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Wasser-Wasser-Wärmepumpen : Stromfresser Brunnenpumpe optimieren - 30-80% Einsparungen
Verfasser:
fdl1409
Zeit: 10.02.2008 10:25:56
1
812495
Wasser-Wasser-Wärmepumpen gelten allgemein als die effizienteste Form der oberflächennahen Erdwärmenutzung. Ihr großer Vorteil ist die ganzjährig hohe Quellentemperatur. Während eine Sole-Wasser-WP im gewichteten Jahresmittel auf eine Soletemperatur um 5° kommt hat man bei Wasser-Wasser-WP typischerweise 10-12°. Da jedes Grad Quellentemperatur die Arbeitszahl um 2,5% verbessert haben WW-WP einen grundsätzlichen Vorteil von 15%.

Theoretisch.
In der Praxis haben WW-WP Arbeitszahlen im gleichen Bereich wie Sole-Wasser-WP, nicht selten sogar schlechter.
Ursache dafür ist der hohe Stromverbrauch der Nebenaggregate, hier der Brunnenpumpe.
Eine Sole-Wasser-WP hat laut FAWA-Studie im Mittel eine Solepumpe, die 13% des Verdichterstroms zieht.
Eine WP mit 2 kW Verdichterleistung hat also dann eine Solepumpe mit 260 Watt Leistungsaufnahme.
Optimierte Pumpen können aber schon mit 2-5% betrieben werden und bessern entsprechend die Arbeitszahl der Gesamtanlage.

Bei Wasser-Wasser-WP ist die Leistungsaufbnahme der Brunnenpumpe weitaus höher. Das liegt einerseits daran daß es sich hier im Gegensatz zum geschlossenen Solekreislauf um ein offenes System handelt. Der Höhenunterschied zwischen Wasserspiegel und Wärmepumpe, der von der Förderpumpe überwunden werden muß, ist weitgehend verloren. Ausnahme sind solche Fälle, bei denen mit einem komplett entlüfteten System und Förderhöhen von nur wenigen Metern gearbeitet wird. Dies ist jedoch nichts für den Normalanwender.
Der zweite wesentliche Grund für die hohe Pumpenleistung liegt darin begründet, daß es keine Brunnenpumpe mit passender Leistung und Förderhöhe gibt. Die Standardpumpen sind alle auf Förderhöhen von mindestens 20-25m ausgelegt. Das ist mehr als man für WP-Anwendung braucht. Der Überschuß wird in Reibung umgewandelt, die Pumpenkennlinie verschiebt sich in einen ungünstigen Bereich.
Eine 12 kW WW-WP hat oft eine Brunnenpumpe mit 600 Watt. Das ist ein Anteil von 30%, verglichen mit den 13% der Solepumpe ist der Vorteil der höheren Quellentemperatur damit vollkommen aufgebraucht. Ein hoher Prozentsatz der Anlagen wird außerdem mit einem Zwischenkreis betrieben. Dadurch verliert man nicht nur 2° Medientemperatur ( = 5% Jahresarbeitszahl ), sondern hat zusätzlich zum Verbrauch der Brunnenpumpe auch noch den der Solepumpe.

Was bedeutet das für die Arbeitszahlen ?
Bei der Solepumpe mit 2 kW Verdichterstrom und 9 kW thermisch verschlechtert sich ein COP von 4,5 durch die 260 Watt der Solepumpe von 4,5 auf 3,98.
Bei der Brunnenpumpe mit 600 Watt sinkt der COP von 6 für den Verdichter allein auf 4,61. Nimmt man jetzt noch eine Solepumpe für den Zwischenkreis von 200 Watt und 5% Verschlechterung durch die tiefere Quellentemperatur dann sinkt das auf 4,07. Der gesamte Vorteil des Grundwasserbetriebs ist weg.
Bei kleineren Anlagen kann die WW-WP sogar deutlich schlechter sein als eine Soleanlage, weil es keine kleinen Brunnenpumpen gibt. Eine 6-8 kW Wasser-Wasser-WP hat deshalb oft eine Arbeitszahl deutlich unter einer Soleanlage.

Im Folgenden zeige ich die Auslegung einer typischen Anlage.

Annahme : Wasser-Wasser-WP mit 12 kW Leistung.
Der Wasserspiegel liege 2m unter GOK. Die Pumpe sitze in 6m Tiefe. Zusätzlich ist der Höhenunterschied zwischen GOK und höchstem Punkt in der Förderleitung zu überwinden, der typischerweise 2m oberhalb GOK liegt. Es sind also insgesamt maximal 8m geodätischer Höhenunterschied zu überwinden.

Dazu kommen die Druckverluste durch Reibung. Im Verdampfer verliert man typischerweise 1m. In der Leitung selbst, die meist 30-50m lang ist, 2m. Dazu sonstige Druckverluste in Höhe von 2m, macht zusammen 5m. Gehe hier von einer typischen Spreizung von 3° aus.

Der gesamte Druckverlust, den die Förderpumpe zu überwinden hat, liegt also bei 13m. Bei 3° Spreizung müssen 2,87m3/h gefördert werden.

