Ihre Fragen – unsere Antworten (FAQ)

1. Wie arbeitet eine Wärmepumpe?
2. Vor- und Nachteile der Abtauung
3. Warum sind unsere Wärmepumpen so leise?
4. Wie wichtig ist der COP-Wert?

Wie arbeitet eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem sog. Carnot-Prozess. Der Franzose Nicolas Carnot machte sich als erster über diese physikalischen Vorgänge Gedanken und veröffentlichte seine Thesen 1824. Die erste Kompressionskältemaschine wurde vom Amerikaner Jacob Perkins 1834 gebaut.

Funktionsschema:

Ein Kältemittel, das in einem geschlossenen Kreislauf bewegt wird,erfährt nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Kompressor komprimiert (verdichtet). Im folgenden Wärmetauscher (Kondensator) kondensiert (verflüssigt) es sich unter Wärmeabgabe.

Anschließend wird das flüssige Kältemittel aufgrund der Druckänderung über ein Expansionsventil entspannt. Im nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher (Verdampfer) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Siedekühlung). Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen.

Ein Vielfaches der für die Wärmepumpe eingesetzten elektrischen Leistung kann der Wärmequelle (Luft,Erdboden, Grundwasser) entzogen werden und auf ein höheres Temperaturniveau "gepumpt" werden. Dieses höhere Temperaturniveau kann nun für den Heizbetriebnutzbar gemacht werden.

Das Verhältnis von nutzbarer Wärmeleistung zu zugeführter elektrischer Leistung wird als Leistungszahl bezeichnet. Man spricht vom sog. COP (Coefficient of Performance)

Vor- und Nachteile der Abtauung

Bei luftgekühlten Verdampfern stellt man unter 0°C ein Vereisen der Verdampferlamellen fest. Dadurch sinkt einerseits die Heizleistung von Wärmepumpen ab und andererseits muss der Verdampfer  periodisch  abgetaut  werden.

Bei  der  Prozessumkehrung  besteht  der  elektrische  Abtauaufwand  nicht  nur  aus  dem  elektrischen Energieaufwand des Kompressors während der Abtauphase,  sondern  auch  aus  indirekten  elektrischen Energieaufwänden durch die Rückführung des Wärmeentzugs aus dem Heiznetz während der Abtauphase  und  den  zusätzlichen  Verlusten  durch  das  Vierwegventil.  Wenn  all  diese  Effekte  berücksichtigt werden, zeigt es sich, dass der elektrische Abtauenergieverbrauch von Wärmepumpen mit Prozessumkehrabtauung insgesamt nur wenig geringer ist als jener von Anlagen mit Heissgasabtauung. Es hat sich jedoch auch gezeigt, dass bei beiden Varianten noch ein sehr grosses Energiesparpotenzial vorhanden ist.

Unsere Wärmepumpen verwenden ein stark energie-optimiertes Verfahren der Prozessumkehr.

Prinzip und Energieaufwand für die Prozessumkehrabtauung

Bei  der  Prozessumkehr  wird  der  Kältekreislauf  umgekehrt.  Die  verdichteten  Heissgase  nach  dem Kompressor werden dem vereisten Verdampfer mit hohem Druck zugeführt und kondensieren dort. Dadurch wird im Verdampfer Wärme freigesetzt, um diesen abzutauen. Das verflüssigte Kältemittel wird dann in einem separaten Ventil (nur für die Abtauung) gedrosselt und geht in den Kondensator. Dort wird das Kältemittel mit der Wärme aus dem Heizkreislauf verdampft. Anschliessend wird dieses vom Verdichter wieder angesaugt und verdichtet. Damit die Richtung  des  Kältekreislaufes umgekehrt  werden  kann,  wird  zwischen  dem  Kondensator  und  dem  Verdampfer  ein  Vierweg-Umschaltventil eingebaut

Prinzip und Energieaufwand für die Heissgasabtauung

Eine  Wärmepumpe  mit  Heissgasabtauung  heizt  im  Abtaubetrieb  den  Verdampfer  mit  den  Heissgasen auf, welche nach dem Verdichtungsprozess aus dem Verdichter austreten. Wird eine Abtauung eingeleitet, öffnet das Magnetventil in der Bypassleitung. Das zweite Magnetventil in der Flüssigkeitsleitung schliesst, damit kein flüssiges Kältemittel mehr durch den Kondensator strömen kann. Bei der Heissgasabtauung fallen keine zusätzlichen indirekten Energieaufwände für die Abtauung an. Hingegen ist hier die Abtauzeit grösser als bei der Prozessumkehr. Dadurch muss auch mit mehr Wärmeverlusten in der Heissgasleitung zwischen Kompressor und Verdampfer gerechnet werden,
da ein Teil der Wärme im Heissgas über die Heissgasleitungsoberflächen an die Umgebung abgegeben werden.

Naturabtauung

In  der  Praxis  stehen  die  Wärmepumpen  bei höheren  Umgebungstemperaturen  mehr  oder  weniger lang  still.  In  dieser  Zeit  kann  je  nach  den  Temperaturverhältnissen  eine  Naturabtauung  erfolgen. Diese ist nicht nur vom Verhältnis der Stillstandszeit zur Laufzeit der Wärmepumpe abhängig, sondern auch von der absoluten Stillstandsdauer. Würde man die Naturabtauung nicht berücksichtigen so würde die Heissgasabtauung gegenüber der Prozessumkehrabtauung benachteiligt. Dies rührt daher, dass die indirekten Energieverbräuche der Abtauung mit Prozessumkehr im Dauerbetrieb auf einen grösseren direkten Abtauenergieaufwand stossen  und  damit  relativ  gesehen  kleiner  werden. Aus  diesem  Grunde  muss  der  Anteil  der  Naturabtauung bestimmt werden. Dies wurde einerseits auf dem Prüfstand gemacht, indem man Stillstandszeiten einbaute und die Masse des abgeschmolzenen Eises während des Stillstandes gemessen hat. Andererseits wurden einige Maschinen mit einer einfachen Messmethode im Feld untersucht, um realistische Lauf- und Stillstandszeiten zu erhalten.

Warum sind unsere Wärmepumpe so leise?

Der Splitverdampfer ist durch seinen, langsam laufender Axialventilator extrem leise. Er erzeugt keine störenden Luftgeräusche und kann optimal platziert werden. Der Einsatz der besten zur Zeit existierenden Lüftertechnologie (EC-Technik) macht den Verdampfer nahezu „unhörbar“. Gleichzeitig ist er wesentlich sparsamer im Stromverbrauch

Wie wichtig ist der COP-Wert?

Der COP-Wert (Coeffizient Of Performance) oder Leistungszahl ist einer der wenigen Werte mit denen man Wärmepumpen verschiedener Hersteller vergleichen kann. Es sollte jedoch jedem Interessenten bewusst sein, das der COP-Wert:

Ø  nur eine Momentanaufnahme der Leistung darstellt

Ø  die Messumgebung und die Messnorm die Ergebnisse stark beeinflussen.