Vortrag über eine Klimaanlage mit

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1 DL6YAU Januar 2010 Vortrag über eine Klimaanlage mit Luft/Luft Wärmepumpe in Invertertechnologie Installationsdatum: 2-4. Juli 2009 Geplant, konfiguriert und installiert durch: Elektro-Hansen Kropp ( / ) Konfiguration der Anlage: Außengerät: 1x SAMSUNG Free Joint Multi MH080FXEA4B Innengeräte: 2x SAMSUNG Neo Forte Wandgerät MH035FNEA 1x SAMSUNG Neo Forte Wandgerät MH026FNEA Messgeräte: Raumtemperatur: Außentemperatur: LIFETEC Funkthermometer Daten von WETTER.COM Erstellt für Vortrag im Rahmen einer DARC Veranstaltung (OV M28) Ansprechpartner: Kurt (DG3LAR) Rusitschka OVV von M28 1. Einführung 2 2 Vorteile der Anlage: (im Vergleich zur Nachtspeicherheizung) 2 - Grenzen der Anlage beim Heizbetrieb 2 3. Möglichkeiten eine Verdichterdrehzahl zu beeinflussen 3 4. Kostenfalle beim Betrieb der Anlage: 3 5. Abgelesene Werte für Oktober 2009 (Stromverbrauch) 4 6. Min/Max-Temperaturdiagramm von Jagel 5 7. Funktionsprinzip einer Splitt-Klimaanlage 5 8. Begriffsbestimmungen 5 1

2 Einführung Bei diesem Vortrag werden die Vorteile einer Luft/Luft-Wärmepumpe in Invertertechnologie dargelegt. Es werden auch die Kostenfallen beim Betrieb dieser Heizung, z. B. als Klimaanlage erläutert. Darüber hinaus wird auf die Probleme beim Betrieb der Heizung bei extrem tiefen Temperatur eingegangen Mit einer kurzen Darstellung der verschiedenen Möglichkeiten die Drehzahl des Verdichters zu beeinflussen werden die Vorteile der Invertertechnologie verdeutlicht. Vorteile der Anlage: (im Vergleich zur Nachtspeicherheizung) - geringer Installationsaufwand - kostengünstiger als eine vergleichbare konventionelle Anlage - keine zusätzliche Infrastruktur für Brennstoffe und/oder Heizwärme nötig o Keine Wartungskosten, z. B. durch Schornsteinfeger, TÜV - Anlage kann im Sommer auch zum Kühlen verwendet werden - Verbesserung des Raumklimas durch beständiges Umwälzen und Filtern der Luft - Gleichmäßige Wärme; hysteresefrei - Als Bedarfsheizung entfällt das beständige Beobachten der Wetterprognose - Wartungsaufwand ist gering - Geruchsbelästigung wie beim Anfahren einer Nachtspeicherheizung entfällt - Zähler und Tarifschaltgerät entfallen und damit auch die Kosten hierfür - Der Verlust durch zuviel oder zu frühe Ladung entfällt (Erreichte Ersparnis gegenüber dem Vergleichszeitraum auf ca. /Tg.) - Energiebedarf beläuft sich auf ca. 40%-50% gegenüber der Nachtspeicherheizung (Hochgerechnet mit Werten aus dem Vorjahreszeitraum) Grenzen der Anlage: Bedingt durch die Konstruktion der Anlage ist es nicht möglich die Innengeräte unabhängig voneinander zu betreiben. Die Umschaltung der Kühlmittelkreisläufe befindet sich im Außengerät und ist nur ein mal vorhanden. Da alle Geräte die selbe Kühlmittelzufuhr haben, ist für alle angeschlossenen Innengeräte die gleiche Betriebsart zwingend erforderlich. D. h. alle Geräte heizen oder alle Geräte kühlen. So ist es nicht möglich, in einem Zimmer zu heizen, während im anderen Raum der Luftentfeuchterbetrieb eingeschaltet ist, oder umgedreht. (zum Entfeuchten muss gekühlt werden). Laut Aussage MTF ist der Mischbetrieb aber bei größeren Anlagen möglich. Eine voneinander unabhängige Nutzung der Innengeräte ist daher auch nur begrenzt möglich. In der Praxis bedeutet das, dass im Hobbyraum die Temperatur nicht auf einen Wert der deutlich unter der Raumtemperatur im Wohnraum liegend (hier 4 K) eingestellt werden kann. Das ankommende Kühlmittel aus dem Außengerät hat die gleiche Temperatur wie die Kühlmittelflüssigkeit zu den Innengeräten im Wohn-/Esszimmer. Wenn das Innengerät im Hobbyraum eingeschaltet ist fließt die Flüssigkeit durch den Wärmetauscher des Gerätes. Der Wärmetauscher gibt Wärme an die Luft ab, auch dann wenn keine Heizleistung abgefordert wurde. (Gebläse aus) Es wird nur ein kleiner Luftstrom erzeugt. Besonders deutlich wird dieser Effekt, wenn das Innengerät für den kleinen Raum überdimensioniert ist. Kostenfalle beim Betrieb der Anlage: Durch die Möglichkeit mit der Anlage heizen, kühlen, entfeuchten oder den GS-Mode nutzen zu können ist man als Nutzer verleitet dieses auch zu tun. Dadurch ist die Anlage quasi das ganze Jahr am Netz. Kühlen und Entfeuchten sind genauso energieintensiv wie das Heizen. Der GS-Mode übertrifft das noch, denn hierbei wird die Raumtemperatur aktiv gesenkt und 2

