Inverter und Effizienz an der Wärmepumpe

Inverter gleich Inverter?
So einfach ist das nicht 😉😎
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==========================Inhalt=============================
00:00 Intro
01:25 Theorie =)
07:51 Praktischer Versuch
13:18 Fazit

[@simonborchard8019]

Sehr interessantes Video. Danke für deine Ausführungen. Komme auch aus der Inverter Entwicklung. Allerdings im automotive Bereich, dort gilt natürlich auch immer: Billig. Dort hat man in der Regel auch immer einen feste Zwischenkreis Spannung (12v oder 400v). Allerdings schalten die inverter mit bis zu 100kHz (Pwm der FETs). Diese PWM Frequenz ist fix. Es wird nur über ein und Ausschaltzeiten ein Drehfeld erzeugt. Ich denke selbst einige billige China FUs machen das so. Wenn es nächstes Jahr wieder warm wird, werde ich meinen Inverter in der LG (3 phasig) auch mal vermessen. Mal gucken, was der so treibt .

[@fiedlerbernd]

Schwieriges Thema sehr gut verdeutlicht 👋👍👍👍

[@sebastianwatzl3520]

Super interessantes Video 👍

[@moritzcla665]

Coole Veranschaulichung 👍

[@hermit84]

Wenn ich das richtig überblicke hast du aber nur die Leistungsaufnahme des Motors gemessen. Wenn ein Umrichter die Spannung runterstellt, geht das auch nicht Wirkungsgradneutral. Das würde den Unterschied schon ein Stück relativieren, wenn auch nicht den Vorsprung des besseren Prinzips aufbrauchen 😉 Auf jeden Fall Klasse, dass hier wirklich gemessen statt nur gelabert wird 😊

[@energieundhobby]

Doch, ich messe vor dem Umrichter. Einmal eben PWM und einmal voll durchgesteuert

[@hermit84]

@@energieundhobby Ja, ich meine was anderes. In der ersten Variante regelst du die Umrichter-Eingangsspannung per Netzteil runter, was vermutlich nicht in deiner Messung enthalten ist. Du wirst ja am Umrichter-Eingang messen und nicht vor dem Netzteil. In der Wärmepumpe muss aber die enthaltene Elektronik ebenfalls die Spannung runtersetzen - ob nun per Tiefsetzsteller oder Trafo oder sonstwie, egal. Und das ist natürlich Bestandteil des gesamten Wirkungsgrades der Ansteuerung. Ich vermute, da gehen bestimmt 2-5% Wirkungsgrad verloren. Du könntest das simulieren, indem du am Eingang deines Steckernetzteiles misst, aber dann unterstellt mam natürlich, dass sich das Labornetzteil wie eine Wärmepumpenelektronik verhält, was sicher auch nicht ganz passt. Wie gesagt, die Grundaussage ändert sich dadurch ja nicht. Nur der Unterschied fällt etwas weniger krass aus.

[@energieundhobby]

@@hermit84 Ja genau, da hast du natürlich Recht, auch wenn die Stepdown schon recht nah an 100% sind, gehen auch ein paar % verloren 👍👍

[@Chris_NRW]

Das ist genau der Unterschied. Neuere und etwas teurere WP haben mittlerweile keine simple PWM sondern einen echten Frequenzumrichter. Dort geht dann natürlich auch die Stromaufnahme runter und sie sind deutlich effizienter.

[@energieundhobby]

Exakt, da hat sich viel getan, das wäre nochmal interessanter, nur hab ich nichts da zum testen/messen 😅

[@Chris_NRW]

@@energieundhobby ich hab ein alten Frequenzumrichter den ich dir geben kann. Bräuchte man nur noch einen 3-Phasen Motor.

[@thomasoutdooradventure7999]

Was ist den ein echter Frequenzumrichter. Jeder Inverter macht PWM. Bei Wärmepumpen Kompressor wird das zu 95% ein mit PWM moduliert er Sinus sein. Blockkumutierung wie bei 12V /230Vac billig Wechselrichter gibt es da nicht. Der Trend geht sogar zu Schlaffrequenzen über 16khz aus rein akustischen Gründen. Um das evtl hörbare Summen bei z.b. 5kHz zu vermeiden. Natürlich sind da Schaltverluste höher.

