Aufheizzeit durch Leerbezug verkürzen?

Also "so heiß" ist relativ. Bis vor einigen Jahren waren Zweikreiser viel viel schlimmer. Da musste man auch mal 150-250ml flushen, um überhaupt aus dem kochenden Bereich zu kommen, siehe z.B. das HX Video auf Home Barista. Man hat sich bisher wohl einfach keine große Mühe gemacht, Heimzweikreiser auch nur irgendwie auf den Heimgebrauch auszulegen. Mit den neuen Zweikreisern ist das ganz anders, auch mit der Appartamento. Bei der hat man sich aber wohl nicht ganz so viel Mühe gegeben, weshalb sie ohne lange Flushs eben in den hohen 90er landet. Spratzeln (länger als 1sek) und kochendes Wasser ist ihr trotzdem fremd.
Bei meinen Messungen gaben alte Zweikreiser das gewohnte Bild ab, ohne CF gerne auch mal 105°C. Neue dagegen, wie die anderen Rockets oder die Profitec Pro500 waren dagegen fast schon abnormal stabil. Egal wie lange die Maschine stand, es lagen z.B. immer 94° +/-0,5° an, auch bei mehreren Shots in Folge. Dualboiler mit E61 sind da nicht mehr stabiler.

Konstruktiv wurden hierfür einerseits die Thermosiphons durch Engstücke (TS Restrictor) gebremst, was im Leerlauf dafür sorgt, dass die BG nicht mehr überhitzt. Während dem Bezug sorgt es außerdem dafür, dass mehr Wasser durch den kühleren Rücklauf als durch den heißen Zulauf kommt. Außerdem kann über den Abstand der Rohre im HX das Mischungsverhältnis warm/kalt zusätzlich eingestellt werden usw. Die Appartamento hat das oberere Teflonröhrchen leider nicht, (warum auch immer) was Grund für die nicht ganz perfekte Abstimmung und für weitere Probleme sein kann. Mit einem zusätzlich TS Restrictor läuft sie bei mir nun aber temperaturtechnisch sehr gut.

 

So, ich habe nun beide Szenarios 2 Mal durchgespielt...

Ohne Leerbezüge nach 25min:
87,6°C

Mit 4 Leerbezügen (8,12,16,20min) nach 25min:
84,1°C

Das Ergebnis ist eindeutig denke ich und ich könnte jetzt sagen, ich hab's ja gesagt...

 

Anpinnen!

Es ging doch anfangs darum, die Aufheizzeit zu verkürzen?
Mach doch mal die Messung nach 12 oder 15 min

 

???

Offensichtlich verlängert die Methode die Aufheizzeit. Wenn die Maschine nach 25min kälter ist als ohne Leerbezug wird sie das nach 12min auch sein. Sie ist ja selbst nach 25min noch viel zu kalt.

 

Naja - es könnte sein, dass nach 12 Min. mit Wasserspielen die Temperatur zwar immer noch zu niedrig ist, aber doch näher am brauchbaren Bereich als ohne Wasserspiele, z.B. weil mehr Nachheizprozesse im gleichen Zeitraum stattfinden. Der Boiler schaltet doch ab, wenn er auf Solltemperatur ist. Über die meiste Zeit des passiven Wärmetransfers während des Aufheizprozesses dürfte die Heizung aus sein, oder? Wenn Du die Heizung über Wasserspiele jetzt am Dauerheizen hältst und damit die eingebrachte Energie verdoppelst, sollte sich die Zeit deutlich verkürzen, schon aus Gründen der Energieerhaltung.

 

Meine Theorie sagt das ganz und gar nicht.

Ich hab's nicht notiert, aber nach dem ersten Leerbezug hat die Gruppe vielleicht 50°C. Die knapp 5kg Gruppe zeigt sich von einem Flush relativ unbeeindruckt. Stellt ihr euch vor, dass sie so auf 80-90° kommt? Das Wasser im HX hat da selbst noch keine 70°...

Ich frag mich, wie die Physik sagt, dass es hier logisch sein soll, dass der HX auskühlt, in anderen Szenarios aber nicht. Ein Bezug kühlt einen Zweikreiser immer aus.

@joost
Ich bin mir nicht sicher, ob du das E61 ZK Prinzip genau drauf hast. Die Heizung des HX ist der Kessel und der ist immer auf Temperatur. Die Heizung selbst berührt das Brühwasser im HX nicht.

Mit der Flush-Herangehensweise wird gewonnene Wärmeenergie in den Abfluss gekippt, nicht im System erhalten.

Ich messe euch gerne jedes Szenario, dann gebt es mir bitte präzise vor. Physikalisch gesehen sollten nach meiner Messung eigentlich keine Fragen mehr offen sein, aber wie gesagt, ich mach das gerne. Also, schießt los.