Mehr als die Hälfte der Anlagen verwendet die bewährten Brunnenpumpen der Grundfos SP Serie. Hier würde man die SP 3A-6 verwendet. Die Anlage hat die folgende Förderkurve:



Man sieht schon optisch daß der gewünschte Betriebspunkt deutlich unterhalb der Förderkurve der Pumpe liegt. Die tatsächliche Fördermenge liegt über 3,5m3. Im unteren Diagramm sieht man auch daß die Pumpe hier eine Wellenleistung P2 von 386 Watt hat und eine elektrische Leistungsaufnahme P1 von 602 Watt.
Das ist übrigens ein häufiges Mißverständnis. Die angegebene Nennleistung der Pumpen ist immer P2.
Das ist die mechanische Pumpleistung, der elektrische Stromverbrauch liegt weitaus höher.

Fast alle Brunnenpumpen werden ungeregelt betrieben und verschenken dadurch sehr viel unnötige Leistung und Stromverbrauch.
Die SP-Pumpen können aber auch in der Leistung geregelt werden, und zwar mit einem Frequenzumformer.
Die Drehzahl darf bis auf minimal 30 Hz reduziert werden.
Quelle Grundfos Datenheft SP-Pumpen, Seite über Frequenzumrichterbetrieb.
Grundfos hompage - Grundfos Caps anklicken - Unterlagen - Grundwasser-Versorgung - SP>4bis 12" Unterwasserpumpen - Datenhefte anklicken ( vorsicht > 8 Mb Datei )

Folgende Abbildung zeigt den möglichen Leistungsbereich durch Drehzahlregelung :



Klar erkennbar daß der Betriebspunkt innerhalb der ansteuerbaren Bandbreite liegt. Man kann in der Grundfos Software sogar den Betriebspunkt eingeben und sich die erforderliche Frequenz sowie den dazu gehörigen Stromverbrauch anzeigen lassen.

Das geht so :
1.: Grundfos
2.: rechts unten Grundfos Caps anklicken
3. Katalog anklicken
4.: Grundwasser-Versorgung anklicken
5.: SP > 4" bis 12" Unterwasserpumpen anklicken
6.: passende Baugröße anklicken ( Zahl entspricht etwa der Fördermenge ), hier SP 3A
7.: Suchen anklicken
8.: passende Pumpe anklicken, immer erste der Liste, hier SP 3A-6, evtl noch SP 3A-9
9.: Cursor auf Optionen, Kennlinieneinstellung anklicken
10.: Eingabe anklicken
11.: Daten eingeben : Q 2,87 m3/h, H 13m, H statisch ( wichtig ) 8m ( geodät. Förderhöhe )
12.: OK anklicken - man bekommt die korrekte Kurve. Da sich die Reibungsverluste mit der Fördermenge ändern, nicht aber die geodätische Höhe, muß das korrekt eingegeben werden.

Die Kurve sieht dann so aus :



Weiter zur Berechnung der Drehzahl :
13.: wieder Kennlinieneinstellung anklicken
14.: Hydraulikplan anklicken
15.: Drehzahlregelung auf ja ändern
16.: OK anklicken



P2 habe ich der Übersichtlichkeit weggeklickt über Kennlinieneinstellung und Kennlinientyp.
Die elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe ist durch die Drehzahlreduzierung von 50 auf 40 Hz von 599 auf 352 Watt gesunken.

Das kann man noch weiter oprimieren. Bisher sind wir von 3° Spreizung ausgegangen. Bei WW-WP empfehle ich immer 4° Spreizung. Dadurch sinkt erstens die Fördermenge von 2,87 auf 2,15 m3, zweitens die Reibungsverluste im Quadrat auf 2,8m, Gesamtförderhöhe also auf 10,8m.

17.: optimierte Daten 2,15m3 und 10,8m wieder über Betriebspunkt eingeben.



Durch Absenkung auf 34 Hz wird dieser Betriebspunkt erreicht, Strombedarf sinkt auf 240 Watt.

Es lohnt sich immer, auch benachbarte Pumpen anzuschauen. Hier nachfolgend das Diagramm für die kleinere SP 2A-6:



Das Ergebnis ist schlechter, die SP 3A-6 ist hier die optimale Pumpe.

Die Drehzahlregelung kann also die Arbeitszahl einer Wasser-Wasser-WP deutlich verbessern.
Das hat noch weitere positive Aspekte. Bei knapper Wassermenge wird die Anlage betriebssicherer.
Eventuell sinkt der Wasserspiegel weniger tief, spart also zusätzlich Förderhöhe. Bei vielen Anlagen ist die Versickerung das größere Problem, auch hier hilft die Reduzierung des Förderstroms.

Wirtschaftlich ist das auch. Im Beispiel sinkt der Strombedarf von 599 auf 240 Watt. Bei einem Wirkungsgrad des FU von 96% macht das 250 Watt. Bei 1.500 Stunden pro Jahr liegt die Einsparung bei 523 kWh, was etwa 80 € Stromkosten ausmacht.

Ein neuer FU in der passenden Größe von 0,75 kW kostet etwa 300 €. Habe in den letzten Tagen mehrere ebay-Auktionen mit gebrauchten Geräten beobachtet - die gingen für 120-160 € weg.

Mit Elektrik kenne ich mich nicht aus, wäre dankbar wenn jemand etwas dazu schreiben könnte. Worauf muß man achten?

Ein Punkt noch: bei den optimierten Kurven muß man bedenken, daß die Kurve nach links nur noch wenig ansteigt. Fällt der Wasserspiegel 1-2m tiefer oder ist der Druckverlust höher dann geht die Fördermenge in die Knie und es kann zur Niederdruckabschaltung kommen. Das macht aber nichts, man muß dann nur ein Hertzchen oder zwei nachregeln. Nur wissen muß man das.

