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Wie wird die optimale Spreizung ermittelt?

 

Moin liebe Community!

 

Im Bereich Wärmepumpen gibt es dazu so einige Threads, aber mich interessiert die Sache für Gas bzw. für Gas-Brennwertgeräte. Da fängt es schon an - ist hier zu unterscheiden zwischen Wandgeräten und den Geräten wie VitoCrossal mit extra Abgaswärmetauscher? In wieweit kompensiert ein LAS (Luft-Abgassystem) den fehlenden Abgaswärmetauscher?

 

Grundsätzlich ist ja erstmal eine niedrige Rücklauftemperatur gut für die Ausnutzung des 'Brennwerteffektes', aber eine zu große Spreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur führt zu einer schlechten Ausnutzung der Heizkörper/flächen, wordurch das ganze 'Temperaturniveau' hoch geht, was wieder schlecht für den Wirkungsgrad ist.

 

Wie findet sich hier das Optimum?

 

danke & beste Grüsse!

Phil

11 ANTWORTEN 11

Irgendwie schmeisst hier alles durcheinander. Du schreibst im ersten Satz was von Wärmepumpe, erwähnst dann aber den Vitocrossal., welcher aber keine Wärmepumpe , sondern ein sehr hochwertiger Brennwertkessel ist.

Oder um es anders auszudrücken: Bei einer Wärmepumpe gibts keinen Brennwerteffekt, da die Wärme hier nicht durch Verbrennung, sondern durch Kompression erzeugt wird.

Hallo Phil,

 

>>Wie findet sich hier das Optimum?

 

bei der Variante mit der niedrigeren Abgastemperatur wird der Brennwerteffekt besser sein.

Zur Validierung kannst du ja auch noch das Kondensat auslitern.

 

VG 

Moin @Franky !

wahrscheinlich war es kurz nach dem Aufstehen? 😉 Gleich im zweiten Halbsatz schreibe ich ja "aber mich interessiert die Sache für Gas"...

beste Grüsse!

Phil

 

Moin Michael @qwert089 !

 

Natürlich ist bei einer niedrigeren Abgastemperatur die Kondensation besser, aber wenn ich eine Absenkung der Rücklauftemperatur in Verbindung mit einer schlechtere Ausnutzung der Heizkörper herbeiführe, benötige ich eine höhere Vorlauftemperatur, um die gleiche Leistung zu übertragen. Eine höhere Vorlauftemperatur führt aber wieder zu höherer Abgastemperatur, mindestens bei den Wandgeräten, weil es da kein expliziten Abgaswärmetauscher hat. (hab ich das nicht sogar mal von dir gelernt?)

 

Ich mach jetzt einfach mal einen Test, und stell die Pumperleistung kleiner. Gerade läuft die Therme mit ziemlich konstanter Leistung / bei ziemlich konstanten Verhältnissen...

 

Grüsse! 

>> Ich mach jetzt einfach mal einen Test, und stell die Pumperleistung kleiner. 

Tja, das System zeigt sich unbeeindruckt von der auf 40% reduzierten max. Pumpenleistung. Ist-Leistung unverändert 49% und ca. 600l/h Volumenstrom. Scheinbar irgendwas im Codierstecker hinterlegt...

 

HerrP_1-1669029421588.png

 

ps./edit ich hab konstanten Differenzdruck eingestellt... den stell ich jetzt mal runter

Dann könntest du höchstens die Voreinstellung  der Thermostatventile um z.b. 30 % schließen.

so, Schnelltest Resultat (Differenzdruck reduziert):

 

So ganz einfach ist die Sache nicht, weil ich ja die Vorlauftemperatur erhöhen muss bis die gleiche Leitung erzeugt/abgegeben wird. Das habe ich per Anpassung des Niveaus der Heizkennlinie gemacht.

 

Weiter als 38% bekomme ich die Pumpe gerade nicht runter, ich glaube, das ist hinterlegt. Aber damit bin ich ja schon mal runter auf ~3/4 Volumenstrom.

 

Vol.Strom: 600 l/h

Modulation: 25 %

Kessel/Vorlauf Temp: 39,3 °C

Abgastemperatur: 36,5 °C

 

Vol.Strom: 465 l/h

Modulation: 25 %

Kessel/Vorlauf Temp: 40,0 °C

Abgastemperatur: 37,0 °C

 

Die Unterschiede sind nicht groß, aber sie deuten in die Richtung, dass die Abgastemperatur bei geringerem Volumenstrom (-> größere Spreizung) höher liegt, und damit die Brennwertnutzung wohl schlechter wird. (Vitodens 300-W)

 

Streng genommen müsste die Leistung anhand dem Produkt von Spreizung und Volumenstrom verglichen werden. Da aber die Rücklauftemperatur nicht gemessen sondern nur errechnet wird, ist das ziemlich sinnlos. Wenn man es trotzdem macht, stellt sich das Ergebnis bei geringerem Volumenstrom noch etwas negativer da, weil nach der Rechnung weniger Leistung übertragen wird.

VLRLVolStrW
39,333,95893689,5
4033,34643606,2

Hm, wie kommst du darauf dass die VL- Temp. erhöht werden muss?

Die Optimierung setzt da an, wo bei zu hohem Volumenstrom die Wärme nicht vollständig an die Räume

abgegeben wird und zum Teil wieder zum WT zurückkommt (geringe Spreizung).

Dadurch wird im WT die Abschalttemp. eher erreicht, der Brenner schaltet ab und taktet.

Die Therme arbeitet ineffiziener.

