In Anwendungen für Heizen und Kühlen ist eine genaue Energiemessung und Wärmemessung eine entscheidende Eigenschaft, um die Effizienz eines Systems zu bestimmen.
Im Bereich von Wärmepumpen wird die Wärmemessung in naher Zukunft eine Pflichtanforderung werden. Die aktuelle Richtlinie „Ecodesign-Richtlinie 2009/125/EG“ wird bald durch eine neue Verordnung namens „Ecodesign for Sustainable Products Regulation“ ersetzt. Aktuelle Entwürfe zeigen, dass die Anforderungen an die Transparenz gegenüber Endkunden hinsichtlich der Energieeffizienz von Heizsystemen deutlich steigen.
Was sagt die Verordnung zur Wärmemessung in Wärmepumpen?
- Wärmepumpen müssen
- Thermische Energieabgabe
- Energieeffizienz
- Für die Messung der thermischen Energieabgabe gelten bestimmte Grenzen der zulässigen Abweichung, wie in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Temperaturdifferenzbereich Δθ | Δθ ≤ 5K | 5K < Δθ ≤ 10K | Δθ ≥ 10K |
|---|---|---|---|
| Toleranz ± | 15 % | 10 % | 7,5 % |
Wie kann die Lösung von Allengra helfen, den Anforderungen in Wärmepumpen gerecht zu werden?
Diese bevorstehenden Genauigkeitsanforderungen können nur mit einem integrierten Wärmezähler erreicht werden, der sowohl den Volumenstrom als auch die Temperaturdifferenz in einem Gerät erfasst.
Die Verwendung der ALSONIC-Flusssensoren von Allengra erfüllt diese neuen Anforderungen, da die Durchflussmesser eine Ultraschall-Durchflussmessung und eine integrierte Differenztemperaturmessung bieten. Für eine kontinuierliche Wärmemessung sind bereits zwei PT1000-Temperatursensoren für Vorlauf und Rücklauf im Produktionsprozess gepaart. Dadurch lässt sich eine Messgenauigkeit von ± 0,3 K für die Temperaturdifferenz erreichen.
In Kombination mit der Messgenauigkeit des Volumenstroms von ± 2 % ergeben sich folgende Messgenauigkeiten für die Wärmemenge:
| Temperaturdifferenz Δϑ | 3K | 4K | 5K | 10K | 20K |
| Toleranz ± | ± 12 % | ± 9,5 % | ± 8 % | ± 5 % | ± 3,5 % |
Zusammenfassend werden nicht nur die Mindestanforderungen erfüllt, sondern die Lösung bietet auch viele weitere Vorteile, beispielsweise:
Durch die Erfassung der drei Messwerte in einem einzigen Gerät:
- Volumenstrom
- Vorlauftemperatur
- Rücklauftemperatur
Ein einziges Gerät mit nur einer hydraulischen und einer elektronischen Schnittstelle genügt in der Wärmepumpe, um alle präzisen Berechnungen durchzuführen.
Dies spart Kosten, beschleunigt die Installationszeit der Wärmepumpe und reduziert die Komplexität bei Beschaffung und Lagerung.
Andernfalls müssten Wärmepumpenhersteller während ihres eigenen Produktionsprozesses Temperatursensoren paaren, was nur genau funktioniert, wenn die Sensoren in einem flüssigen Medium eingetaucht sind. Dieser Aufwand ist vor dem Hintergrund des zunehmenden Wettbewerbsdrucks auf dem Wärmepumpenmarkt kaum realisierbar.
Der integrierte Mikrocontroller kann die momentane Wärmeenergie direkt berechnen, sie über einen Zeitraum summieren und zusätzliche Analysen ausführen.
Beispielsweise lassen sich Heiz- und Kühlenergie einfach getrennt für den Winter- und Sommerbetrieb betrachten. Eine einfache Busschnittstelle reicht aus, um alle Daten an den Controller zu übertragen, ergänzt durch zusätzliche Diagnoseinformationen.
Dank dieser Multifunktionalität übertrifft der Ultraschallsensor andere Prinzipien der Durchflussmessung wie Wirbel- oder Turbinensensoren. Die Integration einer Wärmemessfunktion in eine Lösung auf Basis von Wirbeln oder Turbinen ist letztendlich unterlegen hinsichtlich des Preis-Leistungs-Verhältnisses.
Die aktualisierten Ecodesign-Anforderungen klären außerdem, dass eine indirekte Volumenstrommessung über die Umwälzpumpe ungeeignet ist. Die Verwendung von elektrischer Leistung, Drehzahl und Druckdifferenz, um den Durchfluss zu bestimmen, ist für eine genaue Wärmemengenmessung zu ungenau.
Quellen:
