Multisplitklima Effizienzverluste beim Heizen einzelner Räume (nur ein Innengerät in Betrieb)

Das Problem ist bekannt, es scheint so, dass bei Multisplit mindestens die Hälfte aller Innengeräte laufen sollten, sonst wird es ineffzient. Rückmeldungen diesbezüglich hab ich bisher nur von Daikin Anlagen gefunden. Aber ich vermute, dass andere Anlagen genauso von betroffen sind, aber nicht so oft im Internet diskutiert werden.

Was sein könnte: Der äußere Wärmetauscher ist mit seiner Abstimmung zu den Innengeräten für ein Innengerät zu groß. Dem wird entgegengewirkt, in dem die Expansionsventile der ausgeschalteten Innengeräte auch leicht geöffnet werden, diese also mitheizen, auch wenn die Lüfter nicht mitlaufen. Das kannst du verifizieren, in dem du die Temperatur der Wärmetauscher der Innengeräte prüfst. Die sollten dann deutlich wärmer als Umgebungstemperatur sein.

In Wirklichkeit hat die Anlage dann keine so schlechte Effizienz, heizt aber Räume, die man gar nicht heizen wollte.

Wie hast du überhaupt den COP genau bestimmt?

Das könnte ich bei der MHI SCM41 auch beobachten und ist wie beschrieben wohl zu erwarten.
Was bei der MHI schon das Problem löst, ist die anderen Geräte anzuschalten, aber die Solltemperatur sehr niedrig einzustellen, so daß sie praktisch nur im Standby laufen.

Die Leistungsaufnahme geht dann um ca. 20% runter und die Räume werden sogar alle, auch die mit den Geräten auf Solltemperatur 16 Grad, wärmer. Bei uns liefern die Geräte im Standby dann immer noch ca. 100-150W ab, also nicht vergessen in der COP Berechnung.

@win Vielen Dank für die schnelle Reaktion. Du scheinst Dich ja richtig gut auszukennen. Das mit dem Öffnen der Expansionsventile habe ich auch schon vermutet, nur kann ich Deiner Erklärung für dieses Verhalten nicht so richtig folgen. Warum sollte der äußere Wärmetauscher (Verdampfer) zu groß sein? Der kann doch nie groß genug sein? Das Ding hat doch nur die Aufgabe, das zurückfließende flüssige Kältemittel zu verdampfen und mit nahe Umgebungstemperatur dem Verdichter zuzuführen. Meine Vermutung ist eher die, dass flüssiges Kältemittel sich in den Leitungen der anderen Innengeräte ansammelt, bis schließlich ein Mangel an Kältemittel im System dazu zwingt, die Expansionsventile der anderen Geräte (leicht) zu öffnen. So könnte jedenfalls das aufgestaute Kältemittel kontinuierlich dem Kreislauf wieder zugeführt werden.

Zu Deiner Frage wie ich COP‘s messe: Ich kann das gerne ausführlich erläutern, allerdings würde ich dieses Fass nicht innerhalb dieses Thread‘s aufmachen wollen. Ich werde hierzu vielleicht einen neuen Thread öffnen (oder es gibt schon einen Passenden?). Ich möchte erst mal nur sagen, dass ich die Messungen mehrfach wiederholt habe und meine Messmethode zu plausiblen und reproduzierbaren Werten führt. Bei der Messung wurden allerdings nur die in Betrieb befindlichen Innengeräte mit Ihrer jeweils gemessenen Heizleistung berücksichtigt. An Innengeräten in Standby habe ich die Wärmeleistung nicht gemessen (Annahme nahe 0W).

@ulbisch 

Die 4MXM68 hat laut technischem Datenblatt mit der IG-Kombination eine minimale Leistungsaufnahme von 610W. Selbst, wenn man nur ein IG anschließen würde, wäre die minimale Leistungsaufnahme für ein 20er immer noch bei 360W, bzw. 380W bei einer 35er.

Wenn die Anlage mit einem COP von 4 läuft, ergibt sich für ein 20er IG eine minimale Heizleistung von 1,23kW, für ein 35er mindestens 1,39kW. Hast Du diese Heizlast in den Räumen? Taktet Deine Anlage bei nur einem eingeschalteten IG? Wenn ja, wie oft?

