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COP und mittlere Heizwassertemperatur und Vorlauftemperatur
Verfasser:
winni 2
Zeit: 01.06.2017 15:51:58
0
2513721
Hallo,

um ein anderes Thema nicht weiter zu kappern, stelle ich mal hier
die Frage.
Was ist entscheidend für die Effizienz von Wärmepumpen:

1. Die Höhe der Vorlauftemperatur?

2. Die mittlere Temperatur des Heizwassers im Heizkreis?

Mir fehlt da für diese relevante Frage das echte Verständnis des Wärme-
pumpenprozesses, aber ich dachte bisher 2. wäre die eigentliche Grösse,
auch wenn meist von der Vorlauftemperatur gesprochen wird.
In diesem Thema habe ich mich dazu schon etwas mit HFrik ausgetauscht:
http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/198425/Haustechnik-im-Zweifamilienhaus-KFW55

Grüsse

winni

Verfasser:
winni 2
Zeit: 01.06.2017 16:12:05
0
2513732
Oder noch anders gefragt:

Ist z.B. Vorlauf 40, Rücklauf 26 Grad, im COP gleich zu 36/30 Grad?
Die mittlere Heizwassertemperatur ist dann jeweils 33 Grad.

Grüsse

winni

Verfasser:
lukashen
Zeit: 01.06.2017 16:13:59
0
2513734
Hi,

rechne mal mit ein paar Werten das theoretische Maximum aus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Carnot-Wirkungsgrad
Entscheidend ist der Unterschied zwischen Quellen- und Senkentemperatur. Je kleiner der Temperaturunterschied, desto besser.

Gruß

Verfasser:
kova1902
Zeit: 01.06.2017 21:03:35
1
2513808
Zitat von winni 2 Beitrag anzeigen
Ist z.B. Vorlauf 40, Rücklauf 26 Grad, im COP gleich zu 36/30 Grad?
Die mittlere Heizwassertemperatur ist dann jeweils 33 Grad.

winni

Hallo Winni
Wenn man nur Kompressor betrachtet , dann 40/26 schlechter als 36/30, weil Kältemittel knap über Vorlauftemperatur kondensiert .
Jetzt AZ mit Pumpen wird komplizierter . Um das Wasser mit 40/26 zu pumpen braucht man weniger Strom als mit 36/30 , aber dafür verbraucht Kompressor mehr Strom .
Die Seite finde ich gut .
mfg kova

Verfasser:
kova1902
Zeit: 01.06.2017 21:15:35
0
2513811
Daswürde ich auch lessen.
Nur jetzt andere Seite.

Verfasser:
Becker3
Zeit: 02.06.2017 07:16:12
0
2513865
Zitat:
Mit dem kalten Rücklauf kann hingegen das Kältemittel unterkühlt werden. Beachten wir nur mal die für diesen Fall maximal mögliche Unterkühlung von 5 K, dann verbessert sich die Leistungszahl zu 6,6


ich frage mich auch was die bessere AZ bei mir ergeben wird:
VL/RL 27/24°C (also 3K Spreizung) mit hohem Volumenstrom (19l/min = 80% Heizkreispumpe) oder doch lieber 29/24°C (5K Spreizung) mit geringerem Volumenstrom.

In der Übergangszeit liegt die VL/RLT berechnet sogar nur bei 25/22 oder 25/23. Da frage ich mich ob es vom Wirkungsgrad nicht vielleicht besser wäre auf 5K Spreizung zu gehen, so wie in der Berechnung der JAZ vom Installateur vorgegeben, da steht auch was mit 5K Spreizung drin.