So, nun optimiert bitte eure Anlagen, damit ihr in Jürgen WSGROs Tabelle besser jazzt.

Grüße
Frank

Verfasser:
fdl1409
Zeit: 10.02.2008 11:12:55
0
812533
Habe noch etwas gefunden : Fördermenge und Stromverbrauch bewegen sich ganz legal in einem Toleranzband. Der Stromverbrauch kann also deutlich höher liegen als Nennkurve, Fördermenge höher oder tiefer.



In welche Richtung sind Abweichungen wohl wahrscheinlicher? Die Optimierung lohnt sich deshalb wohl eher noch mehr.

Was ich noch vergessen habe : beim Neubau von Anlagen lohnt es sich, von Anfang an auf geringe Druckverluste in den Leitungen zu achten. Bei ungeregelten Anlagen ist das fast gleichgültig, weil die Pumpen sowieso viel mehr Druck liefern als notwendig. Es werden deshalb oft ziemlich dünne Förderleitungen eingebaut.
Wenn man die Pumpen regeln will läßt sich jede Einsparung an Druckverlust in Stromeinsparung ummünzen. Deshalb keine zu dünnen Leitungen einbauen. Eine 40x3,7 sollte es im relevanten Leistungsbereich bis 12 kW sein, darüber sollte man noch eine Nummer draufpacken. Das kostet nur ein paar Euro mehr als eine dünnere Leitung.

Grüße
Frank

Verfasser:
Stefan H..
Zeit: 10.02.2008 11:33:21
0
812542
@fdl1409
ich habe eine Grundfos SQ 3-40. Funktioniert es da auch?

Danke
Stefan

Verfasser:
Stefan H..
Zeit: 10.02.2008 11:36:28
0
812544
Nein, habe gerade gesehen, dass dieser Typ nur eine Phase hat. Schade

Verfasser:
Bernd Schlueter
Zeit: 10.02.2008 11:52:05
0
812554
Frank, klasse, Dein Artikel. Da kann jeder jetzt nachschauen. Im Prinzip sind da alle Fabrikate gleich, oft hat Grundfos ein wenig mehr Wirkungsgrad. Wir pumpen jetzt mit einer ganz gewöhnlichen Heizungsumwälzpumpe, 170 Watt bringen gut 3,6 m³/h. Wir haben allerdings einen hohen Wasserstand, -3,6 Meter. Zur Zeit pumpen wir auf Höhe 0. Wir wollen aber auf das Niveau des Schluckbrunnens heruntergehen. Dann sinkt der Förderaufwand noch einmal kräftig. Unsere Anordnung muss zwar "angegossen" werden, entlüftet aber dann automatisch. Ohne Vakuumpumpe, ohne Tauchpumpe.

Der wichtigste Fehler, dem viele aufsitzen, ist das Versprechen, auch von Grundfos, des Energieaufwands.
370 Watt sind eben nicht die Stromaufnahme, die ist bald doppelt so hoch, was fast überall verschwiegen wird. P1 und P2 sind absolut zu unterscheiden!
Mit solchen Zahlenmanipulationen wird einem zum Beispiel auch vorgegaukelt, ein Elektroauto benötige nur 1 Liter auf 100km oder 15% der Energie in Deutschland stamme aus Windkraftanlagen.
Ich fahre ein Elektroauto. Obwohl keine Grundfos eingebaut ist, verbraucht es mehr und braunkohle will auch erst einmal gefördert werden, um verbrannt werden zu können. Auch da gibt es P1 und P2, die keinesfalls identisch sind. 100km/h sind da übrigens genau 90km/h.
Die Pumpe 3A ist meist tatsächlich die geeignetste.
bernd

Verfasser:
ManfredK
Zeit: 10.02.2008 12:00:15
0
812560
Moin Frank,

der Text ist mir 1. viel zu lang, und 2. bin ich als Luft/Wasser-WP-Besitzer bei dem gegenwärtigen Hoch über Europa bestens bedient.

Bei augenblicklichen Außentemperaturen von 8 Grad erbringt meine 5,4 KW LW-10-T Happel eine Leistungszahl von 3,6 bei 32 Grad im Vorlauf. Was will ich noch mehr. :-))

Und zu guter Letzt:
Mit dem ganzen Gedöns angefangen von der Brunnenbohrung über Erdsondenabteufung bis zur Pumpenoptimierung etc. hat der Luft/Wasser-WP-Betreiber sein WP-Leben-lang nichts zu tun.

Einen sonnigen Sonntagmorgen wünscht

Manfred

Verfasser:
H. Frank
Zeit: 10.02.2008 14:17:08
1
812646
@ManfredK

Im Gegensatz zu dir ist es vielen anderen WP-Betreibern eben nicht vollkommen egal, mit welchen Arbeitszahlen die WP-Anlage durchs Leben läuft. Besonders dann, wenn man zur Verbesserung des Nutzungsgrads um nicht wenige Prozentpunkte, meist weniger an Geld, sondern nur mehr an Verstand einsetzen muss.

