
			case 9:snprintf(KM_Name,6,"R600a");break;			
			default:snprintf(KM_Name,6," Err ");break;
		}		
		AuswahlALT=Auswahl;
	}				
}


NDsat=a1*pow(ND,0.25)+b1*pow(ND,0.33)+c1*pow(ND,0.5)+d1*ND+e1;
HDsat=a2*pow(HD,0.25)+b2*pow(HD,0.33)+c2*pow(HD,0.5)+d2*HD+e2;

Die Funktionen sind zum größten Teil besser als 0,1K Abweichung.
Für die Überhitzungsregelung will man natürlich die Taupunkt(dew) Temperaturen nehmen, bei Einstoff Kältemitteln oder Azeotropen Gemischen gibts natürlich nur eins.

[Silvio]

Danke Alexander,
deine Nachricht verdaue ich schon ein paar Tage. An die Begriffe Überhitzung und Unterkühlung muss ich mich noch gewöhnen, genau wie die Kältetechniker gerne den Druck manchmal in Grad Celsius angeben.
Bei deinem Code und die Koeffizienten im Polynom aus n-ten Wurzeln: Wenn man die Messwerte Druck und Temperatur über die Funktion vergleicht, kann man entscheiden, wo man im log(p) -h-Diagramm ist, richtig? Daraus sieht man, ob die Anlage richtig läuft und man ggf. das Expansionsventil mehr öffnen oder schließen muss. Habe ich das richtig verstanden?

Programmierst du elektronische Monteurhilfen oder wofür hast du diesen Code parat?

[Alexander470815]

An die Begriffe Überhitzung und Unterkühlung muss ich mich noch gewöhnen, genau wie die Kältetechniker gerne den Druck manchmal in Grad Celsius angeben.

Das ist absolut essentiell zu verstehen was das bedeutet, das sind die Maßgeblichen Messwerte um zu beurteilen wie eine Anlage läuft.
Ein log-p-h Diagramm kann man dafür zwar auch her nehmen aber das ist idR. zu kompliziert da man noch deutlich mehr Messwerte erheben muss als für eine reine Expansionsventil Regelung.
Das Dokument im Angang erklärt eigentlich alles sehr schön.

Webasto Schulungshandbuch Kältetechnik.pdf

(2.89 MiB) 27-mal heruntergeladen

Programmierst du elektronische Monteurhilfen oder wofür hast du diesen Code parat?

Eine zumindest, für den eigenen Gebrauch.

[sirell]

@Alexander470815:

Kannst du ein paar "klassische" Druckschalter nennen ?
Am besten - natürlich - justierbar, HD und ND und bezahlbar (relativ...)
Wahrscheinlich sind feste deutlich billiger. Dann vielleicht einen Suchbegriff, weil Pressureswitch/Druckschalter und AC/Klima liefert hauptsächlich Autozeug.
Ich habe hier noch nen Danfoss 060-124566 in alt. Aber in neu würde ich den nicht kaufen (wollen) nur zum Basteln.

[Alexander470815]

Pressureswitch/Druckschalter und AC/Klima liefert hauptsächlich Autozeug

Dann häng eben noch Danfoss, Ranco, Penn etc. dran, dann kommt da auch brauchbares Zeug dabei heraus.
Kältetechnik Zeug ist eben teuer.

[ferdimh]

Ich sehe jetzt kein grundsätzliches Problem, Autozeugs abseits vom Auto zu verwenden. Nur die Drücke müssen halt passen, was bei Autozeugs "Für Karre XY, keine sonstige Spezifikation außer Gewicht" etwas Rechercheaufwand bedeutet.

[Alexander470815]

Problematisch sind da eben auch die nicht standardisierten teilweise exotischen Anschlüsse.
Deswegen ist sowas nur eingeschränkt nutzbar.

[TDI]

Wie gut funktioniert eigentlich Luft als Medium für Wärmepumpen? Die wird beim Komprimieren ja auch heiß. Anschließend könnte man die einfach durch ein Drosselventil in die Gegend entweichen lassen.

[Alexander470815]

Das machen Klimaanlagen in Flugzeugen so.
Ist nicht sonderlich effizient aber die Systeme sind leicht und leistungsstark.
Von daher für stationäre Anlagen eher bedingt sinnvoll.
Eine Drossel macht effizienztechnisch auch nur wenig Sinn, eine Expansionsturbine ist besser.
Alles ziemlich teures Zeug.

[MatthiasK]

Die Expansionsturbine kann auch gleich noch einen Turboverdichter zur Vorverdichtung vor dem Kompressor antreiben, die Turbine muss ja gebremst werden, damit sie nicht durch geht. Also ein Kompressor mit Turbolader.

Alternativ könnte man auch einen Kolbenexpander verwenden. Den kann man auch selber bauen, Bastelvorlagen für Dampfmaschinen gibt es genug.

Bei "heißen" Gasen, d.h. oberhalb der Inversionstemperatur des Joule-Thomson-Effekts, muss man per Turbine oder Kolbenmaschine entspannen. Sonst erwärmt sich das Gas. Bei He liegt die Inversionstemperatur z.B. im arschkalten niedrigen zweistelligen Bereich (in Kelvin!).