Regeling warmtepomp wordt instabiel onder 3 graden buiten

  • 10 december 2020
  • 54 reacties
  • 741 Bekeken

Reputatie 1

Ik heb een lucht water warmtepomp met convectoren in een tussenwoning. Het systeem is uitgerekend op -5 graden buiten, wordt het incidenteel eens kouder dan gaat het systeem bijverwarmen met gas. Allereerst, het systeem houdt de woning keurig warm!

Het probleem dat zich voordoet is zo te zien ijsvorming in in het buitendeel van de warmtepomp bij een temperatuur lager dan ca. 3 graden buiten. Dan gebeuren er een paar dingen:

  • tegen de ijsvorming schakelt de warmtepomp de ‘defrost’ in.
  • de temperaturen in de warmtepomp en het vermogen gaan slingeren → instabiel dus.
  • het energieverbruik wordt ca. 30% hoger dan je volgens de COP zou verwachten.

Dit verhaal zoals ik het nu opschrijf heb ik nooit eerder gehoord, mijn vraag is: kennen jullie dit verschijnsel?

Ik beschrijf mijn bevindingen met de warmtepomp op mijn website, ik ben op zoek naar manieren om warmtepompen goed te ontwerpen en optimaal te laten werken. Ik doe dit op basis van meettechniek, kijk gerust als het je interesseert: https://www.adelaar-innovatie.nl/

Groet,

Klaus


54 reacties

Reputatie 4

Dat klinkt als normaal, je WP gaat warmte uit je CV circuit onttrekken om de buiten unit te ontdooien zodat de ijsvorming wegsmelt, daarna weer volle bak verwarmen omdat te compenseren. Dat kost energie. Op het moment dat je weinig water inhoud in je CV circuit hebt en geen buffervat of een eigenlijk te kleine capaciteit warmte pomp, zal dit meer extra stroom verbruik opleveren en een instabiele indruk geven omdat het volle bak compenseren als nadeel heeft dat de buitenunit sneller dichtvriest en het process opnieuw begint etc etc.

Reputatie 1

@PC Dank voor je heldere uitleg, wat jij beschrijft is inderdaad wat ik zie gebeuren.

In het bijgevoegde grafiekje zie je wat er gebeurt. Rond 15.00 is de buitentemperatuur net wat hoger en ontstaat er een stabiel stukje. Daarvoor en daarna zie je  de instabiliteit die ik bedoel. Zou je de pieken tussen de defrost momenten niet wat af kunnen vlakken en uitsmeren zodat je gedurende een wat langere tijd een lagere piek hebt. 

Zou dat helpen?

Van het aanvriezen en de defrost zie ik overigens niets terug in de ruimtetemperatuur.

 

Reputatie 4

Je grafiekje is wat onduidelijk zonder assen erbij maar het lijkt inderdaad op dat tijdens de defrosts om 9:30, 10:30, 11:40, 12:40 13:50, 15:50, 16:45, de temperatuur van je CV water flink instort, wat je typisch ziet als er weinig water in het systeem zit.  Als je alleen convectoren hebt, dan heb je los van het water in je leidingen geen extra systeem inhoud, een convector is ook gewoon een buis met lamellen erop.

Een buffervat zou helpen in de zin dat je CV water niet zo ver in temperatuur daalt met een defrost zodat de pomp niet als een idioot gaat draaien om het weer op te warmen na de defrost.

Eventueel als de pomp het ondersteund zou je het maximaal vermogen kunnen begrensen, maar dat kan met koude buiten temperaturen ook een probleem worden als je niet voldoende vermogen hebt.

 

Reputatie 1

@PC  Als ik zo bekijk wat je me verteld hebt samen met de experimenten die ik gedaan heb voor dit probleem dan moet er inderdaad een buffervat komen. Maar nu de vraag: hoe groot moet dat buffervat worden?

Een probleem is wel dat ik in mijn woning uit 1932 eigenlijk geen plaats heb voor een buffervat. Ik moet daar nog eens goed naar kijken en misschien is er toch een creatieve oplossing :wink:

Ik stuur nog even de volledige grafiek. Je hebt gelijk, het was een beetje onduidelijk zoals ik het gedaan heb.