Die Ventile zu ausgeschalteten IGs scheinen bei Daikin immer geöffnet zu sein. Sowohl bei meiner 2MXM40 als auch bei meiner 3MXM40 sind die Wärmetauscher immer deutlich wärmer als die Umgebungsluft.

Selbst wenn sich in den Leitungen der inaktiven Geräte flüssiges Kältemittel sammeln würde, sollte das nicht zu einem Kältemittelmangel im System führen. Bei aktiven IGs ist ja schon allein durch den viel höheren Volumenstrom und die höhere Verflüssigungsrate viel mehr flüssiges Kältemittel in den Leitungen unterwegs.

Wie @win schon geschrieben hat, ist der Grund tatsächlich ganz profan. Eine 4-fach Anlage ist nicht für den Betrieb eines einzelnen IGs ausgelegt bzw. ist die Wärmeproduktion in dem Fall so groß, dass sie deutlich über dem Raumbedarf liegt. Das heißt nicht, dass es nicht Anwendungsfälle gibt, wo genau diese hohe Heizleistung für jeweils ein IG erwünscht sein könnte.

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Bei der Messung wurden allerdings nur die in Betrieb befindlichen Innengeräte mit Ihrer jeweils gemessenen Heizleistung berücksichtigt.

Mich würde die Messung der Heizleistung brennend interessieren. Obwohl ich schon mehrere Gigabyte an Daten gesammelt habe, kann ich immer noch keine Entscheidung treffen, ob ich in Zukunft ganz auf die Gasheizung verzichten kann/will. Gerade solche Daten wie die Heizleistung der IGs fehlen mir für eine Entscheidung.

Gerne auch per PN.

@jogobo Hallo Jogobo, Du bemerkst richtig, dass die minimale Leistung meiner Außeneinheit bei 610W liegt. Diese Leistung beobachte ich tatsächlich bei Einstellung Bedarfsteuerung 40% und wird wohl im Wesentlichen vom Verdichter konsumiert. D.h. egal wieviele Innengeräte in Betrieb sind pumpt der Verdichter mit 610W. Das wiederum bedeutet, dass bei einem COP von 4, die Heizleistung eines einzeln in Betrieb befindlichen Innengeräts bei ca. 2,4kW liegen müsste. Und das könnte nach meinen Berechnungen sowohl ein 20er als auch ein35er Gerät leisten. Mit der spezifizierten Ausblasleistung bei Stufe 5 erreiche ich diese Heizleistung beim 20er mit 14K Temperaturdifferenz zwischen angesaugter und ausgeblasener Luft. Beim 35er sind es ca. 13K. Tatsächlich kommen bei Single-Betrieb aber nur dürftige 1200W heraus.

Zum Thema Takten: Ich messe die Heizleistung immer erst wenn sich das System im Beharrungszustand befindet, sich also die Parameter Temperatur und El. Leistung über einen längeren Zeitraum nicht verändern. Bei mir sind das mindestens 20Min. nach Einschalten der Anlage. Um Takten zu vermeiden, stelle ich in diesem Fall die Solltemperatur am Innengerät etwas höher z.B. auf 23°C.

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Das mit dem Öffnen der Expansionsventile habe ich auch schon vermutet, nur kann ich Deiner Erklärung für dieses Verhalten nicht so richtig folgen. Warum sollte der äußere Wärmetauscher (Verdampfer) zu groß sein? Der kann doch nie groß genug sein? Das Ding hat doch nur die Aufgabe, das zurückfließende flüssige Kältemittel zu verdampfen und mit nahe Umgebungstemperatur dem Verdichter zuzuführen.

Diese Erklärung finde ich auch noch nicht so richtig schlüssig, auch wenn sie von einem Kältetechniker kam. Ich stelle mir das im Moment so vor: Wenn der Verdampfer viel zu groß gegenüber dem Verflüssiger ist, dann verdampft das Kältemittel eben schon recht früh vollständig im Verdampfer und der Rest der Verdampferfläche wird dann nicht mehr genutzt. Was daran schädlich sein soll, erschließt sich mir nicht. Aber vielleicht müsste man dazu etwas tiefer in die Kältetechnik einsteigen, um es zu verstehen. Vielleicht gibts aber auch andere Gründe. Bleibt also für mich etwas noch nicht ganz Verstandenes.

