News aus der Wärmepumpen-Forschung - FWS

News aus der Wärmepumpen-Forschung
18. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen und Kälte»
27. Juni 2012, HTI Burgdorf
Seite 84
Vorlauftemperatur welche im Zeitmittel erreicht werden soll, beispielsweise eine Heizkurve
nach EN 14825. Bei jedem Iterationsschritt wird dabei zwischen den Prüfpunkten mit
Vorlauftemperaturen nach EN 14511 die Heizleistung linear inter- resp. extrapoliert und mit
dem erhaltenen Leistungswert die neue Vorlauftemperatur bestimmt. Ist die Betriebs-
Austrittstemperatur ermittelt, so kann in einem abschliessenden Schritt noch die elektrische
Leistungsaufnahme am betrachteten Betriebspunkt mittels linearer Inter-/Extrapolation
zwischen den EN 14511:2011 Prüfwerten ermittelt werden, woraus sich auch der COP ergibt.
Dieses Verfahren führt bei den zur Validierung betrachteten Wärmepumpen zu guten
Ergebnissen, welche nur um wenige Prozentpunkte von den Messungen entfernt zu liegen
kommen (Tabelle 3).
A-15 A-7 A2 A7 A12
Rechnung, Vorlauf- 35.0 34.0 32.1 30.5 28.8
Modell A temperatur
Heizleistung 5.72 7.34 9.08 10.26 11.24
el. Leistung 2.22 2.35 2.29 2.09 2.00
COP 2.46 3.12 3.96 4.91 5.62
Messung COP - 3.00 3.94 4.75 5.55
Abweichung COP - +4.0% +0.5% +3.3% +1.2%
Tabelle 3: Vergleich Messung/Berechnung Kennzahlen bei Teillastbetrieb (Annahmen nach
EN 14825: Anwendung tiefe Temperatur, mittleres Klima, Tbivalent = -6 ºC).
Bei Anwendungen mit höheren Vorlauftemperaturen wird die Abweichung zum gemessenen
COP vor allem zu hohen Aussenlufttemperaturen hin etwas grösser, was durch die
Vernachlässigung der effektiven Temperaturspreizung am Kondensator erklärt werden kann:
Bei hohen Aussenlufttemperaturen und konstantem Durchfluss führt die gegenüber dem lastseitigen
Bedarf beträchtlich höhere Wärmeleistung von Wärmepumpen mit fixer Kompressordrehzahl
zu einer höheren Spreizung am Kondensator als dies bei Prüfbedingungen eingestellt
wird. Am Anfang des Rechengangs stehen jedoch genau diese Prüfdaten, es wird also mit zu
kleiner Spreizung gerechnet. Der Einfluss unterschiedlicher Spreizungen auf die Heizleistung
ist jedoch gering, ersichtlich aus den Messdaten in Tabelle 2: Bei A12/W35 beträgt die
gemessene Heizleistung 11.38 kW, bei A12/W55 mit 10.98 kW nur 3.5 % weniger. Bei
gleicher Aussenlufttemperatur ist die Heizleistung also beinahe unabhängig von der Vorlauf-
und damit auch von der Kondensationstemperatur. Hingegen ändert sich die elektrische Leistungsaufnahme
markant, im Beispiel von 2.3 kW bei A12/W35 auf 3.25 kW bei A12/W55.
Im oben beschriebenen Rechenmodell A wird die elektrisch Leistungsaufnahme jedoch
lediglich zwischen Vorlauftemperaturen interpoliert, dass durch die effektiv höhere Spreizung
gegenüber der Prüfstandsmessung tiefere mittlere Kondensationstemperaturen herrschen und
die elektrische Leistungsaufnahme dadurch geringer ausfällt wurde nicht berücksichtigt. Das
Verfahren kann nun in einem Modell B dahingehend verfeinert werden, wobei aber weitere
Eingabewerte gegenüber dem Modell A benötigt werden: Zur Bestimmung der elektrischen
Leistungsaufnahme kann der Gütegrad bezogen auf den Kältekreislauf für jeden bekannten