Volledige grafiek van de vermogens en temperaturen

 

 

 

 

Reputatie 6
Badge +2

Dat een WP meer energie gaat gebruiken als hij zich met enige regelmaat moet ontdooien klopt inderdaad. Daarmee gaat idd de COP omlaag. Dat staat vaak ook al wel in de documentatie.

Er zijn volgens mij verschillende defrost/ontdooi manieren,
1 is dat de werking tijdelijk wordt omgedraaid waardoor warmte gegenereerd wordt ipv onttrokken.

@PC Dat de WP warmte uit het CV systeem gaat ontrekken is bij een mono block?
Anders zou ik niet weten hoe dat zou moeten werken. Ik heb daar nog niet eerder van gehoord.

De meeste (hybride) WP’s staan of ingesteld dat ze onder ca 4C gewoon helemaal uitschakelen.
Als ze onder die temepratuur moeten blijven doorwerken zijn er vaak een aantal instellingen waarmee je kunt voorkomen dat hij heel erg gaat ‘pendelen’.
 

Reputatie 1

@Anne Ik heb er nog eens over nagedacht en ik denk dat je met een split unit wel warmte uit het CV systeem kunt gebruiken voor de defrost.  

Kort voordat de defrost hier in werking gaat hoor ik dat in de buitenunit de druk van het systeem gaat. In die situatie kun je verdampen in de warme condensor en de damp laten condenseren in de verdamper in de buiten unit. Je keert de werking van de warmtepomp dan om door de druk van het systeem te halen. Een prima defrost, lijkt me.

Corrigeer me alsjeblieft als ik het mis heb :wink:

Als je goed kijkt dan zie je dat in korte tijd de temperaturen Taanvoer en Tretour  (groen) met 15 graden dalen. Dit kun je krijgen als je de druk van de condensor afhaalt, de condensor gaat dan als verdamper werken. De verdamper gaat dan condenseren en daarmee heb je een perfecte defrost.

 

Reputatie 6
Badge +2

Wat ik bedoelde is dat ik niet verwacht dat de warmte die in je CV leidingen binnen zit wordt gebruikt voor een defrost systeem.

Ik ga er van uit dat het idd vaak een omdraaing van de compressor in de buitenunit is (bij een split systeem/hybride systeem tenminste).

Maar niet dat warmte uit de CV leidingen via de warmte wisselaar wordt overgedragen naar de transport vloeistof, dat de buitenunit wordt ingepompt en daar dan gebruikt om de buitenunit te ontdooien?

Reputatie 4

Dat een WP meer energie gaat gebruiken als hij zich met enige regelmaat moet ontdooien klopt inderdaad. Daarmee gaat idd de COP omlaag. Dat staat vaak ook al wel in de documentatie.

Er zijn volgens mij verschillende defrost/ontdooi manieren,
1 is dat de werking tijdelijk wordt omgedraaid waardoor warmte gegenereerd wordt ipv onttrokken.

@PC Dat de WP warmte uit het CV systeem gaat ontrekken is bij een mono block?
Anders zou ik niet weten hoe dat zou moeten werken. Ik heb daar nog niet eerder van gehoord.

De meeste (hybride) WP’s staan of ingesteld dat ze onder ca 4C gewoon helemaal uitschakelen.
Als ze onder die temepratuur moeten blijven doorwerken zijn er vaak een aantal instellingen waarmee je kunt voorkomen dat hij heel erg gaat ‘pendelen’.
 

 

De meest gebruikte manier van defrosten (omdat dat goed werkt en makkelijk en goedkoop te implementeren is) is de reverse cycle deforst, waarbij de werking van de warmte pomp wordt omgedraait, i.p.v. verwarmen gaat hij koelen, zodat de warmte uit je CV circuit in de warmte wisselaar in de binnen unit wordt overgedragen aan je koelcircuit, en door de verdamper in de buiten unit gaat.

