Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

sodla
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Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 13.04.2019, 14:38

Hallo liebe Forum Mitglieder.

Vorweg bitte ich um Verständnis, dass ich nicht vom Fach bin. Ich habe mich hier angemeldet mit dem Ziel, eine Erst Abklärung zu machen ob mein angestrebtes Projekt Sinn macht. Ich bin für jede Hilfe dankbar und sage jetzt schon DANKE an alle die sich mein Anliegen durchlesen und Gedanken dazu machen!

Ich habe eine Luft/Wasser Maschinen-Prozesskühlung nach angehängtem Bild-Schema. Es wird also über einen in der Maschine verbauten Wärmetauscher mittels Kaltwasser die Abwärme der Maschine abtransportiert und die Maschine somit gekühlt.
Die Anlage ist 5 Jahre alt (voll funktionsfähig) und wird ersetzt bzw. nicht mehr weiterverwendet. Meine Frage: Kann man das System dauerhaft reversieren und somit eine Wärmepumpe daraus machen. Anstatt der "Maschinenkühlung" einen 500 Liter Register Pufferspeicher erwärmen?
Es sind max. 12KW Kälteleistung angegeben. Die Durchflussleistung ist angegeben mit 470 bis 2500 l/h. Die Anlage dürfte von der Firma "Glen Dimplex" sein.

Die elektrische Steuerung mit Fühler, Steuergerät ect. würde ich alles hinbekommen da ich Steuerungstechniker bin. Meine Frage bezieht sich auf
die fachliche Kompetenz der Kälte bzw. Wärmetechnik. Und wenn es möglich ist, ob es vom Energieaufwand her Sinn macht. Ich habe in der "Indoor Einheit" zum Bespiel neben den ganzen Gas & Wärmetauscher Komponenten 2 kräftige Elektropumpen gesehen, einmal Primärkreis und einmal Sekunderkreis, welche bestimmt jede auch mit 300 -500 Watt zu buchen schlagen.
Schema-Kühlung.png
Freue mich auf Antworten, Vielen Dank & Liebe Grüße :builder:
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Pluto25
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Pluto25 » 13.04.2019, 16:09

Geht alles. Die Effizienz ist eine andere Frage. Wie warm soll der Puffer werden und was wird gekühlt? Außenluft? Innenraum?
Die Wasserpumpen brauchen nur eine so hohe Leistung wenn die Rohre sehr lang oder dünn sind.

sodla
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 13.04.2019, 18:33

Danke für die rasche Antwort!

Also jetzt wird aktuell Sekundärseite (Maschine) gekühlt, nach dem "Umbau" soll Sekundärseite das Wasser eines Register Pufferspeicher aufgewärmt auf maximal 50 Grad werden. Der Register Pufferspeicher wird dann für die Fußbodenheizung zweier unterschiedlicher Wohneinheiten genutzt. Aber alles nach dem Pufferspeicher steht und funktioniert. Ich brauche nur 50° warmes Wasser in dem Register Pufferspeicher bzw. in Herbst und Frühjahr nur 40 Grad, aber wie schon gesagt diese Regelung dahinter soll nicht das Thema sein.

Das Thema war, kann ich diese Anlage so umstellen, dass sie Sekundär anstatt Kühlwasser, Warmwasser produziert und das möglichst effizient?

Wenn Ja, mit welchen Aufwand, was ist in etwa zu tun?

Die Rohrleitungen sind beim Primärkreis max 12 bis 14 Meter lang (5/4 Zoll) und Sekundärkreis max. 6-8 Meter lang (5/4 Zoll)

Ich hoffe ich kann nächste Woche mehr Details (Bilder) von der Innenheit der Anlage zur Verfügung stellen...!

Pluto25
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Pluto25 » 13.04.2019, 19:12

Nicht die Anlage ändern sondern die Anschlüsse tauschen. Was jetzt eine Maschine kühlt kühlt später die Umgebung (Frostschutz nicht vergessen). Und was nun die Umgebung wärmt versorgt später den Puffer. Das erspart erstmal einen Eingriff ins Kältesystem. Welche Temperaturen haben aktuell die Sekundäranschlüsse?

sodla
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 13.04.2019, 21:19

Das klingt verdammt logisch. Vielen Dank erstmals hierfür!

Die Temperatur am Sekundärkreis hat 14 Grad und der Durchfluss liegt bei etwa 2400l/h.