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Meine Vermutung ist eher die, dass flüssiges Kältemittel sich in den Leitungen der anderen Innengeräte ansammelt, bis schließlich ein Mangel an Kältemittel im System dazu zwingt, die Expansionsventile der anderen Geräte (leicht) zu öffnen. So könnte jedenfalls das aufgestaute Kältemittel kontinuierlich dem Kreislauf wieder zugeführt werden.

Möglich, dass da in den ausgeschalteten IGs und den Rohren Kältemittel kondensiert. Aber ich kann mir die Dimensionen nicht so recht vorstellen. Selbst wenn das passieren würde, wird das doch marginal sein. Da müsste vielleicht alle paar Minuten mal das Expansionsventil etwas öffnen oder kontinuierlich in einem sehr geringen Ausmaß. Das erklärt nicht diesen massiven Effizienzeinbruch.

@win Ich bin zwar kein Kältetechniker, habe aber mal Chemie studiert und bin von daher schon etwas mit dem Verhalten realer Gase vertraut. Die physikalischen Bedingungen für die Kondensation eines realen Gases (=Kältemittel) lassen sich aus dem jeweiligen PV-Diagramm ablesen. Und hiernach dürfte sich da sehr wohl das komprimierte Kältemittel überall dort verflüssigen, wo die Temperatur, passend zu dem jeweils vorliegenden Druck, unterhalb der Siedetemperatur liegt. Und genau diese Bedingungen liegen an Geräten im Standby (im kühlen, nicht beheizten Raum)vor! Und dann kommt da noch hinzu, dass an den Stellen, an denen das Gas kondensiert, auch Wärme (Kondensationswärme) freigesetzt wird, was wir ja auch beobachten, wenn wir Innengeräte im Standby berühren. Und jetzt müsste uns nur noch jemand ausrechnen, wie groß das Volumen der betreffenden Leitungen (plus Innengerätewärmeüberträger) ist, dann könnte die Kältemittelmenge berechnet werden, die bei geschlossenen Expansionsventilen sich dort maximal ansammeln würde. Wieviel pro Zeiteinheit, hängt natürlich, neben der Temperatur, auch von den individuellen Geräteeigenschaften im Standby und der Leitungslänge, Leitungsdämmung ab, aber vermutlich fast immer zuviel!

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Tatsächlich kommen bei Single-Betrieb aber nur dürftige 1200W heraus.

Was gemäß Datenblatt ungefähr für eine Installation mit nur einem IG entspricht. Minimale Leistungsaufnahme ist an der Stelle im Datenblatt mit 360W bzw. 380W angegeben. Wenn die 4MXM sich genauso verhält wie die 3MXM und die 2MXM, dann kann sie real etwas tiefer. COP 4 bei rund 300W entspricht 1200W.

Um das beurteilen zu können, müsstest statt Deines berechneten COPs einfach mal die elektrische Leistungsaufnahme während des von Dir beobachteten Verhaltens angeben.

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Um Takten zu vermeiden, stelle ich in diesem Fall die Solltemperatur am Innengerät etwas höher z.B. auf 23°C.

Und warum sollte das IG bei einer Solltemperatur von 23°C mit der maximal möglichen Wärmeübertragungsleistung arbeiten?
Welche Ist-Temperatur gibt das IG denn an, wenn sich das System im Beharrungszustand befindet?
Wie sieht es denn aus, wenn Du im Betrieb mit nur einem IG die Solltemperatur auf 30°C (oder waren es 32°C?) stellst? Kannst Du dann mehr als 1200W Heizleistung errechnen?

@jogobo Hallo Jogobo, gerne versuche ich Deine Fragen zu beantworten.

