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Split-Klima: Temperaturmessung Luftauswurf
Die Effizienz einer Split-Klimaanlage im Heizbetrieb ist stark davon abhängig, wie man sie betreibt. Es gibt mehr oder weniger effiziente Arbeitspunkte. Durch eine geschickte Nutzung einer Split-Klima kann man schätzungsweise bis zu 30% Energie einsparen.
Ein wesentlicher Parameter für die Effizienz ist die Temperatur der ausgeworfenen Luft. Bei allen Wärmepumpen gilt: Je höher der Temperaturhub, um so weniger effizient sind sie. Wir müssen also dafür sorgen, dass die Pumpe möglichst wenig Temperaturhub macht.
Der relevante Temperaturhub ist die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmetauscher am Außen- und Innengerät. Der Wärmetauscher am Außengerät hat nahezu die Temperatur der Außenluft. Genaugenommen ist er etwas kälter im Heizbetrieb.
Die Temperatur des Wärmetauschers am Innengerät ist etwa so hoch, wie die Temperatur der ausgeworfenen Luft. Leider erfassen die Anlagen diese Temperatur nicht, man findet sie also auch nicht in einer Anlagen-App.
Wer also die Anlage effizient betreiben möchte, braucht eine Erfassung der Auswurftemperatur. Darum soll es hier gehen.
Temperaturerfassung
Die einfachste Möglichkeit der Temperaturerfassung ist die Nutzung eines Digitalthermometers mit einem Außensensor. Das sind kleine Geräte mit einer Digitalanzeige, wo der Sensor über ein Kabel angebunden ist. Die Sensoren sind typisch rohrförmig mit z.B. 20mm Länge und 6mm Durchmesser.
Ein Beispiel solch eines Gerätes ist das TFA 30.1066.01 für etwa 10 Euro. ( https://www.tfa-dostmann.de/produkt/digitales-innen-aussen-thermometer-30-1066/)
Bei Amazon findet man noch deutlich günstiger z.B. diese Geräte, die ich selber getestet habe:
Diese funktionieren hinreichend gut, allerdings ist die Knopfzelle nach einem knappen Jahr bereits leer. Geräte mit Lithiumzellen, die ca. 3 Jahre halten, sind da günstiger.
Der Sensor muss im Luftauswurfkanal positioniert werden. Sinnvoll ist, ihn etwa mittig vom Kanal zu positionieren. Man kann ihn dort im Kanal Richtung Wand ganz gut einkleben, so dass auch noch die Klappe ungehindert auf und zu geht. Als Verklebung hat sich Alutape (z.B. Tesa Aluminium Tape) bewährt. Der Kleber ist in der Regel thermisch stabil und die Wärmeleitung ist gut. Auch lässt es sich wieder leicht entfernen.
Über das Display hat man so immer unmittelbar Zugriff auf die Temperatur, wenn man vor dem Innengerät steht. Das finde ich sehr praktisch.
Wer es per App will, wird sicherlich auch Temperatursensoren finden, die über WLAN-Kopplung die Werte an eine App weiter geben können. Interessant an so einer Lösung ist das Logging. Man kann also so über den ganzen Tag sehen, wann die Temperatur wie hoch war.
Für eine schnelle temporäre Überwachung funktioniert auch ein IR-Thermometer. Man sollte hier die Temperatur des Kanals messen in Richtung Wand. Hier prallt die Luft gegen und erwärmt das Plastik etwa auf Lufttemperatur.
Effiziente Temperatur
Wann arbeitet eine Anlage effizient? Der Temperaturbereich einer Split-Klimaanlage im Heizbetrieb liegt typisch zwischen 26-60 Grad. Einige Anlage gehen nicht unter 30 Grad, weil sich darunter die Luft eher kühl anfühlt und der Nutzer nicht mit kühler Luft angeblasen werden soll.
Als Daumenregel würde ich mal folgende Bereiche definieren:
- 26-35 Grad - grüner Bereich - Hier ist die Anlage besonders effizient
- 35-45 Grad - gelber Bereich - Mittlere Effizenz
- 45-60 Grad - roter Bereich - Hier ist die Anlage eher ineffizient
Was auch noch dazu kommt: Je tiefer die Außentemperatur ist, um so mehr spielt eine niedrige Luftauswurftemperatur eine Rolle, weil wir sowieso schon einen großen Temperaturhub haben. Bei 15 Grad Außentemperatur hat man bei 40 Grad einen Hub von gerade mal 25 Grad. Wenn es aber -10 Grad draußen ist, hat man bei 40 Grad ganze 50 Grad Temperaturhub. Hier ist der Einfluss also deutlich höher und es lohnt sich, die Temperatur am Innengerät weiter herunter zu bekommen.