[@rudischlee9689]

Schöner Versuch, danke fürs zeigen. Bin mir nicht sicher ob alles so stimmt. Imho wird die Frequenz immer geregelt, bin aber nicht so tief drinnen. Bei einem Japanischen Hersteller waren die 3 phasigen Geräte etwas effizienter als die einphasigen. Aber die Zeit bleibt nicht stehen, der Vorteil dürfte im einstelligen Prozent Bereich sein. PS hab das selbe Oszi zuhause 😊

[@hermit84]

Die Frequenz wird immer geregelt. Das geht mit Synchronmotoren gar nicht anders. Hier geht's aber um was anderes. Es gibt zwei Frequenzen. Die Grundfrequenz treibt den Motor und muss mit der Drehzahl immer verändert werden. Das meintest du. Die zweite Frequenz ist die Schaltfrequenz, mit der der Umrichter taktet (das überlagert die Grundfrequenz). Bei PWM taktet er zum Beispiel mit 5 kHz auf den z.B. 100 Hz herum, um die Spannung im Mittel runterzukriegen. Bei PAM wird die Spannung vorher runtergestellt ("magic" ;) ) und dann muss der Umrichter quasi nur noch einmal ein- und einmal ausschalten je halber Grundfrequenz-Periode. Viel weniger Schalthandlungen, was den Hauptunterschied der Verluste erklären dürfte. Wikipedia: Pulweitenmodulation (PWM) und Pulsamplitudenmodulation (PAM).

[@m.r1524]

Super Video besitze eine ältere 3 Phasige Wp an aus .Könnte ich diese jetzt womit in der Leitung drosseln sie hat 16 kw und ist nach meinem heutigen Stand total überdemensoniert. Mit dem Volumenfluss also erhöht konnte ich schon einiges bewirken.

[@energieundhobby]

Nein, da geht leider nichts 😉

[@MR-1974]

Hallo Matthias, danke super erklärt danke Dir dafür. Ich habe mich trotzdem für ne Lambda entschieden. Der Preis ist naja wenn ich aber sehe das hier für Gasbrennwertgeräte mit Schornsteinsanierung in der Zwischenzeit 15k aufgerufen werden habe ich glaub nix falsch gemacht. nach dem Motto am Ende kackt die Ende. Gruß Mirko

[@energieundhobby]

Mit der Lambda hast du sicher nichts falsch gemacht 👍 Das Ding ist technisch schon extrem 🙃 Ist eine ähnlich Entscheidung wie beim Auto.... würde immer die Vernunft siegen, hätte keiner mehr als 40PS 😅

[@pussyvid]

intereressant. aber ohne etwas über Inverter & Zwischenkreis zu kennen, kann man die effizienz dennoch an COP, SCOP und JAZ erkennen und vergelichen.

[@energieundhobby]

Wenn die Angaben stimmen. Aktuell mehren sich "Fehler" in der Bafa Liste. Komischerweise fast nur bei asiatischen Geräten 😅 Wer misst, misst Mist oder wie....

[@thomasoutdooradventure7999]

Hallo, Ich bin in der Leistungselektronik tätig und berate Frequenzumrichter Entwickler bei der Transistor Auswahl. Natürlich gibt es Unterschiede bei der Frequenzumrichter Wirkungsgrade. Z.B. könnten SiC MOSFETs statt IGBTs eingesetzt werden. Aber 3 phasige Geräte machen grundsätzlich genauso eine PWM wie 1-phasig versorgte. Die Zwischenkreisspannung kann 1/3 phasig nur durch eine Zusätzliche PFC eingestellt werden welche aber auch Verluste macht. Allerdings wird trotzdem auf der Ausgangsseite mit PWM moduliert. Leider ist dieses Video sehr ungenau und teils missverständlich und nicht wie gewohnt von hoher Qualität.

[@energieundhobby]

Also kann ich mir bedenkenlos billige Umrichter kaufen, da der Wirkungsgrad nahezu identisch ist? Das war eher die Info, die ich rüberbringen wollte....

[@powwersupply]

Du kannst eigentlich jeden modernen FU nehmen. Die arbeiten heute alle mitPWM und steuern über die PWM die Höhe der Spannung. Früher wurde, weil die rechengeschwindigkeit und vor Allem die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren noch recht gering war, noch mit ein paar hundert Hertz getaktet. Heute beginnen eigentlich alle Geräte ab 4kHz aufwärts und tendieren mit der aktuellen Technik sogar zu über 16kHz womit die (menschliche) Hörschwelle überschritten wird. Das Prinzip PWM mit konstanter Zwischenkreisspannung ist aber allen gemeinsam. Ich meine sogar schon mitbekommen zu haben, dass manche Splitklimaanlagen mit nur einphasigen Maschinen, ähnlich einem Kondensatormotor, und darauf angepassten Umrichtern arbeiten.