Erst mal zum grundsätzlichen Verständnis: In erster Näherung benötigt vor allem der Verdichter, welcher im Außengerät verbaut ist, elektrische Energie. Der Stromverbrauch der Innengeräte ist dagegen ziemlich vernachlässigbar, also nahe Null. Und ob Du nun eines oder mehrere Innengeräte (egal mit welcher Temperatureinstellung) betreibst, ist dem Verdichter auch erst mal egal. Der verdichtet nur gasförmiges Kältemittel. In dem Moment, wenn der Ventilator eines Innengerätes zu laufen beginnt, wird das verdichtete Kältemittel in dem Wärmeübererträger des betreffenden Innengeräts allerdings anfangen zu kondensieren. Dabei wird Wärmeenergie frei, die dann an die vorbeiströmende Luft übertragen wird. Infolgedessen sinkt auch der Gasdruck in der Gaszuleitung und der Verdichter muß wieder nachliefern, also weiteres Kältemittel verdichten, um einen bestimmten Druck aufrecht erhalten zu können. Was bedeutet nun z.B. 1200W Heizleistung die das Innengerät liefert und wie messe ich das? Dazu benutze ich zwei Temperatursensoren mit denen ich einmal die Lufteintrittstemperatur oben auf dem Innengerät messe und parallel dazu die Luftaustrittstemperatur unten am Gerät. Für jede Ausblasstufe spezifiziert der Hersteller eine bestimmte Luftdurchtrittsleistung. Die Heizleistung berechnet sich dann aus der Temperaturdifferenz x Dichte von Luft x Spez. Wärmekapazität von Luft x Luftdurchtrittsleistung. Und wenn ich das dann alles in den richtigen Einheiten mache, erhalte ich eine Heizleistung in Watt. Die kann ich nun ins Verhältnis setzen zur elektrischen Aufnahmeleistung und erhalte daraus wiederum einen COP. Ich hoffe, dass ich das jetzt verständlich erklären konnte. 

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Für jede Ausblasstufe spezifiziert der Hersteller eine bestimmte Luftdurchtrittsleistung.

Misst du die Ausblasstufe über Drehzahl? Direkt kann man ja keine Lüfterstufe einstellen. Lüfterstufe ist eher eine Maximalvorgabe, ob die Anlage die anfährt, ist Teil der Regelung.

Grundsätzlich halte ich deinen Ansatz für geeignet, um halbwegs die Heizleistung abschätzen zu können. Vielleicht so +- 20%. Ob die Herstellerangaben für den Volumenstrom stimmen, bleibt allerdings unklar.

@win Ja, ist eine berechtigte Frage. Bei Daikin ist das jedoch kein Problem, da auch manuell einstellbar (nur kann ich die Durchblasleistung nicht selbst messen, hier muss ich mich auf die Angaben des Herstellers verlassen). Übrigens messe ich immer auch parallel die elektrische Leistung des Systems mit.

Veröffentlicht von: @ulbisch

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Bei Daikin ist das jedoch kein Problem, da auch manuell einstellbar

Hab selber nicht die Multisplit, aber bei meiner Daikin Single-Split geht das nicht. Und was ich von den Multisplits gehört habe, lässt sich da die Lüfterdrehzahl auch nicht direkt einstellen. Es ist immer nur der Maximalwert, den die Anlage einnehmen darf. Wenn man also auf Stufe 3 stellt, kann sie auf 1-3 laufen, je nachdem, was der Regler für sinnvoll hält. Es kann natürlich sein, dass die Bedingungen bei dir so waren, dass sie wirklich auf diese Stufe gegangen ist.

Was hier auch schon geschrieben wurde: Die Lüfterstufe ist nicht konstant, sondern moduliert auch in einem gewissen Bereich.

Ich dachte eigentlich, es geht hier um die schlechte Effizienz bei Betrieb mit einem IG und nicht darum, ob es möglich ist, den COP mit Hausmitteln näherungsweise bestimmen zu können. Diese Diskussion ist schon ausführlich gelaufen. Schon allein durch Lamellenstellung und unterschiedliche Druckzustände (z.B. zwei oder drei Wärmetauscher im Gerät) ist der Luftvolumenstrom Schwankungen unterworfen.

@ulbisch

Zu Deinen grundsätzlichen Erläuterungen: All das haben wir bereits in einem anderen Thread erkannt und durchdiskutiert. In einer Kurzzusammenfassung: Die eingestellte Lüfterstufe entspricht häufig nicht der tatsächlichen Lüfterstufe. Der Luftvolumenstrom ist nicht konstant (insbesondere bei schwenkenden Lamellen). Das Luftvolumen ändert sich durch Erwärmen deutlich, muss also für die Ermittlung der Wärmemenge korrigiert werden, da die Herstellerangabe des Luftdurchsatzes die Nennleistung des Ventilators ist, der warme Luft transportiert.
Soweit ich weiß, sind die an der Diskussion beteiligten mehrheitlich zu dem Schluss gekommen, dass eine COP-Bestimmung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erfolgen kann.