3 wieder angehoben. Die Energieersparnis aus der Heizperiode wird so in den Sommermonaten aufgebraucht. Wenn man bedenkt, dass der normale Tagstrom deutlich teurer ist als der Nachtstromtarif kann es passieren, dass die Stromrechnung über das Jahr gesehen teurer ist, als bei der NSH. Hier ist der Kunde gefordert, die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten sparsam zu nutzen. Dadurch, das jedes Innengerät über einen eigenen Verdampfer verfügt kann jedes Gerät auch individuell zum Kühlen (Raumluft entfeuchten) eingesetzt werden. Die ständige Zirkulation und Filterung der Raumluft alleine fällt dagegen nicht allzu sehr negativ in der Energiebilanz auf (max. 30Wh) Möglichkeiten eine Verdichterdrehzahl zu beeinflussen (Wechselstrom) Das Heizen/Kühlen mit einer Luft/Luft Wärmepumpe ist schon ein alter Hut. In den Alpenländern, sowie in Skandinavien ist das System eine bekannte und bewährte Art, das Raumklima angenehm zu gestalten.. Das Prinzip des Kühlens mittels einer Luft/Luft- Wärmepumpe ist durch die tägliche Nutzung eines herkömmlichen Kühlschranks jedermann präsent. Durch die Einführung der Invertertechnologie wurde eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrades erreicht. Drehzahlregelung durch eine Zweipunktsteuerung: Der Zustand des Verdichters kennt nur zwei Zustände. Ein- oder ausgeschaltet. Im eingeschalteten Zustand wird immer die maximale Leistung vom Verdichter gefordert. Eine Änderung der durchschnittlichen Drehzahl ist nur durch periodisches Ein-/Ausschalten möglich. Das Regelverhalten ist im Fall des Betriebs einer Wärmepumpe dürftig, der Wirkungsgrad ist schlecht. (Beispiel: herkömmlicher Kühlschrank Fix-Speed Anlagen) HF Störung: gering Drehzahlbeeinflussung durch Vorwiderstand: Durch Einbau eines Vorwiderstandes kann man die Drehzahl des Verdichters beeinflussen. Jedoch ist der Wirkungsgrad extrem schlecht, da man die nicht benötigte Leistung am Vorwiderstand verheizen muss. HF Störung nicht vorhanden Drehzahlsteuerung durch Phasenanschnitt: Bei einer Phasenanschnittsteuerung wird die Drehzahl dadurch gesteuert, das die Phase erst zu einem bestimmten späteren Zeitpunkt nach dem Nulldurchgang der Spannung durchgeschaltet wird. Dafür sorgt eine recht einfache Steuerschaltung. Die Leistung des Verdichters wird repräsentiert durch die Fläche unter dem U/t-Diagramm. Wird die Phase nicht im Nulldurchgang freigegeben verkleinert sich die Fläche im o. a. Diagramm. Die Folge ist, dass die Leistung sinkt. Ein weiterer Nachteil ist das hohe Störpotential, das man erzeugt wenn man die Phase, besonders bei induktiven Lasten, anschneidet. Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen sind die Störungen bis hinauf in den VHF/UHF Bereich nachweisbar. Der Wirkungsgrad ist akzeptabel, auch wenn man nicht die maximale Leistung der Last abrufen kann. Der Entstöraufwand ist sehr hoch. HF Störung ist sehr, sehr hoch Drehzahlvariierung durch die hier verwendete Invertertechnologie: Bei dieser Technik wird die Drehzahl des Verdichters dadurch verändert, dass man die Betriebsfrequenz variiert. Vorteil ist, das immer die komplette Spannungswelle am Motor anliegt und damit steht von Anfang an die komplette Leistung, bzw. das volle Drehmoment zur Verfügung. Zusatzmaßnahmen zur Entstörung entfallen. Nachteil ist der recht hohe technische Aufwand, der betrieben werden muss um eine variable Frequenz für die gewünschten Leistungen zur Verfügung stellen zu können. In der Praxis wird die vorhandene Wechselspannung gleichgerichtet und eine neue Wechselspannungsquelle generiert. Die Wechselspannungsquelle ist in ihrer Frequenz variabel und kann direkt den Motor, bzw. 3