Die Temperatur am Innengerät wird von 2 Parametern beeinflusst: Von der Leistung, die wir abfordern und von der Lüfterdrehzahl. Denn je höher die Lüfterdrehzahl, um so mehr Leistung hat der Wärmetauscher. Oder anders herum: Wir können bei einer niedrigen Temperatur des Wärmetauschers bei hoher Lüfterdrehzahl recht viel Wärmeleistung in den Raum bringen.
Eigentlich könnte man sagen: Lüfter immer Vollgas ist die effizienteste Arbeitsweise. Aber das hat auch Grenzen. Einerseits ist ein schneller Lüfter laut. Hier muss jeder für sich einen Kompromiss finden. Andererseits verhindern viele Klimageräte eine freie Wahl der Lüfterdrehzahl. Man kann die Lüfterdrehzahl zwar voll hoch stellen, aber die Anlage sieht diese Einstellung nur als maximales Limit und regelt eigenständig die Drehzahl je nach abgeforderter Leistung. Das ist etwas ungünstig, weil diese Automatik oft nicht auf Effizienz optimiert ist. Gegen diese Automatik kann man aber leider nichts machen. Es sei denn, man findet über die zahlreichen Einstellmöglichkeiten der Anlage doch einen Betriebsmodus, wo man den Lüfter zu mehr Drehzahl bewegt.
Auf die Leistung, die wir der Anlage abfordern, haben wir auch Einflussmöglichkeiten. Wir sollten die Anlage in einem niedrigen bis mittleren Leistungsbereich betreiben, insofern es die Außentemperaturen zulassen. Hierfür gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Erstmal hängt viel an der Einstellung der Soll-Temperatur. Je mehr Ist- und Solltemperatur auseinander liegen, um so mehr fährt eine Anlage hoch. Haben wir also 16 Grad im Raum und stellen auf 22 Grad, fährt der Regler die Anlage recht hoch. Stellen wir hingegen zuerst auf 18 Grad und nach Erreichen dieses Wertes auf 20 Grad und später auf 22 Grad, wird der Regler immer nur mittlere Leistungen abfordern.
Eine weitere Möglichkeit ist die Eco/Econo-Taste. Diese limitiert in der Regel die Leistungsaufnahme der Anlage auf 60-70%. Damit sind wir noch in einem effizienten Bereich.
Anlagen von Daikin haben auch noch die Bedarfssteuerung, die man bis auf 40 % herunterstellen kann.
Klar sollte sein: Wenn wir die Leistung brauchen, muss die Anlage in einem ineffizienten Bereich laufen. Dann kann man lediglich noch die Lüfterdrehzahl erhöhen, um effizienter zu werden.
Aufnahmeleistung oder/und Auswurftemperatur?
Was ist der wichtigste Parameter für die Effizienz? Viele schauen auf die Aufnahmeleistung. Dies ist sicherlich auch schon ein sehr aussagekräftiger Wert. Hierüber erkennt man, in welchem Leistungsbereich sich die Anlage bewegt. Aber der bessere Wert ist eigentlich die Auswurftemperatur. Diese gibt noch besser Auskunft, ob eine Anlage effizient läuft.
Beispiel: Eine Single-Split mit 2,5kW läuft bei 450 Watt in einem recht effizienten Leistungsbereich. Wenn der Lüfter nun aber mit sehr geringer Drehzahl läuft, kann die Auswurftemperatur durchaus auf 45 Grad gehen. Das wäre nicht effizient. Dreht der Lüfter schnell, kann die Auswurftemperatur bei 30 Grad liegen, das wäre effizient.
Das heißt also, dass der Aufnahmeleistung etwas fehlt, um eine Aussage zur Effizienz zu machen. Da ist die Auwurftemperatur einfach im Vorteil. Es ist auch so: Wenn die Anlage in einem ineffizienten Leistungsbereich ist, dann ist auf jeden Fall auch die Auswurfemperatur sehr hoch.
Wer ein Logging betreibt, findet allerdings viel einfacher Lösungen, um die Aufnahmeleistung zu loggen. Für das Temperaturlogging gibt es auch Lösungen, die sind aber nicht ganz so einfach zu finden und oft auch kostspieliger.
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Finde ich gut, dass du die Thematik ansprichst und gleich sauber aufdröselst und erklärst!
Vielleicht lässt sich das Ganze noch besser überwachen, indem man einfach an die Vor- und Rücklaufleitung kurz vor dem Innengerät Temperatursensoren anbringt? Das dürfte relativ einfach machbar sein und man hätte direkt die genaue Vorlauftemperatur und damit den Temperaturhub.