Das Problem ist einfach, dass ihr Energie von der Energiequelle der BG abzapft, nämlich dem HX, obwohl dieser selbst nicht gesättigt ist. Der Großteil dieser Energie landet dann im Abfluss, das kann für das System nur verlustbehaftet seim. Ganz anders sieht das bei Brühboilermaschinen aus, da ist die Energiequelle der Boiler mit fast unendlichem Nachschub. Der Boiler ist bereits nach 6min gesättigt. Wenn ihr jetzt davon 80% in den Abfluss gießt und 20% in die BG, dann klappt das, weil die Heizung das sofort wieder nachliefert und die Quelle wieder sättigt.

 

Wie viel Wasser hast du für den Flush bezogen bzw wie lange?
Flush durch ein Sieb oder ohne?

Bei meiner Mechanika 3 schaltet nach 9:45min der Pressostat das erste Mal ab (1,25Bar)

 

Flush 6 Sek durch den Siebträger. Menge müsste ich messen. Bei mir schaltet er kurz vor 8min ab.

 

6 Sekunden ist schon gewaltig. Das ist ja schon mehr ein Auskühlflush (...sagt der Nichtfüsiker)

 

Habs gerade gemessen, das sind ab Pumpe an ca. 35ml.
Also bitte bei euren Aufheizszenarien dann noch die Flushdauer angeben.

Das ist nach meinem Verständnis jeder Flush.

 

Wenn der Leerbezug sinnvoll eingesetzt wird, aktiviert er brachliegende Heizleistung. Wenn der Leerbezug falsch eingesetzt wird, kühlt er die Maschine (in der Gesamtbetrachtung) aus, weil zu viel wertvolle Wärmenergie zu schnell abfliesst. Der Wärmeenergieverlust bei voller ULKA-Leerbezugsrate benötigt zum ad-Hoc-Ausgleich ca. 3500-4000W.

Chemie-Rechner: spezifische Wärmekapazität​

Immerhin ist in jeder Espressomaschine erheblich mehr Leistung installiert, als im Ruhezustand (d.h. bei stehender Pumpe) benötigt wird, so dass es Potential gibt, das abgerufen werden kann, ohne den Kern der Maschine auszukühlen, während die Peripherie (Gruppe und Leitungen/Ventile auf dem Weg dahin) mit Wasser auf Brühtemperatur durchspült wird.

Es seien z.B. 1200W-1600W installiert. Im Ruhezustand werden je nach Maschine nur ca. 50W bis 125W zum Halten des Zustands gebraucht (pro Regler-Zyklus z.B. 10% Ein, 90% Aus). Der Rest liegt brach. In den ersten Minuten nach dem Einschalten liegt zwar noch kein normaler Ruhezustand vor (erst muss der Boiler auf Solltemperatur gebracht werden, was die volle Heizleistung erfordert, und ## Minuten danach sind die Wärmeenergieströme in die kalte Peripherie noch größer, als später), aber schon 180-240s Sekunden nach dem Einschalten könnte der Bedarf drastisch sinken. So sieht beispielsweise die Heizkurve eines kalt eingeschalteten Einkreisers mit PID aus:

Größeres Bild​

• 120s nach dem Einschalten wird noch mit 100% geheizt (1150W)
• 180s nach dem Einschalten noch mit 25% (285W) - der Sollwert ist erreicht, jetzt geht es nur noch um den Wärmenergiefluss zur Peripherie
  
• 220s nach dem Einschalten noch mit 20% (230W) und von dort - nicht dargestellt - langsam auf 5% (50W) fallend

Bei dieser Maschine könnte man 240s nach dem Einschalten rund 1000W einsetzen, um die Gruppe aufzuheizen - und dennoch gleichzeitig die Boilertemperatur halten.

Sinnvolles Vorgehen beim Aufwärmen durch Leerbezüge: Warten, bis der Boiler die Nenntemperatur erreicht hat und ab dem Punkt für eine Leerbezugsrate sorgen, die nicht mehr Wärmenergie erfordert, als brach liegt. Am bequemsten mit einer elektronischen Kontrolle der Leerbezugsrate. Noch besser läuft es ab, wenn in der als notwendig erkannten Aufheizzeit (bis zum Siebträgergriff heiß) die Temperatur mit einem höheren Sollwert anfängt, um zum Ende der Aufheizzeit eine Punktlandung beim Sollwert hinzulegen. Denn je höher die Temperaturdifferenz des Wassers zu kalten Teilen, desto größer der Wärmeenergiefluss vom Wasser zum Metall.

Bei mir ist natürlich ito mit leva!-Firmware für diese Vorgänge im Einsatz - das läuft alles automatisch ab. Die Beschleunigung der Aufheizzeit ist spektakulär: Nach 10min ist die Maschine auch bei relativ sparsamen Wassereinsatz heißer und besser vorbereitet, als sonst nach 30min Standzeit.