[@BremerFischkoop]

Wie sieht es mit der Effizienz der PowerFETs aus? Im Automobilbau wird ja gerade Siliziumcarbit gehypt, da diese in den Inverternmweniger Verluste/Wärme erzeugen. Auch da sind es nur ein paar Prozent, aber bei 200kW Last aber ne Menge Hitze 😂.

[@energieundhobby]

Da gibt es schon gravierende Unterschiede... Je langsamer der FET schaltet, desto länger ist er im "halbleitenden" Zustand und verbrät Energie. Man könnte meistens schon mehr rausholen... aber natürlich ist das eine Kostenfrage =)

[@holgerwinkelmann6219]

Wird die Leistung nicht der Last angepasst und die Drehzahl kommt aus der Frequenz, eine höhere Spannung führt doch nicht zu einer anderer Drehzahl ?

[@FH-gk7yd]

Nein, beim BLDC Motor muss die Frequenz der Ansteuerung zur Ist Drehzahl des Rotors passen. Es handelt sich um einen Syncronmotor. Wenn da das Feld schneller oder langsamer als der Rotor wird, reisst das Feld ab und der Motor bleibt stehen. Die Frequenz bestimmt der Motor selbst. Das würde natürlich dann immer schneller und schneller werden bis zur zerstörung. Die Drehzahl wird dann über die Spannung (oder PWM) geregelt. Durch die Last ergibt sich ein drehmoment was dann zu Leistung / Drehmoment = Drehzahl wird. Ist etwas anders als klassische Motoren mit FU. Das ist aber auch der Grund warum ein standard FU keinen BLDC Motor ansteuern kann.

[@dj1sinus]

Alter Schwede. 14% ist eine Welt. Mich würde ja generell ein deep dive by Wechselrichtern etc. interessiern! Danke für das Video!

[@energieundhobby]

Ja gut, bei Modellbaureglern ist der Unterschied schon größer als bei Wärmepumpen, aber man sieht es damit recht deutlich 🙃

[@CACA-yw1fc]

@@energieundhobby: Und genau das ist ja zum verdeutlichen von Inhalten sinnvoll. Danke dir !

[@ulrichhr]

Auch an einem Drehstrommotor kann mit einem simplen Frequenzumrichter die Drehzahl regeln. Aber man kann bei so einem Motor maximal 60 HZ am Frequenzumrichter einstellen. Stellt man die Frequenz noch höher ein, wird das Drehmoment schlechter. Sicher es gibt Frequenzumrichter ohne PWM Signal, wo wirklich nur die HZ Zahl geregelt wird. Die sind für einfache Drehstrommotoren. Und die teureren Frequenzumrichter mit zusätzlichem PWM Signal für die neueren Permanentmagnetmotoren.

[@energieundhobby]

Richtig, aber was hat das mit BLDC Verdichtern zu tun =) ?

[@ulrichhr]

@@energieundhobby Ich stellte nur richtig, weil du am Anfang sagtest das mit einem Drehstrommotor keine verschiedene Leistungen gefahren werden können. Aber auch bei einem Drehstrommotor kann mit einem Frequenzumrichter die Leistung verändert werden.

[@energieundhobby]

@@ulrichhr on off Verdichter. Geht nur in einem sehr schmalen Bereich und ist vom Wirkungsgrad unterirdisch. In der Praxis natürlich für Bohrmaschinen usw u.U. gut. Für Verdichter aber eher Unsinn... und darum geht es im Video 😉

[@thomashartmann1048]

Du berücksichtigst aber nicht die Verluste für die Bereitstellung der variablen Zwischenkreisspannung. Das muss wieder mit einem Converter gemacht werden, die sind zwar sehr gut aber das nicht unbedingt über den ganzen Leistungsbereich, 5-10% schlechteren Wirkungsgrad im Teillastbereich könnte ich mir schon vorstellen. Aber generell bin ich ganz bei dir, nur weil etwas Inverter heißt, sagt das noch nichts über die Qualität aus, da gibt es enorme Unterschiede und das kostet eben auch was.