Kann man damit errechnen, wie hoch die Temperatur am "neuen" Sekundärkreis hochfahren kann, wenn ich die Anschlüsse tausche ?
Ist wahrscheinlich wiederum abhängig von der Außentemperatur wenn meine bisher erlesenen Kenntnisse mich nicht täuschen :builder:

Die Kälteanlage wird derzeit lediglich über einen potentialfreien Kontakt der Prozessmaschine gesteuert, wenn diese also die Anforderung nach
Kaltwasser gibt, schaltet sich die Kälteanlage ein.
Somit müsste ich auf diesen Kontakt dann lediglich meine Pufferspeicher Steuerung mit meiner gewünschten Hysterese anschließen und
ich hätte meine gewünschte Wärmepumpe :lol: :sailor:

Bleib dann noch offen, ob die Anlage aufgrund des Reversierens und der darin befindlichen "Anti Selbst Zerstörungs Sicherheitsfunktion" irgendwo in Grenzwerte hineinläuft :roll:

Pluto25
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Pluto25 » 14.04.2019, 07:25

Zum berechnen werden (sehr)viel mehr Daten benötigt.
Die Außentemperatur hat wenig mit der erreichbaren Temperatur aber viel mit der Effizienz zu tun.
Mit diesem Kontakt würde es erstmal funktionieren.
Mit Notabschaltungen würde ich nicht rechnen.
Falls die Außenventilatoren/Pumpen eine Drehzahlsteuerung haben müßten die angepaßt werden. (Die gesamte Kältesatzsteuerung sollte geprüft werden - Nicht das die sich auf die 14° "konzentriert")
Eine Enteisungsfunktion der Außeneinheit würde auch nötig (Vierwegeventil)

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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 14.04.2019, 11:30

OK Vielen Dank für Diese Information Vorweg.

Ich denke schon, dass die Lüfter drehzahlgeregelt sind, ich glaube nicht, dass die immer mit der gleichen Geschwindigkeit gefahren sind.
Und ich glaube auch, dass die Anlage so eingestellt ist, dass sie immer die 14 Grad produziert.
Es handelt sich bei der Gesamtanlage schon um eine hochwertige Kälteanlage für Prozesskühlung der Fa. Glen Dimplex. Alle Anlagenteile sind
hochwertig und robust ausgeführt und sehen aus wie neu wenn man in die Indoor Einheit hineinsieht. Ich werde sobald vorhanden
Datenblätter und Bilder noch hochstellen.

Ich nehme aber erstmal als Erkenntnis mit, dass eine Kältemaschine grundsätzlich auch eine Wärmepumpe ist und mit dem nötigen Know How das erwärmen eines Register Pufferspeichers mit der Anlage möglich sein sollte. :builder:

DANKE und liebe Grüße

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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von leluno » 16.04.2019, 16:16

Schau dir im Datenblatt die Leistungsdaten des Kompressors an. Ein copeland ZB15 schafft z.B. bei -5°/40° mit 1550Watt eine Kälteleistung von 4450 Watt. Das ergäbe eine Wärmeleistung von ca. 6kW und eine Az von knapp 4.

Wenn die Leistungsdaten deines Kompressors wesentlich schlechter sein sollten lohnt sich der Umbau zur WP nicht.

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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 27.04.2019, 11:48

Hallo liebe Forum Mitglieder,

so hab jetzt die Bilder und Systemdaten verfügbar.

Es handelt sich um einen Hubkolbenverdichter MTZ144HV4VE. Hab gelesen, dass diese Verdichter eigentlich nicht mehr
häufig für Wärmepumpen eingesetzt werden da sie anfälliger sind und nicht so hohe Leistungen mit selben Stromverbrauch wie Scroll-Verdichter erzielen!?

Im Datenblatt steht ein COP von 2,89 mit verwendetem R134a.

Ich darf nochmal meine Anliegen hier in die Runde stellen :wink:

1) Macht es Sinn mit dieser Anlage einen Pufferspeicher von 500 Liter aufzuheizen auf max. 50 Grad, Standard eher 40-45 Grad?

2) Ich hab unten von einem "Register-Pufferspeicher" geschrieben, eigentlich müsste die Anlage aber auch mit einem normalen Heizungspufferspeicher ohne Register funktionieren oder?

DAnke für Eure tolle Unterstützung, ich weiß jetzt schon vieles mehr als vorher mit Eurer Hilfe :builder:
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Dj Ninja » 27.04.2019, 15:14

Naja, wenn man den Verdichter auf dem Kopf einbaut? Nee Spaß beiseite, die Dinger sind schon recht langlebig, solange sie innerhalb ihrer Parameter betrieben werden. R134a heute noch in Wärmepumpen... Ich halte es aufgrund seiner geringen volumetrischen Kälteleistung für nicht allzu geeignet um besonders hohe COP-Werte zu erreichen, dafür ist die Drucklage sehr verdichterschonend. Die MT/MTZ sind auch nicht gerade die neueste Baureihe, also ist Deine Anlage da eher ein gutes Beispiel, daß die doch schon recht langlebig sind.

Bei einem angegebenen COP von 2,89 als Kälteanlage würde das Ding als Wärmepumpe 3,89 erreichen, in der Praxis evtl. etwas darunter.

