Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Eisdetekor auf Wärmepumpe


von Stefan Meister (Gast)


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Guten Tag zusammen

Meine bisherigen Recherchen haben kein brauchbares Erebnis gebracht; 
möglicherweise bekomme ich hier Lösungsansätze...

Ausgangslage: eine ziemlich dumme und knapp Dimensionierte China 
Luft-Wasser Wärmepumpe. Erstaundlicherweise hat diese eine erstaunliche 
Performance.

Problem : unter +5 Grad Lufttemperaturen beginnt diese mi dem 
Abtauvorgang. Die ggw. Woche mit Lufttemperaturen um -15 Grad hat keine 
Eisbildung auf dem Tauscher hervorgerufen. Trotzdem startete die 
Wärmepumpe den Abtauvorgang. Dieser dauert ca. 15 Minuten, währenddem 
keine Wärme produziert wird und dem Puffer Wärme entzogen wird. Während 
dieser Zeit springt der Heizstab im Puffer an um den Wärmeenergieverlust 
zu kompensieren.

Mein Lösungsvorschlag wäre ein Eisdetektor zwischen die Lamellen des 
Tauscher zu integrieren und mittels einem Widerstandsnetzwerk der 
Wärmepumpe eine Temperatur über den +5 Grad vorgaukelt.

Frage: Das Widerstand-Netzwerk und die Regelung ist kein Problem, wie 
löse ich aber das mit der Eiserkennung?

Bin wirklich über jeden Tip dankbar.

Beste Grüsse

Stefan Meister

von Martin S. (sirnails)


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Also ins blaue hinein geraten (da mir die Geometrie nicht bekannt ist) 
wäre ein optisches System wohl am effektivsten. So arbeiten auch 
Regensensoren. (Laser)lichtschranke relativ knapp über dem 
Lamellenteppich oder durch die Lamellen durch (da wäre Laser auf Grund 
der Strahlbreite interessan) leuchten. Wenn sich Eis bildet, dann baut 
das auf - der Strahl wird gebrochen/abgelenkt oder ganz unterbrochen.

von Clemens S. (zoggl)


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Mehrere drähte zwischen den lamellen spannen. Haben diese Kontakt hast 
du Eis dazwischen
Sg

von Der Andere (Gast)


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Mal ne blöde Frage:
Bringt die Wärmepumpe überhaupt noch einen Vorteil bei dieser niedrigen 
Temperatur oder kann man da nicht gleich elektrisch heizen?

von Martin S. (sirnails)


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Der Andere schrieb:
> Mal ne blöde Frage:
> Bringt die Wärmepumpe überhaupt noch einen Vorteil bei dieser niedrigen
> Temperatur oder kann man da nicht gleich elektrisch heizen?

Wenig. Der Wirkungsgrad sinkt stark. Aber ein Quäntchen Wärme aus der 
Luft zu ziehen ist immer rentabler als nur mit Strom zu heizen.

von Stefan Meister (Gast)


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Danke für die Lösungsansäze - wirklich toll. Da das Ding relativ stak 
vibriert könnte das aber nicht gehen...

Wärmepumpe COP lag bei 2,5 (inkl. Abtauenergie), gemessen mit uvr Zeugs. 
Ich denke das Vorhaben macht doch Sinn...
Kann mir die Performa dieses Teils auch nicht recht erklären ausser dass 
die Innenaufgestellt ist und der Lufteinlass über die Garage (ev. höhere 
Luft-Temp.) erfolgt und der Auslass komplett Abgeschottet vom Einlass 
erfolgt.


Grüsse

Stefan Meister

von Olaf (Gast)


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Bei dem Wetter gerade, setze die WP in ein Gewächshaus.

von Thomas K. (ek13)


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Clemens S. schrieb:
> Mehrere drähte zwischen den lamellen spannen. Haben diese Kontakt
> hast du Eis dazwischen
> Sg

Eis leitet keinen Strom

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Du wirst um eine Fallunterscheidung Wasser/Eis/trocken nicht 
herumkommen...wo Eis ist, war vorher Wasser.

Es bietet sich m.E. ein kapazitiver Ansatz an, weil sich die 
Permittivität (\epsilon_r) von Luft, Wasser und Eis stark unterscheidet. 
Zwei Platten nebeneinander als Kondensator, und dann die Kapazität 
messen.
Umsetzung: da kann man bei den Touch-Sensoren abschauen. Allerdings 
solltest du als Referenz einen Ansatz nehmen, der mit "mutual 
capacitance" arbeitet, also zwei Elektroden. Das häufigere Verfahren 
"Self-capacitance", bei dem die zweite Elektrode die Erde ist, hilft dir 
nicht.