[@energieundhobby]

Richtig, je nachdem, wie der Zwischenkreis geregelt wird.... DC DC liegen bei 97%+. Mir ging es aber wie du absolut richtig erkannt hast um die Info, dass es eben schon große Unterschiede gibt 👍

[@cycleracer88]

@@energieundhobby Also ist ein Step Down- einem PWM-Regler vorzuziehen?

[@tb3392]

Wär das nicht dann ein Argument auf Invertertechnik zu verzichten und besser kleinere kaskadierte Verdichter zu nutzen?

[@energieundhobby]

So doof es erstmal klingen mag... ja. Problem ist wieder, die Kaskade an sich ist teurer und auch die Ölverteilung der einzelnen Verdichter ist nicht ganz ohne. Aber ja, theoretisch wären mehrere on/off Verdichter, die gut ausgelegt sind, besser. Theoretisch... praktisch wird das vermutlich zu teuer werden ^^

[@asmuslinn4507]

Danke für das interessante Video! Wie ist das denn mit den klein(st) Wärmepumpen für Warmwasser oder Hocheffizientshäuser mit Wärme leistungen bis maximal 6kw....die sind in der Regel einphasig(weil Leistungsseitig nicht mehr notwendig).... heißt das, dass sie definitiv eine ineffizientere Regelung haben?

[@energieundhobby]

nicht zwangsweise, aber an einphasigen Geräten, die noch dazu "günstig" sind.... wird eben auch deutlich gespart. Leider.

[@asmuslinn4507]

@@energieundhobby alles klar, zufällig vom Hersteller ecoforest gehört?! In meinem Fall das Gerät ecoGEO+ 1-6 PRO Angepeilte heizlast ohne WW max. 3,5kw

[@robertkaufmann7557]

wa noch nie da

[@Rob-rk8jw]

Soweit ich verstehe ändern sich Volt und Hz am Motor/ Verdichter. Ist es dem Motor egal? Oder kann man es wie mit einem Benziner vergleichen der auch nicht gern im Stand laufen will aber auch nicht bei max. Und wie schadet es? Was passiert? Oder ist der Unterschied am Verdichter und der läuft lieber bei gleicher Drehzahl?

[@energieundhobby]

? Wenig Drehzahl = wenig thermische Leistung, viel Drehzahl = viel Wärme. Im Idealfall läuft eine Wärmepumpe nahezu durch

[@Rob-rk8jw]

​​@@energieundhobby Ok, mir wurde von jemandem aus dem Ort gesagt das ein Inverter der nur bei 20 Hz läuft oder auf 100hz hoch auch nicht das ware ist. Der Mann war in höherer Position als Qualitäter bei einem Unternehmen das in Niedersachsen Wärmepumpen baut. Ich bin im gleichen Unternehmen als Instandhalter aber noch nicht lange und habe keine Kontakte zur Entwicklung wo ich meine Fragen stellen würde.

[@fiedlerbernd]

​@@Rob-rk8jwach du meinst den Kollegen von Stiebel Eltron

[@BremerFischkoop]

Wie kann ich an den Spezifikationen erkennen, ob PWM verwendet wird!

[@energieundhobby]

Als Laie nicht wirklich und PWM muss nicht zwangsweise schlecht sein, sofern gute und schnelle Bauteile verwendet werden. Mit dem Beispiel wollte ich das einfach nur deutlich zeigen, dass es schon gravierende Unterschiede gibt =) Grundsätzlich gilt aber... je mehr die Elektronik warm wird, desto schlechter ist sie =)

[@dr.falken]

Wie wurden die Verluste im Netzteil berücksichtigt? Wenn man die Spannung am Netzteil verringert, dann müssten doch die Verluste im Netzteil steigen.

[@energieundhobby]

Die Leistung messe ich ja nach dem Netzteil. So ein Stepdown ist aber sehr sehr gut vom Wirkungsgrad...

[@dr.falken]

​@@energieundhobbywie funktioniert der Stepdown und warum sollte der Wirkungsgrad besser sein als beim Regler deines Motors?

[@hermit84]

@@dr.falken Tiefsetzsteller ist der richtige Begriff für die Suchmaschine deiner Wahl. Dann kannst du dir Funktionsweise anschauen. Ob und wieso er besser ist als ein Umrichter, weiß ich aber auch nicht. Vielleicht weil nur ein Schalter rumtaktet statt 6 im Umrichter...