MTZ144 als Wärmepumpe, und dann einen 500L Speicher... Naja. Soweit ich das einschätzen kann, erreicht das Ding als Wärmepumpe um die 30kW Leistung. Ich habe einen MT160-Verdichter als "Anschauungsobjekt" gebunkert, der würde mit R22 um die 60kW erreichen. Bei 30kW ist ein 500L-Speicher aus meiner Sicht viel zu klein, wird zu einer hohen Taktung führen und Dir dadurch den Wirkungsgrad etwas versauen. Aber natürlich macht das Ding warm was immer Du möchtest. Ein Schichten-Speicher wäre sinnvoll, da möglichst kaltes Rücklaufwasser schonend für die Wärmepumpe ist und den Wirkungsgrad steigert.

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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von leluno » 28.04.2019, 08:05

"Im Datenblatt steht ein COP von 2,89 mit verwendetem R134a."

Bei welchen Temperaturen? Wärmeleistung?

mit 72kg ein Monsterkompressor. für eine EFH-WP völlig ungeeignet.

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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von sodla » 28.04.2019, 19:12

Hallo und schönen Nachmittag,

@DJ Ninja:
DANKE für die ausführliche und konstruktive Antwort. Als Antwort zum Alter und zum verwendeten Kältemittel R134a kann ich sagen, dass die gesamte Anlage ca. 6 Jahre alt ist und im Kälteanlagen Betrieb mit konstanten 14 Grad Kühlwasser (Verdampfer seitig), denke ich nicht an seine Leistungsgrenzen gekommen ist :roll: Optisch ist die Anlage und die darin befindlichen Komponenten TOP, die verwendeten Komponenten alle super sauber verarbeitet und alles Top-Markenprodukte. Deswegen denke ich auch, dass es schon Sinn macht die Anlage noch für geplante 10 Jahre als Wärmepumpe zu verwenden. Vor allem in Anbetracht, dass ich für die Gesamte Anlage nichts bezahlen musste. Rechnet man die Kosten für eine Neuanlage einer gute Wärmepumpe kann man hier schon mal einen etwas kleiner zu erwartenden COP akzeptieren!?

@leluno:
Ebenfalls DANKE für deinen Antwort, die Temperaturen und Leistungsdaten des Kompressors hab ich oben als Datenblatt zum Download hochgeladen.
Bei den Daten steht "unter EN12900 Bedingungen":
t0 Verdampfungstemperatur bei Taupunkt (gesättigte Sauggastemperatur) = +7,2°C
tc Verflüssigungstemperatur bei Taupunkt (gesättigte Druckgastemperatur) = 54,4°C
Leistungsaufnahme 7,27kW mit einer Kälteleistung von 21,03 kW
Es gibt auch Kennlinien im Datenblatt, bitte gerne downloaden :wink: !!!

"völlig ungeeigent"? ich hoffe doch nicht! Ich werde den Schichtenspeicher erneuern und mit einem 1000 Liter Speicher ersetzen. Es handelt sich um ein 2 Familienhaus :lol: Ich weiß, dass ich bei Neuanschaffung mit einer kleineren Wärmepumpe bis max. 15kW völlig Leistung auskommen würde, aber wie oben schon erwähnt musste ich für die Anlage nichts berappen und würde sie jetzt gerne verwenden :builder: :wink:

neue Frage:

Ich hab jetzt die Anlage bereits bei mir, (nur gelagert nicht verbaut) ich hab auch ein "RI-Fliessbild", siehe Anhang!
Die Anlage hat ein elektronisches Heißgas-Bypass-Ventil, das 4-polige Kabel geht auf die Steuerplatine. Ich hab auch schon erlesen, dass
in dem elektronisches Heißgas-Bypass-Ventil ein Schrittmotor sitzt, welcher eben für mich als Laie vereinfacht ausgedrückt den Druck im Kältemittelkreislauf und damit die Verflüssigungstemperatur regelt? Ist das korrekt?

Ich denke ich habe jetzt dann das Problem, dass meine Anlage/Steuerplatine fest so programmiert ist, dass dieses Heißgas-Bypass-Ventil dafür sorgt 14 Grad kaltes Wasser konstant auf der Verdampfer Seite zu liefern?! Da es ja eine Kälteanlage war und dies die Anforderung der Prozessmaschine war! Denkt ihr das ist generell ein Problem bzw. dass ich ein Wirkungsgrad Problem bekomme, ich könnte ja +7,2°C erreichen oder?

Zur Erinnerung: Ich möchte bis 50 Grad warmes Wasser auf der Verflüssiger seite :wink: :roll:

Freu mich auf Antworten! DANKE schon im Voraus.
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Hydraulikberni » 28.04.2019, 21:09

Hallo,
Du kriegst das irgendwie ans Laufen, es wird aber ein Stromfresser.
Grüsse,
Bernhard
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Re: Prozess Kälteanlage zur Wärmepumpe umbauen

Beitrag von Pluto25 » 28.04.2019, 21:10

Abklemmen , evt zum Abtauen nutzen. Hatte ich nicht anfangs gelesen das es eine eigene Steuerung bekommt?

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