Siehe auch die Beiträge desjenigen, der angeblich mit Erfolg und vollkommender Zufriedenheit schon 14 Jahre sein Haus bivalent mit einer Luft-Wasser-WP, WW-WP und Ölheizung beheizt, aber überhaupt keine Ahnung davon hat, mit welchem ungefähren Nutzungsgrad die einzelnen Energieumwandler laufen (und sie auch normalerweise laufen sollten!). Und man so auch nicht daraus schliessen kann, ob und wieviel CO2 und Heizkosten man letztendlich damit eingespart hat.
Ausserdem muss man noch dazufügen, dass eben jener erfolgreiche und zufriedene Luft-WP-ÖL-Heizer 14 Jahre lang seine bivalente WP im Heizungsvorlauf statt im -rücklauf eingebunden und erst vor kurzem hier im Forum hat erfahren müssen, welchen Mist er damit gebaut hat.

Da hilft auch der Hinweis nicht, dass man für Ökostrom bezahlt, denn real verheizen tut man den Strommix.


H. Frank

Verfasser:
Ritterrippo
Zeit: 10.02.2008 14:21:31
0
812649
Hallo Frank,

herzlichen Dank für diese Eröffnung. Habe heute leider keine Zeit. Das muss ich erst einmal in Ruhe lesen.

MfG Ritterrippo

Verfasser:
Klaus mit Haus
Zeit: 10.02.2008 14:53:34
0
812674

Hallo FDL1409, hallo Frank,

auch ich möchte herzlichen Dank sagen und hoffe das auch die WP-Hersteller in ihren PLANUNGSUNTERLAGEN das THEMA Wärmeträger besser behandeln.
Eine meiner letzten Planungsunterlagen von Nibe waren mal wieder ein " Rheinfall" !
Ich denke mal das es Sinn macht eine Wp-Anlage in drei Teilen aufzudröseln:
Teil eins : Die Heizungsseite mit FB oder vorhandenen HK und allem was dazugehört.
Teil zwei: Die eigentliche WP die auf den ersten Teil passt.
Teil drei:Die WÄRMEQUELLE............Reihenfolge beliebig.....
Anhand dieses Forums sieht man , wie weit der Weg zu Optimalen sein kann............mfg.Klaus

Verfasser:
tegel
Zeit: 10.02.2008 15:07:50
0
812679
Hallo fdl 1409,
ich finde Ihren Beitrag sehr interessant, zumal ich mich im vergangenen Winter mit fast den gleichen und Gedanken rumgeschlagen habe.
Also habe ich einen FU bei E-bay erworben und experimentiert.

Leider sind Ihre Ausführungen zwar prinzipiell richtig, aber nicht zu Ende geführt, wie ich selbst schmerzlich erfahren musste.
Jede Reduzierung der Pumpendrehzahl führt zu einer geringeren Wassermenge und damit zwansläufig zu einer niedrigeren Verdampfunstemperatur und damit weniger Leistung. Es sei denn, die Pumpe ist hoffnungslos überdimensioniert. Dann sollte man aber die Pumpe unbedingt tauschen.

Konkret zu meinem Fall:
Unsere Pumpe ist eine im Keller stehende Grundfos Saugpumpe CH4-20, die etwa gemessene 400 Watt zieht, Wärmepumpenleistung 8,5 KW. Wenn ich die Drehzahl der Wasserpumpe um 10% verringere, reduziert sich die Aufnahme der Pumpe um fast 50%. Super, Klasse!!!

Aber!!! Die Leistung der Wärmepumpe fällt auf ca. 8,1 KW, wegen der tieferen Verdampfung.

200 Watt Einsparung bei der Wasserpumpe stehen 400 Watt Verlust bei der Wärmpepumpe gegenüber!!! Nicht ganz so dramatisch änder sich der COP, er verschlechtert sich aber doch deutlich.

Eine Wärmepumpenanlage ist ein kompexes System und alles hängt zusammen. Mein FU steht im Keller "auf Altenteil".
Gruß
tegel

Verfasser:
tegel
Zeit: 10.02.2008 15:30:03
1
812690
Hallo ManfredK,
was soll denn dieser Luft/Wasser Wärmepumpenbeitrag?
Das ist doch wohl viel zu kurz geschossen. Auch Du bist vom Verbrauch der Nebenaggregate betroffen. Wie hoch ist denn die Aufnahme des Lüfters? Die ist allemal vergleichbar. Nur hast du Dir noch nie Gedanken darum gemacht.
Und bei diesem "Hoch" ein COP von 3,6. Da kann der Besitzer einer W/W WP eine fast beliebige Wasserpumpe anschließen und übertrifft das immer noch locker. Sogar bei diesem Wetter kommst Du nicht mit. Und Gedankem machem müßte er sich auch nicht um das zu schaffen. Schön, dass einige Leute das aber doch tun. Dickes Lob für fdl1409.

Und außerdem:
Unsere W/W Wärmepumpe hat heute noch gar nichts verbraucht. Unser Solardach brachte die komplette Wärmeenergie!