Kannst mal hier anfangen zu lesen: 
http://www.ti.com/lit/ml/slap105a/slap105a.pdf

von Daniel S. (daniel_s)


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Hi,
wenn du der Wärmpumpe 5Grad vorgaukelst, könnte ich mir vorstellen, dass 
sie nicht mit Volllast arbeitet (eben nur so wie es bei 5° notwendig 
wäre). Also auch Vorlauftemperatur usw. Oder ist das extra?

Sonst würde mir noch ein kleiner Motor einfallen der etwas zwischen den 
Lamellen dreht. Lässt dieser sich nicht mehr drehen ist er eingefroren.

von Der Andere (Gast)


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Max G. schrieb:
> Es bietet sich m.E. ein kapazitiver Ansatz an

Wäre jetzt auch meine Idee.

von Wolfgang (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Wenn sich Eis bildet, dann baut
> das auf - der Strahl wird gebrochen/abgelenkt oder ganz unterbrochen.

Makroskopisch wird dabei der Strahl bestimmt nicht gebrochen oder 
abgelenkt. Gewöhnlich bildet sich zuerst Raureif und kein klares Eis. 
Der Raureif streut das Licht, d.h. er wirft kräftig diffuses Licht 
zurück.

von Walter K. (Gast)


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Stefan Meister schrieb:
>
> Problem : unter +5 Grad Lufttemperaturen beginnt diese mi dem
> Abtauvorgang. Die ggw. Woche mit Lufttemperaturen um -15 Grad hat keine
> Eisbildung auf dem Tauscher hervorgerufen. Trotzdem startete die
> Wärmepumpe den Abtauvorgang. Dieser dauert ca. 15 Minuten, währenddem
> keine Wärme produziert wird und dem Puffer Wärme entzogen wird. Während
> dieser Zeit springt der Heizstab im Puffer an um den Wärmeenergieverlust
> zu kompensieren.
>

Wieso wird dem Pufferspeicher Wärme entzogen? Schalte beim Abtauen doch 
einfach die Pumpe ab!

Mein Kältetechniker hatte mir bei meiner Anlagenplanung ausdrücklich von 
einem Pufferspeicher abgeraten. Das Argument war, dass unzählige Tonnen 
Estrich in denen die FB Heizung liegt, viel mehr und besser speichern 
als die 1000 Liter Wasser des Puffers  - denn das Hauptargument für den 
Puffer ist ja hauptsächlich die Überbrückung der EVU-Sperrzeiten.
Allerdings hatte ich mit der WP auch nur die FB Heizung, es gab keine 
Heizkörper ... und Warmwasser hat eine separate Brauchwasserwärmepumpe 
gemacht.

Der ausführende Heizungsbauer - baute die Anlage nur unter Protest und 
war davon überzeugt, dass es ohne seinem geliebten Pufferspeicher 
niemals funktionieren könne.
Die Anlage läuft jetzt 10Jahre ohne Probleme und die japanische WP 
arbeitet bis -25°C Aussenlufttemperatur ... Anschaffung und Inst.-Kosten 
ca. 1/3 von konventionellen Anlagen ( damit meine ich die WP, die 
üblicherweise von den Heizungsbauern so verkauft werden )

von Stefan Meister (Gast)


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Hallo Walter

Danke für dein Statement. Der Kombi-Puffer ist eine Altlast aus unseren 
ÖL- und Vermietungszeiten. Auch bietet er die Möglichkeit einen 
wasserführenden Pelletofen einzubinden, wenn ich das „Eis-Problem“ bzw. 
mehr Power aus der WP zu beziehen, nicht in den Griff bekomme.

Pumpe abschalten geht nicht, da die WP einen Flow-Sensor integriert hat 
- ohne Wasserumlauf geht die WP in den Störungszustand.

Grüsse aus der Schweiz


Stefan

von fop (Gast)


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In einem Eiswürfelbereiter habe ich mal ein kleines Schaufelrad gesehen, 
dass über eine Rutschkupplung angetrieben wurde. Wenn das Eis an den 
Kühlfingern dick genug war, hat es das Schaufelrad blockiert. Die 
Maschine hat dann auf das Durchrutschen der Rutschkupplung reagiert.
Könnte man mit einem schwachen Motörchen nachbauen, bei dem man z.B. 
über die Stromaufnahme schaut, ob er blockiert ist.

von Stefan Meister (Gast)


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Wow, Danke für die Lösungsansätze...