4 Verdichter betreiben. Der Wirkungsgrad einer Steuerung mit Invertertechnologie ist sehr hoch. Daher ist die Invertertechnologie die erste Wahl bei der Klimatechnik HF Störungen werden hier nicht erzeugt. Abgelesene Stromverbrauchswerte für Oktober 2009 Datum Stromverbrauch Zählerstand: (Start 37KWh) 1.Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober Oktober KWh 7 KWh 4 KWh 3 KWh 7 KWh 10 KWh 12 KWh 10 KWh 12 KWh 4 KWh 4 KWh 11 KWh 40 KWh 47 KWh 51 KWh 5 62 KWh 67 KWh 70 KWh 7 83 KWh 91 KWh 97 KWh KWh 124 KWh KWh KWh 192 KWh 201 KWh KWh 227 KWh 231 KWh 237 KWh 242 KWh 250 KWh 261 KWh Der durchschnittliche Stromverbrauch im Oktober 2009: Gesamtstromverbrauch für den Monat Oktober beträgt Errechnete Ersparnis zum Vergleichszeitraum des Vorjahres (Verglichen mit einer NSH.) 7,22/Tg. 224 KWh. 24 4

5 Funktionsprinzip eines Klimasplittgerätes In den Inneneinheiten wird umweltfreundliches Kältemittel verdampft, wobei dieses die Wärme aus dem Raum aufnimmt. Dieses Gas wird zur Außeneinheit gefördert und im Verdichter komprimiert. Bei der anschließenden Verflüssigung des Kältemittelgases wird die aufgenommene Wärme der Raumluft an die Umgebung abgegeben. Danach steht das flüssige Kältemittel wieder zur Verdampfung bereit. Der Kreislauf beginnt wieder von vorne. Diese Funktion kann bei Geräten in Wärmpumpenfunktion zu Heizzwecken einfach umgekehrt werden. Dabei wird die in der Außenluft enthaltene Wärme über die Außeneinheit entzogen und über die Inneneinheit an die Raumluft abgegeben.. Man kann sagen, die Außenluft wird gekühlt und die Abwärme nach innen abgegeben. Dabei sind Heizleistungen bei Außentemperaturen im zweistelligen Minusbereich möglich! Begriffbestimmung: Fix-Speed Anlagen: Bei dieser Technologie kennt der Verdichter nur die Zustände Ein und Aus. Die Verdichterdrehzahl, und damit die Leistung, kann nicht beeinflusst werden. Die Wärmepumpen der letzten Jahrzehnte sind Fix-Speed Anlagen. GS-Mode Good Sleep Mode In dieser Betriebsart wird die Raumtemperatur in der Einschlafphase aktiv gesenkt und in der Aufwachphase aktiv wieder angehoben. Der Zeitraum ist programmierbar Invertertechnologie; Invertertechik: Diese moderne Technologie ermöglicht eine Dosierung der Kälteleistung des Gerätes an die momentan geforderte Wärmeabfuhr im Raum. Die Invertertechnologie ermöglicht eine hochpräzise Steuerung des Verdichters. Die Steuerung erfolgt über eine Variation der Betriebsfrequenz. Da dieses Verfahren recht aufwendig ist, findet es derzeit nur bei Klimaanlagen Anwendung NSH Nacht Speicher Heizung Bei diesem Heizungssystem wird die Heizung während der vereinbarten Zeiten (Nachts) aufgeladen. Dabei werden Schamottsteine erhitzt. Diese so gespeicherte Wärme wird bei Bedarf durch einen Ventilator an die Rumluft abgegeben Die NSH ist ein Relikt der 70er Jahre. Damals musste sichergestellt werden, dass z. B. AKWs nicht ohne Last arbeiteten. Durch NSH wurde der Stromverbrauch während der Nachtstunden künstlich hochgehalten. 5

6 Vorteile eines Rollkolbenverdichters: - hohe Laufruhe, besonders als Zweikolbensystem - verschleißarm - hoher Wirkungsgrad - unempfindlich gegenüber Störungen - für die gängigen Kühlmittel hervorragend geeignet 6