Gruß
tegel

Verfasser:
Klaus mit Haus
Zeit: 10.02.2008 15:50:27
0
812705

Noch vergessen, die meisten FU bei IBÄH sind ohne EMV-Filter.Vorsicht.Das man einen FU natürlich nur dann einsetzt, wenn die vorhandene Grundwasserförderpumpe zu " viel " Wasser fördert ist ja wohl klar.
In meinem Fall brachte ein Tausch der Brunnenfunktion eine Wasserförderung von 42l auf 53l/min.Für meine
WP würden aber auch 35l/min reichen.Wer also eine überdimensionierte Grundwasserförderpumpe hat,( empfehlungen aus Planungsunterlagen,Angstzuschlag vom Brunnenbauer oder auch HB,Bauherr selbst,da er einen FU und deren Funktion kennt )kann mit einem FU seine Grundwasserförderpumpe drosseln.Bei meiner von verockerung geplagten Anlage, ist es vieleicht eineLösung, mit einem FU, die "nötige" Wassermenge von 35l/min zu erreichen und etwas Strom zu sparen.Denn Tauchpumpen für WP-Anwendungen bis 15m Förderhöhe mit einer geringen Leistungsaufnahme sind nach meinem Kenntnisstand nicht auf dem Markt.Laut Motorenhersteller Franklin zu wenig Anwender.....mfg. Klaus

Verfasser:
fdl1409
Zeit: 10.02.2008 18:30:31
0
812801
@ManfredK

Keine Ahnung, was das mit dem Thema zu tun hat, aber egal.
Ja, auch hier schien heute die Sonne. Von 10-16:00 habe ich die Heizung abgeschaltet. Hätte also mit einer Luftpumpe nicht viel davon gehabt. Ansonsten liegt die Durchschnittstemperatur über 24 Stunden hier unter 0°, morgens -7°, auf meinen Teichen schwimmt Eis. So warm ist es also nicht. Ich bezweifle daß du momentan eine Arbeitszahl von 2,5 erreichst. Aber du ziehst es ja vor nicht zu messen - wirst schon wissen wieso.
Na ja, mach du erst mal dein Warmglas in die Fenster. Irgendwann ist es dann nur noch ein Schritt zu einer vernünftigen monovalenten Wärmepumpe, meinetwegen auch eine gute Luftpumpe. Denke daß du deinen momentanen Stromverbrauch halbieren kannst - und das Öl zu 100% einsparen. Förderung kriegst du dann auch, aber nur mit WMZ ;-))

@Stefan H.

Muß ich in Ruhe nachschauen und melde mich dann hier. Sollte aber gehen.

@tegel

Ich sag mal du, ist üblich hier.
Deine schmerzliche Erfahrung ist eine gute, wenn du das mal nachrechnest !
Du schreibst mit dem FU ist der Stromverbrauch der Förderpumpe fast auf die Hälfte gesunken, also von 400 Watt auf etwa 200 Watt.
Gleichzeitig ist die Wärmeleistung der Wärmepumpe von 8.500 auf 8.100 Watt gesunken.
Rechne doch mal nach. Angenommen der Verdichter selbst hatte eine Leistungszahl von 6. Dann hat er bei 8.500 Watt Wärmeleistung 1.417 Watt gezogen. Mit den 400 Watt der Förderpumpe macht das 1.817 Watt, entsprechend einer Arbeitszahl von 4,68.
Mit dem FU geht der Stromverbrauch auf 1.617 Watt zurück, trotz der geringeren Wärmeleistung von 8.100 Watt steigt die Arbeitszahl auf 5,01 !
Fazit : die Wärmepumpe hat eine 5% längere Laufzeit - was zu erwarten ist - verbraucht aber trotzdem 7% weniger Strom.
Hol das Gerät mal schnell wieder vom Altenteil - und teste die Grenzen aus, aber mit Taschenrechner! Dein Bericht widerspricht keineswegs dem, was ich geschrieben habe, sondern bestätigt es. Man darf nur Äpfel ( Strom ) nicht mit Birnen ( Wärme ) vergleichen und muß genau nachrechnen. Bei meiner Solepumpe ist das übrigens genauso. Wenn ich die Solepumpe auf Anschlag stelle ist die Wärmeleistung ein paar Prozent höher. Das werde ich aber nur dann tun, wenn die Wärmeleistung einmal knapp wäre. Effizienter ist die reduzierte Spreizung, mit der ich jetzt fahre.

Man darf die Fördermenge natürlich nicht beliebig vermindern. Habe deshalb auch von 4° Spreizung geschrieben. Anlagen mit Zwischenkreis werden, z.B. von Viessmann, auch häufig auf 4° ausgelegt, schon allein um am teuren geschraubten Tauscher zu sparen. Die 4° reichen also auf jeden Fall aus.
In der Praxis sind die Spreizungen bei den meisten Anlagen geringer, weil der Überschuß an Förderhöhe in einer etwas höheren Fördermenge endet, die aber den Mehrverbrauch nicht annähernd kompensiert.
Die 4° hast du dann auch nur am Auslegungspunkt, also bei tiefstem Grundwasserstand. Am Anfang eines Taktzyklus ist die Förderhöhe geringer und die Fördermenge größer.

@Klaus mit Haus

Genau das möchte ich ja jetzt noch von den Elektroexperten wissen. Welchen FU kann man nehmen und welchen nicht ?

Das mit der Fördermenge stimmt nur zum Teil. Eine Pumpe mit passender Fördermenge zu finden ist gar kein Problem. Das größere Problem ist es, eine Pumpe mit passender Förderhöhe zu finden. Und genau da setzt die Drehzahlregelung an. Wenn der Grundwasserspiegel tiefer liegt als 15m gelten WW-WP allgemein als nicht empfehlenswert. Alle Förderpumpen haben aber Förderhöhen von 25-30m.