Die Variante mittels Kapazitätsmessung und mechanischem Drehmoment 
mittels e-Motor fällt meines Erachtens aus. Der Lamellenabstand ist mit 
2 mm zu gering für eine verlässliche Lösung. Insbesondere wenn die 
Vibrationen beim Betrieb noch ins Spiel kommen.

Dank Eurem Input bin ich auf folenden Lösungsansatz gekommen. Die 
WP-Regelung kann so programmiert werden, dass ein Schaltsignal während 
dem Abtauvorgang unter Strom steht (für ein 3-Weg Ventil zur Umschaltung 
Heizkreis zu Puffer).

Regelung wie bis anhin, während dem ersten Abtauvorgang wird mittels 
zwei Drähten festgestellt ab Abtauwasser fliesst. Falls „NEIN“ wird 
mittels externer Steuerung und dem Widerstandsnetzwerk der WP +10 Grad 
Aussentemperatur vorgegaukelt und mittels einer ebenfalls vorgegaukelten 
Brauchwasserspeicher-Temperatur die WP in Nicht-Abtau-Modus für 
Brauchwasserproduktion betrieben. Das ganze hat einen schalen 
Beigeschmack: In diesem Modus versucht die WP möglichst schnell die 
voreingestellte Temperatur zu erreichen, bei maximaler VL/RL Temperatur 
Spreizung. Bei niedrigen Lufttemperaturen nicht der optimale Modus - 
aber na ja...

Flankierend könnte eine laufende Überprüfung der Lufttemperatur und der 
Luftfeuchtigkeit und/oder die Lasermessung Einfluss auf die Regelung 
nehmen.

Somit ist wahrscheinlich auch die Funktionen-Kapazität der UVR 
gesprengt. Alternativ ist noch eine Homematic in Betrieb. Würdet Ihr 
dieser die gesamte Heizungssteuerung übertragen?

Danke vorerst für Eures mittun an meinem Problem...

Grüsse

Stefan

von Schreiber (Gast)


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Walter K. schrieb:
> Wieso wird dem Pufferspeicher Wärme entzogen? Schalte beim Abtauen doch
> einfach die Pumpe ab!

Weil zum Abtauen die Funktion der Wärmepumpe umgekehrt wird?!
Ist effizienter wie direkt mit Strom abzutauen.

von thomas_m (Gast)


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schau mal die Ansätze in:
Beitrag "Prüfen ob Wasseroberfläche gefroren"
"Prüfen ob Wasseroberfläche gefroren"

Thomas

Beitrag #5334829 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite


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Also unsere Wärmepumpe schätzt die Vereisung anhand einiger 
Temperatursensoren ab und das funktioniert erstaunlich gut.
Gemessen wird die Außentemperatur, die Luft-Eintrittstemperatur am 
Verdampfer und die Kältemittel-Austrittstemperatur am Verdampfer.
Ohne Eis hat das Kältemittel annähernd die Temperatur der Ansaugluft, 
bei zunehmender Vereisung sinkt die Kältemitteltemperatur, im Gegensatz 
zur Ansaugluft, ab.
Hir gibt es dann eine Kurve anhand der Außentemperatur, wie groß dieser 
Unterschied sein muss, damit Abgetaut wird. Der Wert muss für mindestens 
1 Minute überschritten werden und zwischen den Abtauvorgängen liegt eine 
Mindestzeit.
Außentemp : Gas-/Ansaugluft Unterschied (Werkseinstellung)
+10°C : 12K
0°C   : 8K
-10°C : 6K
-20°C : 5K
über 13°C wird nicht abgetaut

Abgetaut wird solange, bis die Kältemittel-Austrittstemperatur +20°C 
erreicht. Das hört sich viel an, ist aber ein ganz guter Wert.
Erst tut sich einige Zeit nichts, dann steht der Wert lange bei etwas 
über 0°C, dabei schmiltz das Eis, wenn es vollständig abgetaut ist, 
steigt die Temperatur nahezu sprungartig von 0°C auf 20°C.

Christian_RX7

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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Maxpiwer schrieb im Beitrag #5334829:
> Kapazitiv!
> Google nach Giesomat.
> Mit dem detektiere ich schon länger Eis.!

Danke für die Lorbeeren.
ABER: Die Giesomat Sensoren habe ich dahin gehend noch nicht getestet.
Die waren für komplett was anderes bestimmt.

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