 

Verringert man nun den Volumenstrom bis an den Punkt wo das Wasser so langsam fließt, dass die

Wärme vollständig abgegeben wird, kommt es viel kälter zurück (hohe Spreizung).

Dadurch verbessert sich im WT die Kondensation (BW- Effekt ; höhere Kondensatmenge) und die

Abschalttemp. wird später erreicht. Der Brenner taktet weniger, bzw. die Therme arbeitet effizienter.

 

Die VL- Temp. muss dabei nicht erhöht werden, da die gleiche oder sogar höhere Wärmemenge

erzeugt und abgegeben wird.

>> Hm, wie kommst du darauf dass die VL- Temp. erhöht werden muss?

 

Stell dir zwei Fälle vor (beide theoretisch und so nicht wirklich möglich, aber ich denke, damit wird es klar):

 

1. Der Volumenstrom ist unendlich, der Heizkörper hat überall Vorlauftemperatur, sagen wir 40°C -> die 'effektive Heizfläche' ist 100%. Sagen wir, er gibt dabei 500 Watt in den 20°C warmen Raum ab.

 

2. Der Volumenstrom ist klein, so dass der Heizkörper oben Vorlauftemperatur hat und unten nur noch Raumtemperatur und der Gradient ist dabei linear. Dann beträgt die 'effektive Heizfläche' nur noch 50%, weil da, wo er Raumtemperatur hat, keine Wärme mehr an den Raum abgegeben wird, und in der Mitte nur noch halb so viel wie oben.

 

Die Heizlast des Raumes ist aber immer gleich, z.B. unsere 500 Watt. Da der Wärmefuss (also die Leistung) proportional zu Temperaturdifferenz x Fläche ist, und die (effektive) Fläche nur noch die Hälfte, muss die Temperaturdifferenz verdoppelt werden, also die Vorlauftemperatur auf 60°C angehoben.

 

Wie gesagt, alles nicht ganz 'real'. Weder gibt es einen unendlichen Volumenstrom, noch kühlt in endlicher Zeit das Heizwasser auf Umgebungstemperatur ab, noch verläuft (dann) der Gradient linear über den Heizkörper u.s.w...

 

Du hast oben aber nicht ganz richtige Thesen aufgestellt. Wenn die im Kessel eingebrachte Wärme von den Heizkörpern nicht 'weggebracht' wird, hilft nur eine Vergrößerung der (effektiven) Heizfläche oder die Erhöhung des (durchschnittlichen) Temperaturgefälles zur Umgebung. Das ist Physik, da kannst du nix gegen machen.

 

Mit einer Verringerung des Volumenstoms erreichst du aber das Gegenteil. Du verringerst die effektive Heizfläche (wie grad beschrieben) und/oder verringerst das durchschnittliche Temperaturgefälle, weil ja der Rücklauf kälter wird.

 

Takten bleibt Takten - wenn die minimale Wärmeleistung des Kessels höher ist als die Heizlast, steigt die Temperatur des Heizwassers und die Therme schaltet ab. Energieerhaltung oder wie auch immer, aber wieder Physik.

 

Etwas anderes ist hier das 'Start-Takten' - dabei wird die Wärme nicht schnell genug zu 'Wärmesenke' gebracht, und deshalb steigt lokal im Kessel die Temperatur und der Brenner geht wieder aus. Und auch hier hilft die Erhöhung des Volumenstroms, aber das ist ein 'transienter' Vorgang im Gegensatz zu dem 'statischen' Gleichgewicht beim Heizen, worum es ja bei der Spreizung geht.

 

Klar ist eine niedrige Rücklauftemperatur erstmal gut für die Brennwertausnutzung, aber besonders bei den Wandgeräten, die nur den Kesselwärmetauscher haben, sollten wir das gesamte 'Temperaturniveau' nicht aus den Augen verlieren. Bsw. bekommen wir bei 60°C VL aus dem Beispiel oben an der Stelle des Kesselwärmetauschers schon nix mehr kondensiert, bei 40°C hingegen vieleicht schon noch...

Klingt auf den ersten Blick auch plausibel und ich denke mal ne Weile "drauf rum".😊

 

Du hast oben aber nicht ganz richtige Thesen aufgestellt. Wenn die im Kessel eingebrachte Wärme von den Heizkörpern nicht 'weggebracht' wird, hilft nur eine Vergrößerung der (effektiven) Heizfläche oder die Erhöhung des (durchschnittlichen) Temperaturgefälles zur Umgebung. Das ist Physik, da kannst du nix gegen machen.

 

Das gilt aber nur bei statischer Betrachtung. In der Realität wird der Estrich oder die Raumtemp. irgendwann

gesättigt sein und  der Rücklauf steigt an. Dann moduliert entweder der Brenner so weit runter bis die 

Raumtemp wieder leicht sinkt, oder er erreicht die Abschalttemp. -> Takten. Und so ist es ja auch gedacht.

>> Klingt auf den ersten Blick auch plausibel und ich denke mal ne Weile "drauf rum".

schön! vielleicht finden wir dann ja irgendwann gemeinsam die Antwort auf die initiale Frage, wenn nicht vorher irgendwer vorbeikommt und sie gibt... 🙂

 

>> In der Realität wird der Estrich oder die Raumtemp. irgendwann gesättigt sein und der Rücklauf steigt an.

Leider ist unser Häuschen nicht so gut isoliert und hat unterhalb irgendwelcher Aussentemperatur ständig einen 'statischen' Durst nach Wärme, den die Therme dann auch ohne Takten rein mit Modulieren stillt... 😢

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