Die Luftauswurftemperatur ist zwar eine Annäherung an die Vorlauftemperatur aber nicht exakt. Beo höher Lüfterdrehzahl erhöht sich der Durchsatz an Luft und die Temperaturdifferenz zwischen Wärmetauscher und Luft erhöht sich, was wiederum die mögliche abgegebene Leistung erhöht - und durch die erhöhte Differenz auch die Effizienz.
Wenn aber jetzt die Regelung der Klimaanlage dafür sorgt, dass auch bei geringerer Lüfterdrehzahl die Vorlauftemperatur nicht unnötig steigt (und damit die Effizienz sinkt), indem sie die Aufnahmeleistung senkt, dann kommt das Modell etwas durcheinander und es wäre besser, die reale Vorlauftemperatur zu kennen.
Aber die Grundregel kann man definitiv gelten lassen: Bei gleicher Leistungsaufnahme (des Kompressors) führt eine erhöhte Lüfterdrehzahl zu mehr Effizienz.
Grüßle Jo
Vielleicht lässt sich das Ganze noch besser überwachen, indem man einfach an die Vor- und Rücklaufleitung kurz vor dem Innengerät Temperatursensoren anbringt?
Ja, könnte noch genauer damit werden. Ich glaube, aus Einfachheitsgründen hat sich die Temperaturmessung des Luftstroms eher durchgesetzt. An die Rohre kommt man oft nur schlecht ran.
Vielleicht hat ja jemand Lust, da mal Vergleichsmessungen zu machen.
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indem man einfach an die Vor- und Rücklaufleitung kurz vor dem Innengerät Temperatursensoren anbringt? .....direkt die genaue Vorlauftemperatur und damit den Temperaturhub.
Was soll das bringen, das ist doch keine Warmwasserheizung. Die Temperaturunterschiede werden durch Kompression (Wärme) und Ausdehnung (Kälte) erzeugt. Wie funktioniert eine Klimaanlage.
Ja, könnte noch genauer damit werden. Ich glaube, aus Einfachheitsgründen hat sich die Temperaturmessung des Luftstroms eher durchgesetzt. An die Rohre kommt man oft nur schlecht ran.
Vielleicht hat ja jemand Lust, da mal Vergleichsmessungen zu machen.
Ja, ist nicht bei allen Installationen einfach möglich, da ran zu kommen. Nur hat man bei der Luftstrommessung so viele Ungenauigkeiten, dass das nur eine Näherung sein kann. Sinnvoll ist das natürlich trotzdem. 👍
Was soll das bringen, das ist doch keine Warmwasserheizung. Die Temperaturunterschiede werden durch Kompression (Wärme) und Ausdehnung (Kälte) erzeugt. Wie funktioniert eine Klimaanlage.
Wie eine Klimaanlage funktioniert, ist absolut wichtig, da gebe ich dir Recht. Es geht hier um den Temperaturhub: zum Innengerät geht eine Leitung mit warmem Kältemittel, die ich in Analogie zu einer Warmwasserheizung + Wärmepumpe "Vorlaufleitung" genannt habe. Diese Analogie halte ich für sinnvoll, weil sie auch bei einer Wärmepumpe sinnvoll ist. Wenn dich das triggert, dann mache dir bewusst, dass ich den Begriff absichtlich benutze, um die Analogie zu zeigen. Bei einer LWWP ist es für die Effizienz SEHR relevant, wie viel Vorlauftemperatur das Gesamtsystem (Heizungssystem + Haus) benötigt. Auch eine LWWP macht nicht direkt warmes Wasser, sondern auch erst warmes Kältemittel aber durch eine extrem effektive Übertragung im Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher nähern sich die Temperaturen viel stärker aneinander an als bei einer LLWP. Man abstrahiert das dann gerne auf den Begriff "Vorlauftemperatur" herunter und je niedriger die sein kann, damit die Heizung noch funktioniert, desto effizienter kann die Wärmepumpe laufen, weil sie weniger Temperaturhub leisten muss. Für das System "Wärmepumpe" oder "Split Klimaanlage" ist deshalb die Temperatur relevant, die der Kompressor im Kältemittel erzeugen muss, um die erzeugte Vorlauftemperatur zu gewährleisten.