Es sinkt gleichzeitig mit der Förderhöhe auch die Fördermenge. Man kann aber jeden Betriebspunkt genau ansteuern nach Bedarf. Häufig wird es so sein daß die effizienteste Pumpe eine ist, die auch von der Fördermenge größer ist als notwendig, weil die Förderkurve sich von der Höhe so weit nach unten und der Menge so weit nach links verschiebt daß man am Betriebspunkt in einem günstigen Wirkungsgradbereich ist. Siehe Kurven weiter oben.

Verbesserungen der Arbeitszahl von 10% oder mehr sind regelmäßig möglich. Das muß man mal ins Verhältnis zu anderen Optimierungsmöglichkeiten setzen. Ein Verlegeabstand von 15cm bei einer FBH gilt schon fast als Kapitalverbrechen. Dabei macht das im Vergleich zu 10cm vielleicht 1° aus oder 2,2%.
Zu höheren Kosten.

Hallo Elektroexperten, wo bleibt ihr?
Was muß ich beachten beim Kauf eines FU? Welche Eigenschaften muß der haben, welche darf er nicht haben?

Grüße
Frank

Verfasser:
heizer36
Zeit: 10.02.2008 18:58:18
0
812819
Danke Frank für Deinen hervorragend aufgemachten Artikel,

ich habe ebenso Lehrgeld zahlen müssen und inzwischen seit rd. einem halben Jahr einen FU (Fa. SEW Drehzahleingabe und "Softstart" möglich/ ) zur vollsten Zufriedenheit im Einsatz.

Bei niedrig benötigter Förderhöhe sind "normale Tauchpumpen"
welche auf niedrige Förderhöhe aber auf Fördermenge hin optimiert sind, m.E. die bessere Wahl und in der Anschaffung viel günstiger.
Beispiel: Grundfos CC 5 (250 Watt) oder KP 150 (300 Watt ) jeweils P1 . Diese lassen sich selbstverständlich weiter optimieren (z.b. Phasenanschnittsteuerung/ "Dimmer")

freundliche Grüße

Peter

Verfasser:
Thermodynamik
Zeit: 10.02.2008 18:58:21
0
812820
Hallo fdl1409,

ein sehr schöner Beitrag - genau diese Thematik plagt mich auch.

Ich suche auch immer noch die optimale Pumpe, momentan nutze ich eine 1Phasen Gardena Tauchpumpe mit ca. 800 Watt elektrisch - an sich viel zu viel Leistung. Das werde ich auf Dauer noch ändern.

Bei mir geht es aber dennnoch, denn ich habe eine zweistufige WP mit ca.2 * 8 KWh im Einsatz. Parallel dazu habe ich im Brunnen eine 300Watt Grundfos Tauchpumpe, die ist allerdings nicht stark genug, um die Mindestmenge von 3.2m**3/h zu fördern - ist also für die WP nicht nutzbar.

Der besondere Witz bei der zweistufigen WP ist auch noch, dass sie zwar zwei Stufen hat, aber sich die Fördermenge an Wasser auf die zwei Wärmetauscher aufsplittet - auch wenn nur eine Stufe in Betrieb ist, soll heissen, die halbe Menge Wasser durchfliesst auch den WT, der momentan nicht in Betrieb ist. Reduziere ich also im Einstufenbetrieb die Wassermenge, nutzt mir das gar nichts.

Aber die Sache ist zudem noch etwas komplizierter: Die Spreizung des Grundwassers im Einstufen- / Zweistufenbetrieb ist nicht linear im Verhältnis zueinander:
Bei zwei Stufenbetrieb (16KW) liegt die Spreizung bei ca. 4.6° - 5° (hängt allerdings auch von der Sekundärtemperatur ab). Bei Einstufenbetrieb liegt sie bei ca. 3° (sie müsste aber im linearen Fall bei 2.3° - 2.5° liegen).

Grundsätzlich gehe ich davon aus, dass ein grösserer Wasserstrom als gefordert (bei mir 3.6m**3/h) die durchschnittliche Temperatur auf der Kaltseite anhebt, was den Wirkungsgrad des Carnotprozess auch verbessern sollte.

Rein rechnerisch versuche ich immer mit beiden Stufen parallel zu arbeiten, dann verteilt sich die elektrische Leistung der Brunnenpumpe auf beide Stufen.

Wahrscheinlich hilft nur exaktes Messen, um die wirkliche Wahrheit herauszufinden. Leider kann man nur die Volumenströme auf der Grundwasserseite exakt messen (bei mir mit Wasseruhr) - im geschlossenen Sekundärkreis ist das nicht möglich.

Aber grundsätzlich hast Du natürlich Recht, es gibt keine geeigneten Brunnenpumpen am Markt.

Besondere Pointe einer zweistufigen WP: Vor 14 Tagen war die zweite Stufe ausgefallen - für die Dauer einer Woche, wir haben es erst nach 5 Tagen gemerkt, die intakte Stufe ist eben viel länger gelaufen und hat dadurch die Wärmeliefrung übernommen. Redundanz im Winter ist auch nicht schlecht. Das hat dann meine Enttäuschung über den nicht abschaltbaren Wasserdurchfluss in der jeweils ruhenden Stufe wieder etwas gemildert.