Verfasser:
kova1902
Zeit: 02.06.2017 10:54:41
0
2513900
Hallo Winni
Bei deinem Beispiel mit 40/26 und 36/30
Vorlauftemperatur steigt um 4 Grad . Es entsteht ein Mehrverbrauch von Strom 4*2%=8% , oder von 1500 Watt auf 1620 Watt ( nur Kompressor) , die Umwälzpumpe verbraucht dann weniger ( vielleicht von 40 auf nur 5 Watt) .Heizleistung sinkt um 0,5% pro 1 Grad Vorlauftemperatur. Die Wärmepumpe verbraucht 85 Watt mehr , Heizleistung sinkt um 2% , die AZ wird schlechter.
Warum liegt Verflüssigungstemperatur bei PWT um etwa 2 Grad über Vorlauftemperatur?
Es gibt kein idealer Verflüssiger in dem Verflüssigungsdruck absolut gleich auf ganze Länge ist (50 mbar reichen schon für fast 1 Grad ), Ein idealer Wärmeübergang gibt es auch nicht , die Wärme muss von warm zu kalt fließen.
Und im Praxis komme ich auch bei 35 Grad Vorlauftemperatur auf 37 Grad Verflüssigungstemperatur.
Und wo würde ich Verflüssigungsdruck messen? Natürlich beim Kompressorausgang ( wegen Druckverhältnis) und nicht nach dem Verflüssiger , sonst gibt's kleiner Druckabfall.
Bei HE -Pumpen ist 5 Grad und nicht HE-Pumpen etwa 7 Grad besser.
Aber was gibt's besseres als selbst zu messen?
Immer wieder selbst ausprobieren
Mfg kova

Verfasser:
pB
Zeit: 02.06.2017 11:26:50
0
2513909
Stimme zu.

Letzten Endes zählt der Druck am Kompressor-Ausgang,
umso höher der VL, umso höher die Verdichtung....


...und da der Kompressor in Relation zur Umwälzpumpe
sicher den höheren Verbrauch hat, lohnt es sich, hier besonders zu optimieren,
da das Potential, auch bei geringeren Änderungen absolut höhere Beträge ergibt.

Sprich: Erst mal möglichst geringen Hub, dann möglichst geringe Verfl.temp
(= VL-temp.) und dann optimierte Spreizung. (üblicherweise ~ 5K)

Verfasser:
winni 2
Zeit: 02.06.2017 18:40:03
0
2514000
Danke schon mal, auch für die Links, kova, aber das bringt mich nicht so weiter .
Bin mehr der Praktiker, als der Theoretiker :-(

Hier mal als "teaser" einen Beitrag des Wärmepumpenentwicklers TOPCOP,
der in Richtung meines bisherigen Kenntnisstandes geht:

TOPCOP schrieb in diesem Thema:
http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/174750/Wieso-beeinflusst-die-mittlere-Kondensationstemperatur-den-COP-:

"Vergiss die mittlere Kondensationstemperatur.
Die gibts nur bei KM mit Gleit.Interessiert aber auch da nicht!
Für KM Vergleich zählt nur to u tc !
Für tc gibt nur der Hezkreis gibt die Richtung vor !
Entscheidend ist hier die mittlere Heizwassertemperatur.

a) VL 35 RL 30=tm 32,5 = COP Referenz = Prüfpunkt EN 14511 neu
b) VL 35 RL 25=tm 30,0 = COP höher = Prüfpunkt EN 255 alt
c) VL 40 RL 25=tm 32,5 = COP ca wie Referenz

Der normale WP Entwickler optimiert seine WP auf a)
Eine auf c) optimierte WP ( zB meine )kann einen höheren COP erreichen

Untersucht u gut dargestellt im WPZ Bulletin 02 2009 (google)"



Grüsse

winni

Verfasser:
lowenergy
Zeit: 02.06.2017 19:42:48
1
2514011
Wenn ich's korrekt verstehe braucht die "low-Volumenstrom-high-COP-Wärmepumpe" mit hoher Spreizung dann aber u. a. auch entsprechend dimensionierten Verflüssiger und zusätzlich per Umschaltventilen separierbares bzw. zuschaltbares Puffervolumen ... siehe folgend verlinkter Artikel: LINK

Verfasser:
winni 2
Zeit: 02.06.2017 20:01:50
1
2514016
WPZ Bulletin 2009

Grüsse

winni

Verfasser:
Motzi1968
Zeit: 02.06.2017 21:12:19
0
2514032
Dann möchte ich winnis Frage mal um eine weitere ergänzen.

Die techn. Datenblätter von WPen geben drei Größen bezüglich Volumenstrom im Senkekreis an:

- Mindestvolumenstrom
- Nennvolumenstrom
- Maximalvolumenstrom

Der Volumenstrom ist ja erstmal grundsätzlich von der Höhe der Systemtemperatur der Senke unabhängig zu betrachten, hängt natürlich trotzdem damit zusammen (Spreizung).