[@dr.falken]

@@hermit84 entspricht ja dann ungefähr der Funktion eines Schaltnetzteil. Bin mir nicht ganz sicher ob die Leistung korrekt ermittelt wurde, da eine Spannung von 16V angenommen wurde. Am Motor liegt aber eine pulsierende Gleichspannung durch die PWM an, wodurch die Spannung niedriger ist.

[@hermit84]

@@dr.falken Ja, ungefähr. Er hat auf der DC-Seite des Umrichters gemessen, damit dessen Verluste mit dabei sind. Da passt die Leistungsrechnung. Siehe meine Diskussion mit ihm, da wird das klarer.

[@marcof.3056]

Bei den aktuellen Regeln zur Ermittlung des SCOP ist meines Wissens nach unter Anderem auch der Abtauprozess enthalten sowie auch Standbyverluste. Einphasige Geräte haben Nix mit „billiger“ zu tun. Auf dem weltweiten Markt sind dreiphasige Netze für Privathaushalte einfach sehr selten und somit sind diese Geräte dann durch die höheren Stückzahlen günstiger in der Herstellung. Welche Steuerung dann verbaut ist hängt halt vom Hersteller ab, sollte sich aber eben auch auf den ermittelten SCOP auswirken. Und im Endeffekt ist eine Leistungsregelung mit PWM vermutlich immer noch besser als das ständige Takten ohne Regelung.

[@energieundhobby]

Ok, dass bei neuen Messverfahren der Abtauprozess dabei sein soll ist mir neu 🤷‍♂️

[@martindienert9603]

Hallo, das war mir jetzt nicht so bewusst. Ich gehe davon aus das eine LWWP, die ja einiges kostet, vernünftig gebaut wird. Ob eine WP dreiphasig oder einphasig angeschlossen wird ist ja nach meiner meinung egal da ja ohnehin gleichgerichtet wird (ein dreiphasiger Anschluß für 2kW ist doch etwas überdimensioniert). Der Inverter erzeugt ja den Drehstrom für den Kompressor und die Drehzahl muss ja auch über die Frequenz gesteuert werden. Ich erwarte auch das eine Sinuskurve vom Inverter erzeugt wird um die Lautstärke des Kompressors zu minimieren. Grüße Martin

[@energieundhobby]

2kW sind nicht wirklich überdimensioniert, da im Normalfall noch ein Heizstab mit drin ist.... und der zieht richtig 😉 Einphasige Geräte sind in der Praxis wirklich häufig "billiger" aufgebaut. Andere Bestimmungen, anderer Fi nötig usw.

[@martindienert9603]

@@energieundhobby Die 2kW sind für das Außengerät, in dem auch der Kompressor sitzt und das ist einphasig angeschlossen. Ob das genau 2kW sind weiß ich gerade nicht (6kW Heizleistung, COP 3, etwa 2kW elektrische Leistung). Der Heizstab im Innengerät hat einen eigenen 3phasigen Anschluss.

[@energieundhobby]

@@martindienert9603 ja ok, das macht dann noch weniger Sinn 🙈 Gespart wird. Koste was es wolle 😅👍

[@roywobser5036]

Moin Matthias, das könnte erklären, warum bei Martin und Anne die Wärmepumpe fast genau so viel Verbrauch hat, wie meine mit 14 kW. Auf dreiphasig habe ich eigentlich nur gesetzt, um die Schieflast durch zu viel Leistung auf einer Phase zu vermeiden.😂😅

[@energieundhobby]

Ja gut... bei Martin und Anne liegt es definitiv an vielen anderen Dingen^^ Eigentlich schade, das Teil könnte viel mehr.... gerade bei Fußbodenheizung

[@hermit84]

​@@energieundhobbyDa würden mich ein paar Stichpunkte der wichtigsten Gründe interessieren, um selbst von Anfang an Fehler zu vermeiden. Ja ich habe gesehen, was du alles gemacht hast, aber andersrum "Dinge, die man vermeiden sollte" sind manchmal noch viel anschaulicher bzw. hilfreicher. Denn bei jedem sieht es ja ein wenig anders aus, 1:1 Kopie funktioniert nahezu nie - umso wichtiger dann zu wissen, was anders sein darf und was nicht 😉

[@energieundhobby]

@@hermit84 ich werd mir was überlegen 🙂👍

[@hermit84]

@@energieundhobby Das ist schon mehr als ich hoffen darf 🙂 Vielen Dank für deine viele Mühe auf diesem Kanal!

[@lo_durr]

Halt Sorge zu deinen Fingern!😉👍🙈