Grüsse

Verfasser:
Thermodynamik
Zeit: 10.02.2008 19:02:53
0
812825
@ heizer36

... sorry, aber die von Dir genannten Grundfos Tauchpumpen (Einphasen=230V) lassen sich eben nicht "dimmen", da wie alle 230 Volt Pumpenmotoren sie Kondensatormotoren sind.
Das ist ja genau die Krux. Man muss eben FU nehmen - in Verbindung mit Dreiphasen Tauchpumpen, um die Leistung (über Spannung UND Phase) regeln zu können. Phasenanschnitt reicht da nicht.

Sorry und Grüsse


Verfasser:
wpibex
Zeit: 10.02.2008 19:57:38
0
812869
Hallo,
meine Chinapumpe soll laut Aufdruck P1=370 Watt haben und P2= 550 Watt verbrauchen.
Sie verbraucht aber 700-720 Watt um 4 cbm Wasser durch ein 40x3,7mm PE-Rohr (~ 30 Meter Länge) zu bewegen.
Als Kondensatorpumpe braucht sie laut Aufdruck 27 myF.
Nach Anfrage hat mir eine nette Chinesin gemailt, daß 20 myF auch gehen.
Da die C-Pumpe ein elliptisches Drehfeld hat, werde ich mal die Ellipse mit einem kleineren Kondensator schlanker machen. Dann sollte auch die verbratene Leistung geringer werden.
Den Volumenstrom kann ich ja mit einem QN20-Zähler messen.
Natürlich macht die C-Pumpe mit 7 Stufen wie üblich zuviel Druck. Nur die einstufigen Kellersauger schaffen gerade mal das Brunnenwasser auf 7 Meter zu heben aber nicht zu beschleunigen.
Ideal ist wahrscheinlich eine 2-4 stufige Pumpe.
Wenn die Kondensatoren nicht helfen, werde ich daher mal die Pumpe öffnen und ein paar Impeller
als Reserve hinlegen. Dann sollte die Pumpe eigentlich die richtige Charakteristik haben.
Starten kann ich dann mit einem hohen C und im Dauerlauf tut´s dann ein tiefes C.

Gruß
Lothar

Verfasser:
Klaus mit Haus
Zeit: 10.02.2008 19:59:32
0
812872

Hallo FDL1409,hallo Frank,

schaue doch mal als Beispiel auf gemoteg.de nach Gemovert Frequenzumrichter ,nach Einsatzvorteile.
Integrierter EMV-Filter für Grenzwert A ( uneingeschränkter Anschluß am öffentlichen Netz).
Ohne Filter oder nur B könnte es Störungen auf dem Netz bzw. auf der Zuleitung zur Grundwasserförderpumpe geben.Bei der Hitachi ....steht zb. das man abgeschirmtes Kabel zur GW-Pumpe nehmen sollte.Wer hat das vorher schon berücksichtigt?

Thermodynamik,
denke mal durch aussuchen der " richtigen " Tauchpumpe und eines FU mit Steuerung von deiner WP wäre es wohl möglich mit zwei Drehzahlen ( zwei Fördermengen) zu einem befriedigen Ergebnis zu kommen.
Es gibt übrigens auch für 220V FU`s , denke mal das man auch 220V ( SQE oder so ) damit regeln kann.Also keine LEISTUNGSREGELUNG, sondern eine Frequenzregelung.........

Wie aus den Antworten oder auch Fragen hier und im Forum ist noch vieeeel Arbeit für die WP-Hersteller drin.Wann fangen Sie an , sich auch um die Wärmequelle zu kümmern.Oder verkaufen Sie doch vieeel lieber die " unkomplizierten" LUFTPUMPEN?

Verfasser:
tegel
Zeit: 10.02.2008 20:08:28
0
812890
Hallo fdl 1409,
ich sehe, ich habe es mit einem Profi zu tun. Natürlich habe ich diese COP-Rechnerei auch durchgeführt. Ich hab es im Beitrag ja auch erwähnt. Ich war nur zu faul, meinen Beitrag zu detailliert zu machen. Ich wollte die Leser auch nicht abschrecken durch Länge.
Meine Ausgangswerte sind allerdings nicht so traumhaft, dass ich eine reine Leistungszahl Verdichter von 6 erreiche. Darum fällt der Strom der Wasserpumpe nicht so gravierend aus im Vergleich zum Verdichterstrom -leider. Warum? Unsere Anlage ist 25 Jahre alt und verwendet Hubkolben-Verdichter mit R-22. Na ja, das mit den 25 Jahre kann man aber auch positiv sehen - oder? Müssen viele erst einmal erreichen! Sicherlich hat sich bei den Verdichtern etliches getan, aber die "6" müßte erst einmal nachgewiesen werden.
Konkret macht es in meinem Fall bzgl. COP fast nichts aus, ob ich die Wasserpumpe reduziert fahre. Ich benötige für die 8500 W Wärme ca. 1900 Watt Strom (Kompressor, Heizungspumpe/Steuerstrom - aber ohne Wasserstrom). Außerdem ist der FU kein Kinderspielzeug und grundsätzlich nicht problemlos ins Hausnetz zu installieren, natürlich nur mit Filter.
Übrigens war unsere Wärmepumpe ganz zu Beginn eine aus zwei Einheiten bestehende Luft-Wasser Variante von BBC, die ich selbst auf Wasser/Wasser umgerüstet habe. Jetzt 2 x 8500 Watt, wovon ich aber nur ein Gerät wirklich benötige. Das andere steht still (Reserve). 1983 wurden Anlagen gnadenlos überdimensioniert.
fdl1409, ein Fehler steckt noch in Deiner Argumentation. Du gehst in Deiner COP-Brechnung von einem konstanten Verbrauch des Kompressors aus, egal wieviel Wasser durch den Verdampfer fließt. Der Verbrauch des Kompressors hängt aber auch von der Verdampfungstemperatur ab, was Deine COP-Argumentation aber wohl eher bekräftigt.