Echter wordt dan de ventilator stil gezet, zodat de warmte zoveel mogelijk in de verdamper van de unit blijft en het ijs smelt door zo min mogelijk warmte te ontrekken aan het CV water. Pas aan het einde van de cyclus wordt de fan op maximaal aan gezet om het vocht uit de verdamper te blazen/zuigen.

 

Er zijn inderdaad meerdere manieren om te defrosten, wat minder gangbare technieken zijn:

  • ultrasonic deforsten, wat eigenlijk een frost prevention is, door ultrasoon geluid continue over de verdamper te sturen krijgen de ijs crystallen geen kans om aan te groeien. Hoewel je hiermee voorkomt dat er een defrost cycle nodig is, kost dit relatief veel stroom en doordat je toch een dun laagje op de verdamper houd zal ook het rendement van de warmte pomp iets minder zijn.
  • heet water defrosting, waarbij electrisch verwarmd water over de buitenkant van de verdamper wordt gesproeit, nadeel veel COP=1 energie nodig.
  • Hot Gas bypass deforsting, hier wordt doormiddel van een bypass en een apart expansie ventiel het het gas rechstreeks door de verdamper gestuurd.Hoewel dit ietsjes beter rendement heeft en ietsjes sneller gaat dan de reverse cycle defrost, wordt dit niet vaak toegepast vanwege alle extra kleppen leidingen en andere zaken die de buiten unit een stuk duurder en groter maken.
  • Electrisch element defrosten, met een electrisch element wordt de lucht verwarmt die de ventilator door de verdamper blaast/zuigt.
  • Buitenlucht defrosten, alleen de compressor stil zetten en hopen dat de buitenlucht warm genoeg is om het ijs te doen smelten, typisch duurt dit erg lang en wordt daarom niet toegepast.

 

 

Reputatie 4

@PC  Als ik zo bekijk wat je me verteld hebt samen met de experimenten die ik gedaan heb voor dit probleem dan moet er inderdaad een buffervat komen. Maar nu de vraag: hoe groot moet dat buffervat worden?

Een probleem is wel dat ik in mijn woning uit 1932 eigenlijk geen plaats heb voor een buffervat. Ik moet daar nog eens goed naar kijken en misschien is er toch een creatieve oplossing :wink:

Ik stuur nog even de volledige grafiek. Je hebt gelijk, het was een beetje onduidelijk zoals ik het gedaan heb.

 

 

 

Ik kan aan de grafiek niet zien hoe veel je cv water in temperatuur daalt, maar als je weet wat je systeem inhoud is, kan je met de delta T uitrekenen hoeveel vermogen er nu in je defrost cycle gebruikt wordt. Dan is het sommetje de andere kant op makkelijk waarbij je een kleine delta T wil hebben (zodat het systeem daarna niet als een idioot gaat verwarmen) en dan tot een x aantal liters extra systeem capaciteit komt.

Waarschijnlijk dat je met een liter of 50 extra water in je systeem al een aardig eind komt.

 

 

Reputatie 1

Hier een aardig plaatje, het is het plaatje met de defrost maar dan 8x uitvergroot voor de x-as.

Je ziet bij 6, 15 en 24 ‘uur’ een defrost optreden en je kunt goed zien dat er na elkaar allemaal dingen gebeuren. Taanvoer daalt inderdaad ca. 15 graden bij een defrost en die daling gaat in ca. 4 a 5minuten, een schaaldeel op de x-as is hier ongeveer 8 minuten. Bij een flow van ca. 7 tot 10 liter per minuut zou je dan op een buffervat van 28 tot 50 liter komen. Neem in de praktijk 50 liter.

Het is wel een grappig plaatje zo :wink:

 

 

Reputatie 4

Hier een aardig plaatje, het is het plaatje met de defrost maar dan 8x uitvergroot voor de x-as.

Je ziet bij 6, 15 en 24 ‘uur’ een defrost optreden en je kunt goed zien dat er na elkaar allemaal dingen gebeuren. Taanvoer daalt inderdaad ca. 15 graden bij een defrost en die daling gaat in ca. 4 a 5minuten, een schaaldeel op de x-as is hier ongeveer 8 minuten. Bij een flow van ca. 7 tot 10 liter per minuut zou je dan op een buffervat van 28 tot 50 liter komen. Neem in de praktijk 50 liter.