Bei welchem der drei genannten Volumenströme wird die höchste Effizienz erreicht und womit hängt das direkt (Kältekreis) und wonit indirekt (Senkekreis) zusammen?


Grüße
Motzi1968

Verfasser:
jogi54
Zeit: 02.06.2017 22:20:20
1
2514048
Zitat von winni 2 Beitrag anzeigen
Danke schon mal, auch für die Links, kova, aber das bringt mich nicht so weiter .
Bin mehr der Praktiker, als der Theoretiker :-(

Hier mal als "teaser" einen Beitrag des Wärmepumpenentwicklers TOPCOP,
der in Richtung meines bisherigen Kenntnisstandes[...]

Hallo Winni,

auch für den Praktiker ändert sich die Physik nicht.

Bei Flächenheizungen (FBH, WH) ist die abgestrahlte Wärmemenge von der Oberflächentemperatur abhängig - und die ist wiederum von der mittleren Temperatur aus VL und RL abhängig.

Die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur und der mittleren HeizkreisTemperatur hängt vom U-Wert zwischen den beiden Ebenen ab.

Die Raumtemperatur wird höchstens so warm sein wie die Oberflächentemperatur (es sei denn, es gibt interne oder solare Gewinne)

Was sicherlich beim Heizen nicht passieren kann, ist dass die RL kleiner als die Oberflächentemperatur wird, denn dann würde sich der Wärmefluss ja umdrehen.

Das hat jedoch zur Folge, dass man bei einer modulierenden WP bei kleiner Leistung kaum mehr eine Spreizung von 5K hinbekommt.

z.B. (Zahlen aus meiner Anlage mit Gaskessel und Speicher):
notwendige Oberflächentemperatur 22,7°C
daraus notwendige mittlere Heizmitteltemperatur: 24,6°C
Bei einer Spreizung von 2K ergeben sich:
VL 25,6°C RL 23,6°C (23,6°C > 22,7°C)
Bei einer Spreizung von 5K ergeben sich:
VL 27,1°C RL 22,1°C (22,1°C < 22,7°C, physikalisch unmöglich)

Um nicht in diese Falle zu laufen, habe ich meine Durchflussgeschwindigkeit auf 860l/h fest eingestellt. Dadurch passt sich die Spreizung automatisch über die Heizkurve an.


Apropo: da gibt es ganz viel zum Thema WP zu Lesen ...

LG jogi

Verfasser:
Kaepsele007
Zeit: 02.06.2017 22:21:06
0
2514049
Zitat von winni 2 Beitrag anzeigen

Was dort beim WPZ gerechnet wird, hat mit der Praxis wenig zu tun. Hier werden 2 Zustände mit gleicher Vorlauftemperatur verglichen.
Wenn im ansonsten konstanten System die Spreizung erhöht wird, sinkt die RL Temperatur und die VL Temperatur erhöht sich. Die Temperaturen stellen sich annähernd so ein, dass nach der Anpassung die gleiche logarithmische Temperaturdifferenz zwischen Estrich und Heizungswasser herrscht.

Beispiel für die Annahme, dass die Estrichtemperatur örtlich etwa konstant ist:

dTmittl.ln = (TVL-TRL) / ln((TVL-TEstr) / (TRL-TEstr)

für TEstrich = 24°C und 35/30°C gilt

dTmitt.ln = 8,25K

für TEstrich =24°C und 35/25°C beträgt

dTmittl.ln = 4,17K

Es wird also bei 35/25°C deutlich weniger Wärme in die FBH übertragen als bei 35/30°C.
Der selbe Wärmeübergang wie bei 35/30°C stellt sich erst bei einer Temperatur 38,2/28,2°C ein.

Verfasser:
winni 2
Zeit: 03.06.2017 00:20:57
2
2514064
Ja, okay, aber es geht hier um Effizienz, nicht um Leistung pro Fläche.

Mit 90/70 kann ich auch mit kleinem Heizkörper einen Raum heizen,
der mit niedrigerer Vorlauftemperatur vielleicht die ganze Bodenfläche
brauchen würde.