Zitat: "Man darf nur Äpfel ( Strom ) nicht mit Birnen ( Wärme ) vergleichen und muß genau nachrechnen." Das will ich natürlich auch gar nicht, zumal ich mich bei Äpfel und Birnen viel weniger auskenne als beim Strom.

Trotzdem Respekt, ich beteilige mich schon lange nicht mehr an Internetforen, Dein Beitrag hat mich aber heute dazu gebracht, mich eigens hier zu registrieren.

Hallo Thermodynamik,
es sollte doch kein Problem sein, Wasserseitig die beiden Kreise mit einem Magnetventil je nach Bedarf aufzusplitten. Die Gardena-Pumpe ist sicher nicht erste Wahl. Gerade an dieser Diskussion siehst Du, wie wichtig die ggenau passende Pumpe ist.

Gruß
Walter

Verfasser:
Thermodynamik
Zeit: 10.02.2008 20:14:29
0
812894
... die FUs 220 Volt gibt es - klar, aber meist für 3 Phasen!!!

Ändert aber auch nichts daran, dass man Kondensatormotoren in der Drehzahl nicht steuern kann. Ein am Motor vorgeschalteter Kondensator sorgt nämlich für einen Phasenversatz, wodurch (in einfachen Worten) ein Drehfeld künstlich erzeugt wird. Und das kann man von aussen nicht beeinflussen.

Grüsse

Verfasser:
fdl1409
Zeit: 10.02.2008 20:17:36
0
812899
Hallo Walter,

nein, das habe ich wohl bedacht, daß sich der Stromverbrauch des Verdichters ändert.
Bei den heutigen WP mit Scroll-Verdichter ist es so daß 1° höhere Quellentemperatur die Wärmeleistung um etwas mehr als 3% erhöht, den Stromverbrauch aber nur um etwa 0,6%. Der Wirkungsgrad steigt dadurch um 2,5%.
Wenn du die Spreizung erhöhst, dann zählt die mittlere Wassertemperatur. Das heißt eine Vergrößerung der Spreizung von 3 auf 4° kostet 0,5° Verdampfungstemperatur, mindert die Leistung um 1,6%, aber auch den Stromverbrauch des Verdichters um 0,3%.

Kann schon sein daß das bei einer älteren WP, speziell einem Eigen/Umbau nicht so ganz zur Geltung kommt.

Grüße
Frank

Verfasser:
Klaus mit Haus
Zeit: 10.02.2008 21:43:19
0
812958

Hallo Thermodynamik,

neuer Versuch, Grundfos SP 5A-4 380V/50Hz mit steuerbarem FU.Könnte doch klappen???

Verfasser:
H. Frank
Zeit: 10.02.2008 22:16:56
0
812988
@Thermodynamik

Handbohrmaschine, Stichsäge, Handkreissäge, Flex und was es noch alles für 230V Betriebsspannung gibt, lassen sich in der Drehzahl mittels Phasenanschnittsteuerung über Triac verstellen. Das sind doch Kondensatormotoren, sonst würden sie nicht anlaufen, da ihnen ohne die zweite Wicklung mit dem Kondensator das Moment fehlen würde.

Meine einphasige 230V-Umwälzpumpe hat auch einen Kondensator und lässt sich über Phasenanschnittsteuerung in der Drehzahl verstellen. Was laut Datenblatt dieser Phasenanschnittsteuerung nicht geht, sind Motoren mit Anlaufkondensator, d. h. der Kondensator wird nur kurz während des Startvorgangs zugeschaltet um ein Drehmoment für den Anlauf zu zeugen.


H. Frank

Verfasser:
Ritterrippo
Zeit: 10.02.2008 22:17:38
0
812991
Hallo Frank fdl1409,

was hältst Du von der Danfos CRE 3-5. Mein WW-WP benötigt 2,3 cbm/h.

Die Wasserleitung ist 35 mm im Durchmesser. Die Leitungslänge beträgt ca. 50 m (15 m zum Förderbrunnen und 35 m zum Schluckbrunnen.

DasGrundwasser steht ca 4 bis 6 m unter GOK. Die Pumpe steht ca 1 m unter GOK.
Leitung endet in ca 2 m unter GOK.

MfG Ritterrippo







Verfasser:
Ritterrippo
Zeit: 10.02.2008 22:21:03
0
812995
Hallo Frank,

ich bin leider zu früh auf den Absenden-Bottom gekommen.

Benötige ich auch einen FU, um den richtigen Betriebspunkt anzusteuern oder macht die CRE 3-5 das automatisch?

MfG Ritterrippo


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Wasser-Wasser-Wärmepumpen : Stromfresser Brunnenpumpe optimieren - 30-80% Einsparungen
Verfasser:
Ritterrippo
Zeit: 10.02.2008 22:21:03
0
812995
Hallo Frank,

ich bin leider zu früh auf den Absenden-Bottom gekommen.

Benötige ich auch einen FU, um den richtigen Betriebspunkt anzusteuern oder macht die CRE 3-5 das automatisch?

MfG Ritterrippo

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