Het is wel een grappig plaatje zo :wink:

 

15 graden temperatuurs daling met een defrost op 28 liter water zou 0.5 kWh thermische energie betekenen. Voor een verwarmingssysteem met alleen convectoren is 28 liter wel heel veel, wat voor soort buizen (diameter) heb je en ongeveer hoeveel meter en hoeveel convectoren in totaal ?

 

 

 

Reputatie 1

De retourtemperatuur daalt ook naar ca. 25 graden, net als de aanvoertemperatuur.

Zou het kunnen dat het systeem een paar keer rond pompt en je zo aan die 28 liter komt?

Reputatie 1

Die 0,5 kWh voor een defrost kan wel kloppen, dat zie ik hier ook aan de warmtebalans van gisteren en vandaag.

Leidingwerk zeg maar 35 meter rond 20 en 10 meter rond 12. Uit mijn hoofd.

En dan een buffervat van 50 liter in de aanvoer, dat dempt dan gelijk de rimpels op de aanvoertemperatuur een beetje. Dat 50 liter vat krijg ik er nog wel tussen denk ik.

Dan wordt het een nog beter systeem :wink:

Dank!

Reputatie 4

Die 0,5 kWh voor een defrost kan wel kloppen, dat zie ik hier ook aan de warmtebalans van gisteren en vandaag.

Leidingwerk zeg maar 35 meter rond 20 en 10 meter rond 12. Uit mijn hoofd.

En dan een buffervat van 50 liter in de aanvoer, dat dempt dan gelijk de rimpels op de aanvoertemperatuur een beetje. Dat 50 liter vat krijg ik er nog wel tussen denk ik.

Dan wordt het een nog beter systeem :wink:

Dank!

 

Uitgaande dat de 20 en 12 de binnen diameters van de buizen zijn, dan kom ik op 6.38 liter water in je buizen + ongeveer 0.69 liter per convector, dat is echt heel weinig systeem inhoud voor een WP.

 

Stel je hebt 6 convectoren in huis dan kom je op totaal 10.5 liter, dan zou de delta T van 15 overeenkomen met 0.18 kWh, dat komt al meer in de richting van wat een typische defrost kost.

Als je dan i.p.v. 15 graden daling door de defrost maximaal een 2 graden daling wilt, zal de totale systeem inhoud 15/2*10.5 = 79 liter moeten worden, of te wel een buffer erbij van ~70 liter

Als je een buffer van 50 liter zou toevoegen kom je op een temperatuurs daling van ~3.1 graden per defrost.

Allemaal onder de aanname dat de systeem inhoud zoals hier geschat klopt.

 

 

 

Reputatie 1

Ik heb beneden 4 convectoren en boven nog 2 conventionele radiatoren, die hebben wat meer inhoud.

Als jij zegt dat 0,18 kWh voor een defrost meer in de richting is, dat komt ook uit je rekensom, dan zou ik mogelijk nog ca. 0,32 kW kwijt raken door de instabiliteit van de regeling. Als dat klopt dan moet dat stukje te verhelpen moeten zijn.

Ik denk dat de systeeminhoud die jij berekent voor nu goed genoeg is.

Ik ga morgen eens kijken wat voor vat ik kwijt kan. En ik ga eens in de data kijken of ik daar de kW’s en kWh-een terug kan vinden.

Nog even een plaatje van vandaag tussen 4 en 8 graden buiten. Dat ziet er heel anders uit :wink:

 

Reputatie 1

Ik ben nu aan het kijken naar een buffervat van 50 liter maar ook van 120 liter, dat is het grootste dat ik kwijt kan. Dat moet dan in de retour komen om de warmtepomp snel warm water te geven bij opnieuw starten of bij een defrost. Een buffervat in de aanvoer heeft geen zin omdat het dan langer duurt voordat de convectoren warm worden en de warmtepomp warm water op de retour ziet.

