Der Verdichter der Wärmepumpe ist das Herz der Anlage
Kompakter Leistungsgarant für Ihre Heizung
Der Verdichter ist ein zentrales Bauelement jeder Wärmepumpe. Er ist bei den meisten Modellen nicht besonders groß, aber maßgeblich für die Leistung des gesamten Heizsystems. Wir erklären Ihnen in diesem Artikel, wie der Verdichter einer Wärmepumpe funktioniert, welche verschiedenen Bauformen es gibt und welchen Einfluss er auf die Kosten der Wärmepumpe hat. Ebenso erfahren Sie, wie sich der Verdichter einer Wärmepumpe auf deren Effizienz auswirken kann.
Welche Aufgabe hat ein Verdichter innerhalb der Wärmepumpe?
Verdichter sind wichtige Bestandteile vieler Geräte. So verfügt auch Ihr Kühlschrank, der häufig mit einer „umgekehrten Wärmepumpe“ verglichen wird, über einen Verdichter. In diesem Kontext wird er meist als Kompressor bezeichnet.
Das Funktionsprinzip ist jedoch immer gleich: Das im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe enthaltene Medium nimmt die Umweltwärme auf und überträgt es über Wärmetauscher an das Heizungssystem. Das Kältemittel wechselt dabei je nach Bedarf vom flüssigen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt. Der Verdichter ermöglicht dies durch eine Anhebung des Druck- und Temperaturniveaus. Er arbeitet im Prinzip wie eine Pumpe. Somit ist der Verdichter verantwortlich für die Bezeichnung Wärmepumpe.
Wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet, hängt entscheidend von der Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit des Verdichters ab. Der Kompressor wird über einen Elektromotor angetrieben. Die wichtigen Effizienz-Kennzahlen Jahresarbeitszahl (JAZ) und Leistungszahl (COP, Coefficient of Performance) hängen maßgeblich davon ab, wie effizient ein Verdichter in der Wärmepumpe den elektrischen Strom nutzt.
Welchen Anteil hat der Verdichter an den Kosten für die Wärmepumpe?
Obwohl seine Bedeutung für die Funktion der Wärmepumpe besonders groß ist, wirken sich die eigentlichen Kosten für den Verdichter nicht besonders auf die Gesamtkosten der Anlage aus. Abhängig von Bauart und Wärmepumpenmodell kosten die meisten Verdichter zwischen 500 und 1.000 Euro. Angesichts der Gesamtkosten für die Errichtung einer Wärmepumpe und der Erschließung der jeweiligen Wärmequelle fällt das kaum ins Gewicht.
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Die verschiedenen Funktionsarten von Verdichtern im Überblick
Bei der Konstruktion von Verdichtern gibt es viele verschiedene Ansätze, die von den Ingenieuren verfolgt werden. Je nach Bauart arbeiten die Kompressoren recht unterschiedlich. Die wichtigsten Eigenschaften der Varianten erklären wir Ihnen kurz im Überblick.
Scrollverdichter
Ein sogenannter Scrollverdichter an der Wärmepumpe besteht aus zwei Spiralen, die ineinander verschlungen sind. Nur eine davon ist fest fixiert, die andere bewegt sich im Betrieb kreisförmig um die andere Spirale herum. Dadurch bilden sich variable Zwischenräume, die sich mit jeder weiteren Umdrehung reduzieren und das Gas weiter komprimieren. Scrollverdichter für Wärmepumpen werden oft auch als Rotationsverdichter bezeichnet. Durch den berührungsfreien Betrieb ist der Verschleiß äußerst gering. Zudem sorgt diese einfache Konstruktion für niedrige Herstellungskosten und ein geringes Betriebsgeräusch. Viele Hersteller setzen mittlerweile auf Scrollverdichter in Wärmepumpen.
Hubkolbenverdichter
Die Verdichtung in diesem Kompressor erfolgt klassisch innerhalb eines Zylinders, in dem sich ein Kolben bewegt. Ein Ansaugventil lässt das gasförmige Kältemittel in den Zylinder ein, wo es vom Kolben komprimiert wird, bis sich das Auslassventil öffnet und das Kältemittel weiterleitet. Aufgrund der Kolbenbewegung benötigen Hubkolbenverdichter eine eigene Schmierung. Ihr Betriebsgeräusch liegt deutlich über dem eines Scrollverdichters. Obwohl der Volumenstrom gering ausfällt, ist ein Hubkolbenverdichter dazu in der Lage, einen hohen Druck aufzubauen, was sich vorteilhaft auf die Effizienz der Wärmepumpe auswirkt.
Rollkolbenverdichter
Auch beim Rollkolbenverdichter wird ein Kolben zur Verdichtung eingesetzt. Anders als beim Hubkolbenverdichter arbeitet der Kolben aber nicht aufwärts beziehungsweise abwärts, sondern folgt ähnlich dem Scrollverdichter einer Kreisbahn. Diese Art Verdichter für Wärmepumpen gilt als sehr robust.
Schraubenverdichter
Hier arbeiten zwei schraubenförmige Rotoren (auch Schnecken genannt) gemeinsam an der Komprimierung des Kältemittels. Auf zwei Wellen gelagert und ineinander übergreifend, arbeiten Schraubenverdichter ähnlich wie Scrollverdichter und schaffen Zwischenräume oder Kammern, die sich immer weiter reduzieren. Solche Verdichter können für die Wärmepumpe einen konstanten Druck bei gleichzeitig hohem Volumenstrom erzeugen und über eine längere Zeit halten.