Wenn man bei der Split Klimaanlage den Lüfter höher dreht, steigt die Effizienz im Wärmetauscher, weil die Temperaturdifferenzen größer werden. Bei weniger Lüfterdrehzahl braucht es für die selbe Wärmeabgabeleistung eine höhere Vorlauftemperatur. Deshalb halte ich die Temperatur, die am Innengerät an der Leitung herrscht, für ziemlich relevant. Auch deshalb hätte ich gerne ein überdimensioniertes Innengerät an meiner Split Klimaanlage: bei niedrigerer Lüfterdrehzahl (= weniger Lautstärke) hätte man noch die selbe Leistung an Wärmeübertragung an die Luft. Es kann auch sein, dass ich auf dem Holzweg bin und die "Vorlauftemperatur" weitgehend gleich ist und sich nur die durchströmende Menge ändert.
Was das mit der Messung an den Leitungen bringen soll? Zunächst wenig, weil das Grundprinzip (höhere Lüfterdrehzahl = mehr Effizienz) ist klar und am Gesamtsystem können wir Endverbraucher wenig ändern. Aber gerade hier im Forum kommt immer wieder die Diskussion um die Frage auf, wie die Regelung einer Split Klimaanlage funktioniert, wie diese auf unterschiedliche Bedingungen reagiert und wie unergründlich das oft scheint. Ich denke da kann eine Messung der Vorlauftemperatur am Innengerät durchaus Sinn machen, wenn man dazu verschiedene Betriebszustände, d.h. Leistungsaufnahme und Lüfterstufe, usw. mit einbezieht. Man hätte einfach einen Parameter mehr, den man betrachten kann und wüsste noch genauer, was das Gerät gerade tut.
Ich habe aber für sowas dann doch zu wenig Interesse und das Ganze Datengewurstel ist nix für mich. Aber wenn jemand solche Messungen macht und davon berichtet, dann lese ich die mit großem Interesse!
Grüßle Jo
Es geht hier um den Temperaturhub: zum Innengerät geht eine Leitung mit warmem Kältemittel, die ich in Analogie zu einer Warmwasserheizung + Wärmepumpe "Vorlaufleitung" genannt habe. Diese Analogie halte ich für sinnvoll, weil sie auch bei einer Wärmepumpe sinnvoll ist. Wenn dich das triggert, dann mache dir bewusst, dass ich den Begriff absichtlich benutze, um die Analogie zu zeigen.
Die Analogie zur Vorlauftemperatur kann man in Grenzen sicherlich machen, damit es besser verstanden wird. Ich glaube, Ulli störte sich an der Rücklauftemperatur, weil hier gibt es einen gewaltigen Unterschied. Hier hat man einen stark nichtlinearen Effekt des Phasenübergangs. Es wird also jede Menge Wärme abgegeben, obwohl die Temperatur des Kältemittels kaum runter geht. Der Hauptteil der transportierten Wärme steckt im Phasenübergang des Kältemittels von gasförmig (hohe Enthalpie) nach flüssig (niedrige Enthalpie). Insofern spielt der "Rücklauf" keine besondere Rolle bzw. der Aussagewert ist nahezu Null.
Von Wasser kennt man den Effekt: Man muss eine Menge Energie reinstecken, bis Eis geschmolzen ist, die Temperatur erhöht sich innerhalb dieses Prozesses aber nicht.
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Ich glaube, Ulli störte sich an der Rücklauftemperatur, weil hier gibt es einen gewaltigen Unterschied. Hier hat man einen stark nichtlinearen Effekt des Phasenübergangs. Es wird also jede Menge Wärme abgegeben, obwohl die Temperatur des Kältemittels kaum runter geht. Der Hauptteil der transportierten Wärme steckt im Phasenübergang des Kältemittels von gasförmig (hohe Enthalpie) nach flüssig (niedrige Enthalpie). Insofern spielt der "Rücklauf" keine besondere Rolle bzw. der Aussagewert ist nahezu Null.
Ah OK, da muss ich sagen absolut zu Recht! Das mit der Rücklauftemperatur ist in der Kältemittelleitung Schwachsinn. Die Energieaufnahme, die eigentlich jeder von der Verdampfungskälte kennt, gibts ja auch umgekehrt als Abgabe und ich hatte die nicht auf dem Schirm, deshalb die Rücklaufleitung einfach mit genannt. Die Rücklauftemperatur zu messen, ist aber wirklich ziemlicher Käse. 🙃
Wahrscheinlich reicht für die ganze Betrachtung sowieso die Aufnahmeleistung (= überwiegend Kompressorleistung) und die Auswurftemperatur. Mehr als eine Näherung kriegt man auch über die Temperatur an der Kältemittelleitung nicht hin. Und das kann man auch über die Auswurftemperatur auch machen, solange die Raumtemperatur (= Temperatur der angesaugten Luft) nicht zu stark schwankt.
Grüßle Jo
Wenn jemand Lust hat, kann er ja mal Vergleichsmessungen machen Saugleitung nähe Innengerät vs. Luftauswurftemperatur.
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