Grüsse

winni

Verfasser:
Kaepsele007
Zeit: 03.06.2017 00:58:04
1
2514066
Schon klar.
Das Problem an deinem Beispiel ist nur, dass du davon ausgehst das mit Änderung der Spreizung die mittlere Heizwassertemperatur konstant bleibt. Dem ist aber nicht so (siehe oben). Mit steigender Spreizung musst du auch eine höhere mittlere Heizmitteltemperatur fahren um die gleiche Heizleistung zu erreichen.
Erhöhe mal in deinem Beispiel (mittlere Heizwassertemperatur 33°C) die Spreizung auf 30K. Dann generierst du eine Rücklauftemperatur von 18°C, die du praktisch nie erreichen kannst; es sei denn, deine Wohlfühltemperatur liegt so um die 15°C.

Grüßle

Verfasser:
winni 2
Zeit: 03.06.2017 01:08:46
0
2514067
Das war nur ein Beispiel, das zeigt, das die Rücklauftemperatur, neben
der Vorlauftemperatur, sehr wohl eine Rolle spielt.

Meine eigentliche Frage geht von der selben mittleren Heizkeistemperatur
aus und damit selber Heizleistung.

Grüsse

winni

Verfasser:
Kaepsele007
Zeit: 03.06.2017 01:16:51
0
2514068
wie schon gesagt; ändert sich am bestehenden System die Spreizung, dann ändert sich die mittlere Heizwassertemperatur. Der Effekt ist umso größer, je geringer die VL Temperatur ist. Probier's aus!
Jogi hat im Prinzip das gleiche geschrieben.

Gute Nacht ;-)

Verfasser:
jogi54
Zeit: 03.06.2017 10:32:58
0
2514114
Zitat von Kaepsele007 Beitrag anzeigen
Zitat von winni 2 Beitrag anzeigen
[...]

Was dort beim WPZ gerechnet wird, hat mit der Praxis wenig zu tun. Hier werden 2 Zustände mit gleicher Vorlauftemperatur verglichen.
Wenn im ansonsten konstanten System die Spreizung erhöht wird, sinkt die RL Temperatur und die VL Temperatur erhöht sich. Die Temperaturen stellen[...]


@Kaepsele007

diese Rechnung soll doch nur darstellen, warum die COPs bei der alten DIN mit 25/35 besser sind als die COPs nach der neuen Norm mit nur 5K Spreizung. BZW kommt aus der Ecke... 10K waren halt beim Einsatz mit Heizkörpern mal üblich.

LG jogi

Verfasser:
jogi54
Zeit: 03.06.2017 13:53:52
0
2514152
Zitat von winni 2 Beitrag anzeigen
Das war nur ein Beispiel, das zeigt, das die Rücklauftemperatur, neben
der Vorlauftemperatur, sehr wohl eine Rolle spielt.

Meine eigentliche Frage geht von der selben mittleren Heizkeistemperatur
aus und damit selber Heizleistung.

Grüsse

winni


Hmm Winni,

vom Carnot her dürfte die geringst mögliche Spreizung VL/RL im Heizkreislauf dann das beste sein, weil du dadurch die geringste VL rel. zur Sole bekommst.

Dagegen spricht das Problem des Gleit bei Kältemittelmischungen, wie den üblichen R407/R410, die teilweise erst bei einer Spreizung von 7K erst richtig funktionieren / vollständig kondensieren. Ganz genau kann uns das sicherlich z.B. TOPCOP erklären.

Bei den voll geregelten Nibe etc. sollte das eigentlich in der Regelung hinterlegt sein - ob es da dann auch wirklich optimal funzt - ich weiß es nicht.

LG jogi

Verfasser:
winni 2
Zeit: 05.06.2017 18:48:21
0
2514694
Noch jemand eine Idee zu dieser m.M. nicht unwichtigen Frage
oder auch Motzis?

Spielt ja schon eine Rolle, auf welche Temperatur und Spreizung
die Heizflächen optimal ausgelegt werden sollten und ob vielleicht
im Altbau mit weniger Umlauf und höherer Vorlauftemperatur
gleiche COPs, oder nach TOPCOP sogar höhere, möglich werden.