Flügelzellenverdichter
Der Flügelzellenverdichter verdichtet das Gas mithilfe von Drehschiebern, die den Zwischenraum von Rotor und Zylinderwand in verschiedene Kammern unterteilen. Montiert wird er zumeist auf einer exzentrisch angeordneten Achse. In Wärmepumpen finden sich diese Modelle seltener. Sie eignen sich eher für die Verwendung in Klimaanlagen und Vakuumpumpen.
Welche Bauformen von Verdichtern für Wärmepumpen gibt es?
Neben der technischen Funktion werden Verdichter auch nach unterschiedlichen Bauformen unterschieden. Die wichtigsten Varianten stellen wir Ihnen kurz vor.
- Vollhermetischer Verdichter: Bei dieser Bauart ist der Elektromotor fest mit dem Gehäuse des Verdichters verschweißt. Der Vorteil liegt in den geringen Herstellungskosten und der weitgehenden Wartungsfreiheit. Derartige Verdichter kommen in Wärmepumpen und Kühlschränken häufig zum Einsatz. Ein Nachteil liegt darin, dass bei einem Defekt keine Reparatur möglich ist und der Verdichter komplett getauscht werden muss.
- Offener Verdichter: Bei einem offenen Verdichter befindet sich der Elektromotor außerhalb der Kompressionskammer und ist über einen Keilriemen mit der Antriebswelle verbunden. Solche Verdichter sind für mittlere und große Anlagen geeignet, die eine höhere Leistung erfordern.
- Halbhermetischer Verdichter: Halbhermetische Verdichter zeichnen sich durch die Befestigung am Verdichtergehäuse aus. Der Motor ist also nicht fest mit der Kompressionskammer verbunden. Verdichter und Motor teilen sich eine gemeinsame Welle.
Worauf Sie beim Kauf der Wärmepumpe achten sollten
Bei der Auswahl der passenden Wärmepumpe für Ihr Gebäude sollten Sie auch auf die Art des verbauten Verdichters achten. Darüber hinaus gibt es aber noch weitere Faktoren, die für die Effizienz Ihrer Heizung im Alltagsbetrieb wichtig sind.
Effizienz der Wärmepumpe im Betrieb
Je effizienter die Wärmepumpe, desto besser. Idealerweise sollte das Gerät möglichst wenig Strom verbrauchen, um Wärme zu erzeugen. Kenngrößen wie Leistungszahl (COP) und Jahresarbeitszahl (JAZ) helfen Ihnen bei der Auswahl. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellen ergeben sich unter anderem aus der Wahl des jeweiligen Verdichters und des Kältemittels, die genutzt werden. Je höher JAZ und COP der Wärmepumpe ausgewiesen sind, desto effizienter arbeitet sie über das Jahr gerechnet.
Nutzen Sie umweltfreundliche Kältemittel
Das Kältemittel ist für die Wärmepumpe besonders wichtig. Doch für die Umwelt sind diese Stoffe nicht immer unproblematisch, da die konventionellen Arten oft aus fluorierten Kohlenwasserstoffen bestehen. Gelangen diese ungehindert in die Atmosphäre, tragen sie dramatisch zur Verschärfung des Klimawandels bei; viel mehr als beispielsweise Kohlendioxid. Die Umweltfreundlichkeit von Kältemitteln lässt sich unter anderem über das GWP (Global Warming Potential) bestimmen.
WOLF nutzt in seiner bewährten Wärmepumpe CHA-Monoblock das natürliche Kältemittel Propan mit der Bezeichnung R290. Neben seiner deutlich geringeren Klimaschädlichkeit zeichnet sich Propan durch relativ geringe Kosten aus. Außerdem ermöglicht R290 bei entsprechender Verdichtung eine sehr gute Anhebung der Vorlauftemperatur. Das ist besonders bei niedriger Außentemperatur wichtig, wenn Sie Ihre Wärmepumpe mit einer Fußbodenheizung verwenden, da diese bereits mit geringen Vorlauftemperaturen effizient heizt. Flächenheizungen eignen sich aus diesem Grund meist besser für den Einsatz einer effizienten Luft/Wasser-Wärmepumpe wie der CHA-Monoblock von WOLF. Ein klassischer Heizkörper benötigt hier höhere Vorlauftemperaturen, um die gewünschte Heizkurve erreichen zu können.
Die CHA-Monoblock von WOLF
Diese moderne Luft/Wasser-Wärmepumpe schont nicht nur die Umwelt, weil sie keine fossilen Brennstoffe nutzt und effizient heizt. Sie verwendet auch das natürliche Kältemittel Propan beziehungsweise R290, dessen Treibhauspotenzial deutlich geringer ist als andere Kältemittel.
Wärmepumpen sind robust und langlebig
Da es abgesehen vom Verdichter kaum bewegliche Teile in einer Wärmepumpe gibt, ist sie besonders wartungsfreundlich. Im Gegensatz zu einer klassischen Heizung fallen die Wartungs- und Reparaturkosten bei einer Wärmepumpe im langjährigen Vergleich deutlich günstiger aus. Die Lebensdauer eines guten Verdichters beträgt ohne Weiteres 15 bis 20 Jahre. Sollte er eines Tages nicht mehr funktionsfähig sein, kann ein qualifizierter Fachbetrieb schnell ein originales Ersatzteil einbauen. Achten Sie besonders bei Ersatzteilen auf Originalqualität.
Achten Sie auf die Bauart des Verdichters Ihrer Wärmepumpe
Bei modernen Wärmepumpen spielt die Konstruktion des Verdichters eine entscheidende Rolle bezüglich der Effizienz und Geräuschentwicklung im täglichen Betrieb. Beim Verdichter genauer hinzuschauen, lohnt sich bei der Auswahl einer passenden Wärmepumpe für Ihr Haus also auf jeden Fall.