Bei Maschinen mit kleinem Boiler setzt der Siebträger das untere Limit der notwendigen Aufheizzeit: Der Griff wird nur durch langsame Festkörperwärmeleitung warm. Der hat zwar direkt nichts mit dem Espresso zu tun, zieht aber nach dem Ende des Aufheizens durch Leerbezüge schnell Wärme aus der Gruppe, wenn er dann noch zu kalt ist. Das tangiert Brühtemperaturverlauf und Geschmack.

 

Das ist korrekt für Brühboiler, funktioniert aber nicht bei Zweikreiser. Tatsächlich löst ein Flush durchgehendes Heizen aus, dass genau reicht um den Boiler auf Temperatur zu halten. Nach dieser Theorie wäre es also perfekt, durchgehend einen Bezug laufen zu lassen. Dass das nicht funktioniert und an der BG so schnell höchstens lauwarmes Wasser ankommt, kann jeder ausprobieren, schließlich nimmt der hohen Volumenstrom durch den HX nur relativ wenig an Wärme auf, die dann zu x Prozent (sicherlich über 80%) im Abfluss landet.

 

Gibt es auch eine Theorie, wie es beim Thermoblock aussieht mit dem Leerbezug zum Aufheizen?

 

Da ist der HX ja grob für den Volumenstrom ausgelegt, beim ZK (Ausnahme Xenia) absolut nicht. Aus der Hüfte geschossen würde ich sagen, dass müsste gut funktionieren.

 

Tatsache oder deine Theorie? Dimensionierung der Heizung (die erst mal nur "an" oder "aus" ist) und Hysterese des Pressostaten lassen mich am "genau" doch recht zweifeln.
Mag sein, dass sich das System dann wieder einpendelt, aber aus meiner Sicht schließt du aus Extremwerten zu sehr auf die Zwischenwerte.

 

Tatsache. Genau war natürlich etwas übertrieben, es hängt von mehreren Faktoren an, grob wäre das richtige Wort gewesen. Wenn ich während der Aufheizperiode in der Mitte der Hysterese (bei mir gerade 0,9-1,1), also bei 1 Bar einen Leerbezug starte, dann bleibt die Nadel bei 1 Bar stehen bei durchgehendem Heizen. Zumindest bei meinen gerade getesteten 500ml die ich so durchlaufen lassen habe.

Was genau meinst du?
Ich sag gar nichts von Einpendeln sondern von massiven Auskühlen, obwohl die Heizleistung für den Kessel reicht, der HX aber dafür nicht ausgelegt ist.

 

Ich meinte mit Extremwerten insbesondere

, dazu zähle ich

- jedenfalls mehr als die 20-fache Espressomenge am Stück.
Ich hatte mal einen sehr kleinen Zweikreiser, und dort konnte die Brühgruppe durchaus schneller auf Temperatur gebracht werden, wenn man gewartet hat, bis der Boiler auf Temperatur war und etwa einen Leerbezug (maximal 2-fache Espressomenge, also 50 ml) gewagt hat. Das lässt sich sicher nicht auf alle Zweikreiser übertragen und abhängig von der Masse der Brühgruppe sind ggf. auch mehr solcher Leerbezüge - mit entsprechenden Pausen -
nötig.
Dass das bezogene Wasser nach ein paar Sekunden kühler wird, weil es ja nicht so lang im 2.Kreis steht und erwärmt wird, passierte bei mir auch bei vollständig durchgeheizter Brühgruppe, wenn man 500ml am Stück beziehst.

 

Die 500ml habe ich doch nur geschrieben, um auf @faustino s Aussage zu reagieren. Natürlich hat das keine Praxisrelevanz, sondern zeigt nur, dass dies nicht auf den ZK übertragbar ist.
Praxisrelevanz hatte mein voriger Test, indem ich 4x30ml zum "Aufheizen" geflusht habe, die aber, wie meine vorherige These angenommen hat, die Aufheizzeit verlangsamt und nicht beschleunigt hat.

Wissenschaftlich betrachtet, habe ich also belegt, dass meine These nicht falsch ist. Nun liegt es an euch, mir eine Flushszenario zu nennen, welches belegt, dass meine These manchmal doch falsch ist und eure These, man könne einen E61 ZK durch Flushs schneller aufheizen, nicht falsch ist...

Ich teste das gerne durch und gestehe sofort ein, wenn ich falsch liege.

Ich spreche nur von E61, insbesondere Maschinen mit stehendem HX verhalten sich natürlich komplett anders. Davon unabhängig heißt eine heißere BG nicht gleich heißerer Bezug. Jeder Cooling Flush erwärmt die BG, kühlt aber das Gesamtsystem und damit den Bezug, was ja der Witz dahinter ist.

 

Wissenschaftlich stimmt die These ganz oder gar nicht - Konkret würde es mir reichen, wenn du einen Leerbezug mit etwa 35ml bei etwa 8 Minuten machst und nach 12 Minuten die Brühgruppentemperatur vergleichst (mit/ohne Leerbezug bei Minute 8).

Dabei gehst du davon aus, dass so ein Flush nicht eher zum Anspringen der Heizung führt.