Grüsse

winni

Verfasser:
TOP COP
Zeit: 05.06.2017 20:38:36
1
2514732
Hallo

Link von winni2:

WPZ Bulletin 2009
das ist der 01-2009

Der wichtigere ist: WPZ Bulletin 2-2009
Musst du suchen, hab ich nur gedruckt.

Zitat winni2:
Was ist entscheidend für die Effizienz von Wärmepumpen:
1. Die Höhe der Vorlauftemperatur?

Nein

2. Die mittlere Temperatur des Heizwassers im Heizkreis?

Unumstösslich Ja !!

Zitat winni2:
Oder noch anders gefragt:

Ist z.B. Vorlauf 40, Rücklauf 26 Grad, im COP gleich zu 36/30 Grad?
Die mittlere Heizwassertemperatur ist dann jeweils 33 Grad.

Theoretisch ja
In der Praxiis aber abhängig von z.B:
1.Kältemittel.
Sehr R407C förderlich.
2.Kältekreisdesign
Banalstes Beispiel: eine WP mit klassischem KM Sammler nach dem Kondensator kann gar nicht unterkühlen, ausser die Anlage ist überfüllt und der Sammler damit sinnlos.
3. IWT ja oder nein und wie und wozu wird er genutzt ?
4. Kondensator: Auf welche Betriebsweise ist er optimiert ?
Ein auf 5K Spreizung optimierter Kondensator, verschlechtert seinen interne K-Zahl bei 10K. tc steigt !

Nehmen wir als gutes Beispiel meine WP.
Die kann problemlos 25 > 65 also 40K ! Spreizung, tm = 45°C. Sie erreicht nun einen etwas niedrigeren COP, als bei 50/40, aber es ist zu gewichten, dass der exergetische Gütegrad der Wärme jetzt auch höher ist, trotz gleichem tm !
Näheres siehe meine HP:

http://www.dingler-solar-waermepumpe.de/index.php/produkte/wp/luft-sole-wp.html
Abschnitt:
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe und die Energiewende.

oder:
http://www.dingler-solar-waermepumpe.de/index.php/haus-2050.html?showall=&start=1
Abschnitt:
Aktueller Objektsteckbrief. Stand: 7. Januar 2016

Dr. Ing Preusser´s Untersuchungen und Erkenntnisse, habe ich in praxistaugliche u wirtschaftliche Gesamtsystemtechnik umgesetzt.

@Hfrik
Deine 3 WT Auskoppelung ist ja richtig, aber unbezahlbar. Zudem müssen vorher im K-kreis die prozentualen Anteile Heissgas > Kondensation > Unterkühlung, etwas "designed" werden.

Auf Gegenreden werd ich aus Zeitgründen nur antworten, wenns mir sinnvoll erscheint.

Das Gesamtthema ist also weit komplexer, als der WP ambitionierte User manchmal denkt.

PS:
@low

Zitat:
Wenn ich's korrekt verstehe braucht die "low-Volumenstrom-high-COP-Wärmepumpe" mit hoher Spreizung dann aber u. a. auch entsprechend dimensionierten Verflüssiger und zusätzlich per Umschaltventilen separierbares bzw. zuschaltbares Puffervolumen ... siehe folgend verlinkter

Artikel: LINK
...Wenn ich's korrekt verstehe...

Hast du das ??
Ich hab mit 1 x durchlesen nur den Kopf geschüttelt. Das mein ich im Ernst.
Widersprüche ohne Ende. Findet ihr keine ? Ich werd`s aber noch 2 mal durchlesen.

TOP COP
WP Entwickler
www.dingler-solar-waermepumpe.de

Verfasser:
HFrik
Zeit: 06.06.2017 11:12:27
0
2514827
Tja dass das mit 3 Wärmetauschern aktuell teuer ist ist richtig. Allerdings, würde man das in einem Stück mit passend geformten Blechen fertigen in einer Grosserie, als ein Wärmetauscher mit 2 Asnchlüsen auf der einen und 4-6 Anschlüssen auf der Wasserseite, wäre sowas vielleicht interessanter.
Ansonsten kann ich die mittlere Heitzwassertemperatur als bestimmend für den COP nicht bejahen. Die Vorlauftemperatur triffts von den Physikalischen zusammenhängen besser, aber eben auch nicht ganz genau. Wenn manns genauer wissen will kann man das auf der theoretischen Seite mit entsprechendem Kreisprozess im Diegramm des Kältemittels ermitteln, womit man schon einen Eindruck dafür bekommt wohin der Hase läuft.