Ik hoop dat dan ook de pieken bij het herstarten van de warmtepomp weg zijn.

Het plan is om de installatie van het buffervat deze zomer te doen.

Ik was erg onzeker op het terrein van defrost en regeling maar door de discussie met jullie heb ik weer wat vaste grond onder de voeten.

Heel veel dank hiervoor!

Reputatie 4

Ik heb beneden 4 convectoren en boven nog 2 conventionele radiatoren, die hebben wat meer inhoud.

Als jij zegt dat 0,18 kWh voor een defrost meer in de richting is, dat komt ook uit je rekensom, dan zou ik mogelijk nog ca. 0,32 kW kwijt raken door de instabiliteit van de regeling. Als dat klopt dan moet dat stukje te verhelpen moeten zijn.

Ik denk dat de systeeminhoud die jij berekent voor nu goed genoeg is.

Ik ga morgen eens kijken wat voor vat ik kwijt kan. En ik ga eens in de data kijken of ik daar de kW’s en kWh-een terug kan vinden.

Nog even een plaatje van vandaag tussen 4 en 8 graden buiten. Dat ziet er heel anders uit :wink:

 

Een gewone radiator heeft al snel 10 liter inhoud, dan kom je dus wel aan een systeem inhoud van 28 liter en zitten we ook weer terug op de 0.5 kWh aan defrost energie.

Met 50 liter zou je dan je systeem inhoud ruwweg verdrievoudigen wat betekend dat een defrost dan een temperatuurs daling zal geven van 1/3 van nu, dus 5C.

Ik zou het buffervat niet in de aanvoer, maar in de retour zetten, dan heb je zo veel mogelijk rendement bij het verwarmen.

Reputatie 4

Ik ben nu aan het kijken naar een buffervat van 50 liter maar ook van 120 liter, dat is het grootste dat ik kwijt kan. Dat moet dan in de retour komen om de warmtepomp snel warm water te geven bij opnieuw starten of bij een defrost. Een buffervat in de aanvoer heeft geen zin omdat het dan langer duurt voordat de convectoren warm worden en de warmtepomp warm water op de retour ziet.

Ik hoop dat dan ook de pieken bij het herstarten van de warmtepomp weg zijn.

Het plan is om de installatie van het buffervat deze zomer te doen.

Ik was erg onzeker op het terrein van defrost en regeling maar door de discussie met jullie heb ik weer wat vaste grond onder de voeten.

Heel veel dank hiervoor!

Ik zie dat onze postings net gekruist hebben, inderdaad in de retour is beter :)

Reputatie 1

Mooi toch!

Reputatie 1

Ik ga nu mijn analyse software verder uitwerken zodat de dingen die hier besproken zijn real time zichtbaar worden. Dan kunnen we zien hoe het in de dagelijkse dynamiek gaat uitwerken, dat kan heel interessant zijn.

De analyse is gekoppeld aan de warmtepomp en als het dan weer koud wordt kunnen we in meer detail zien wat de defrost doet. Ik kan ook de analyse nog een keer laten lopen over de data van de afgelopen weken, maar dan ook met een buffervat in het model.

Ik laat weten als ik zover ben. Het wordt heel leuk!

Reputatie 4

Ik ga nu mijn analyse software verder uitwerken zodat de dingen die hier besproken zijn real time zichtbaar worden. Dan kunnen we zien hoe het in de dagelijkse dynamiek gaat uitwerken, dat kan heel interessant zijn.

De analyse is gekoppeld aan de warmtepomp en als het dan weer koud wordt kunnen we in meer detail zien wat de defrost doet. Ik kan ook de analyse nog een keer laten lopen over de data van de afgelopen weken, maar dan ook met een buffervat in het model.

Ik laat weten als ik zover ben. Het wordt heel leuk!

 

Ik vroeg me af of je voor het vermogen uit gaat van informatie uit de WP zelf, of dat je een externe vermogens meter in je circuit hebt zitten, zoals bijvoorbeeld een Kamstrup302, daarmee kan je als je het juiste type hebt ook precies zien hoeveel energie er aan een defrost wordt besteed.