Verfasser:
Eisvogel
Zeit: 06.06.2017 11:35:29
2
2514834
Hallo winni 2 !

Bin diesbezüglich Versuche im vergangenen Herbst gefahren. (aufgrund von Diskussionen hier im Forum)
Schon nach kurzer Zeit stand fest, die geringste Spreizung am Heizkreis brachte die grösste AZ. Der höchste Durchsatz am Heizkreis ist bei mir knapp über 1400 l/h.
(Stufe 3 Grundfos Alpha 2 25/60) Je weiter ich den Durchsatz verringerte, umso
höher war die Spreizung am Heizkreis ,aber umso schlechter die AZ.
Aber Achtung, ich fahre mit einem Einstoffkältemittel.
Wenn du willst, fahre ich den Versuch für dich nochmal im Herbst und verfolgst es Online mit (oder wer auch immer dazu Lust hat) Zur Zeit ist natürlich alles bis auf Solar abgeschaltet
AZ bei unterschiedlicher Spreizung am Heizkreis

Mfg. Eisvogel

Verfasser:
winni 2
Zeit: 06.06.2017 12:07:01
0
2514840
Hallo Eisvogel,

danke für Deine Erfahrungswerte, die aber den Erkenntnissen des
Buchs-Zentrums wohl widersprechen?
Habe zwar nicht das Bulletin 2/2009 gefunden, aber diesen IKZ-Artikel,
der sich darauf bezieht:
http://www.ikz.de/nc/ikz-fachplaner/artikel/article/jahresarbeitszahl-cop-co-brteil-1-was-fachp-0011740.html

Da heisst es:
"Das Wärmepumpentestzentrum ging auch der Frage nach, wie sich die Leistungszahl der Wärmepumpe ändert, wenn sich die Temperaturspreizung, aber nicht die mittlere Kondensationstemperatur, ändert. In Bild 2 ist die relative Änderung der Leistungszahl in Abhängigkeit der senkenseitigen Temperaturspreizung bei gleicher mittlerer Kondensationstemperatur ersichtlich [1]. Wärmepumpen sind demnach bei Spreizungen von 10 K auf der Wärmesenkenseite am effizientesten zu betreiben."

Allerdings sind die Unterschiede im COP in der dort gezeigten Graphik relativ gering.

Grüsse

winni

Aktuelle Forenbeiträge
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dyarne schrieb: das ist ja völlig normal wenn man die tiefen schichten der außenluft aussetzt. gerade die veränderung zeigt ja daß bei überdeckung ein ganz anderes feuchtes klima im kollektorbereich herrscht. der gewachsene...
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COP und mittlere Heizwassertemperatur und Vorlauftemperatur
Verfasser:
winni 2
Zeit: 06.06.2017 12:07:01
0
2514840
Hallo Eisvogel,

danke für Deine Erfahrungswerte, die aber den Erkenntnissen des
Buchs-Zentrums wohl widersprechen?
Habe zwar nicht das Bulletin 2/2009 gefunden, aber diesen IKZ-Artikel,
der sich darauf bezieht:
http://www.ikz.de/nc/ikz-fachplaner/artikel/article/jahresarbeitszahl-cop-co-brteil-1-was-fachp-0011740.html

Da heisst es:
"Das Wärmepumpentestzentrum ging auch der Frage nach, wie sich die Leistungszahl der Wärmepumpe ändert, wenn sich die Temperaturspreizung, aber nicht die mittlere Kondensationstemperatur, ändert. In Bild 2 ist die relative Änderung der Leistungszahl in Abhängigkeit der senkenseitigen Temperaturspreizung bei gleicher mittlerer Kondensationstemperatur ersichtlich [1]. Wärmepumpen sind demnach bei Spreizungen von 10 K auf der Wärmesenkenseite am effizientesten zu betreiben."

Allerdings sind die Unterschiede im COP in der dort gezeigten Graphik relativ gering.

Grüsse

winni
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