Reputatie 1

Ik vroeg me af of je voor het vermogen uit gaat van informatie uit de WP zelf, of dat je een externe vermogens meter in je circuit hebt zitten, zoals bijvoorbeeld een Kamstrup302, daarmee kan je als je het juiste type hebt ook precies zien hoeveel energie er aan een defrost wordt besteed.

 

Ik doe het anders, ik meet het motorvermogen Pmotor en bereken dan Pwarmte = Pmotor x COP.

Jouw methode met de Kamstrup302 is ook interessant, ik heb alleen nog niet gevonden wat daarvan de nauwkeurigheid is. Hoe ga je de energie van een defrost meten? Op zich zou ik dat ook uit mijn signalen moeten kunnen halen maar ik zie nog niet precies hoe ik dat zou moeten doen.

Reputatie 4

Ik vroeg me af of je voor het vermogen uit gaat van informatie uit de WP zelf, of dat je een externe vermogens meter in je circuit hebt zitten, zoals bijvoorbeeld een Kamstrup302, daarmee kan je als je het juiste type hebt ook precies zien hoeveel energie er aan een defrost wordt besteed.

 

Ik doe het anders, ik meet het motorvermogen Pmotor en bereken dan Pwarmte = Pmotor x COP.

Jouw methode met de Kamstrup302 is ook interessant, ik heb alleen nog niet gevonden wat daarvan de nauwkeurigheid is. Hoe ga je de energie van een defrost meten? Op zich zou ik dat ook uit mijn signalen moeten kunnen halen maar ik zie nog niet precies hoe ik dat zou moeten doen.

De Kamstrup heeft een ultrasone flow meter en 2 gecalibreerde temperatuur sensoren, deze worden tegelijkertijd uitgelezen en het sommetje Q=m*c*dt gedaan.

Je kan een MID gecertificeerde variant krijgen, dus die zijn vrij nauwkeurig. Er zijn ook varianten die de als de dt negatief is de energie die dan gemeten wordt in een ander register bijhouden, zodat je zowel je warmte als je koeling (wat tijdens een defrost gebeurd) afzonderlijk kan uitlezen. Tevens heb je varianten met mbus aansluiting zodat je die regelmatig geautomatiseerd kan uitlezen.

 

Reputatie 1

De Kamstrup heeft een ultrasone flow meter en 2 gecalibreerde temperatuur sensoren, deze worden tegelijkertijd uitgelezen en het sommetje Q=m*c*dt gedaan.

Je kan een MID gecertificeerde variant krijgen, dus die zijn vrij nauwkeurig. Er zijn ook varianten die de als de dt negatief is de energie die dan gemeten wordt in een ander register bijhouden, zodat je zowel je warmte als je koeling (wat tijdens een defrost gebeurd) afzonderlijk kan uitlezen. Tevens heb je varianten met mbus aansluiting zodat je die regelmatig geautomatiseerd kan uitlezen.

 

Mijn meetsysteem is zo ontworpen dat je het plug & play kunt aansluiten op een willekeurige warmtepomp. Met 5 sensoren aan warmtepomp en woning weet je dan bijna alles en met de moderne IoT technieken kun je de waardes vanuit Appingedam, Heerlen of waar dan ook naar een centraal punt sturen. Daar doe je dan analyse en rapportage. 

Dat is het idee wat het moet worden, en het meeste staat er al. Je kunt dus eenvoudig meten aan een warmtepomp en zien waar mogelijkheden voor verbetering zitten. Dat is de achtergrond :wink:

Reputatie 1

Die Kamstrup302 is een interessant ding voor je warmtepomp thuis.

Je kunt dan zien hoeveel warmte je gebruikt. En in combinatie met een aparte elektriciteitsmeter voor je warmtepomp kun je een idee van de gemiddelde COP krijgen.

Als je gegevens hebt van de isolatie van je huis kun je ook zien hoeveel het huis in het echt gebruikt en wat nu echt je besparing is, gemiddeld en bij een bepaalde buitentemperatuur. Je krijgt gewoon meer grip op het functioneren van de warmtepomp.

Reageer