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Wärmepumpe - worin unterscheiden sich die Geräte

9. April 2015 von Igor Reitmair 

Bei meinem letzten Messebesuch (Häuslbauermesse Graz 2015) habe ich viele Wärmepumpenhersteller besucht und gefragt, was ihr Produkt auszeichnet und welche Technologien angewendet werden, um eine möglichst hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) zu erreichen. Im Folgenden möchte ich einige Unterschiede aufzählen, die ich während den Interviews mit den Ausstellern zwischen den verschiedenen Wärmepumpen herausfinden konnte.

Art des Kompressors 

Angeblich, so wurde mir von mehreren Wärmepumpenausstellern gesagt, gibt es nur noch 2 namhafte Kompressorhersteller auf dem Markt, wobei einer der beiden den weitaus größeren Marktanteil hat. Hauptsächlich wird ein Scrollkompressor eingesetzt, sehr selten ein Kolben- oder Swingkompressor.

Art des Kältemittels

Hier wurden mir meistens R410a, R410c und R134a genannt. Die Leistung von R410 ist etwas höher als die von R134. Nur ein Hersteller hatte eine Wärmepumpe, welche CO2 als Kältemittel benutzt, im Sortiment. CO2 gilt als das Kältemittel der Zukunft, da es umweltfreundlich und ungefährlich ist. Es soll, so die Hoffnung der Umweltschützer und auch der Automobilindustrie, bald alle anderen Kältemittel ablösen. Kältemittel sind in der Atmosphäre gasförmig und werden nur im Kältekreislauf unter Druck flüssig. 

Modulierender Betrieb | Inverter

Als Inverter bezeichnet man eine elektronische Schaltung, welche es ermöglicht, die Leistung bzw. Drehzahl zu regeln. Wärmepumpen mit dieser Inverter-Schaltung können daher die Leistung modulieren. Wärmepumpen ohne Inverter können nur takten (ein- und ausschalten), was den Betrieb weniger effizient macht.
Luftwärmepumpen sind fast immer modulierend (außer bei Lastausgleichspuffer) ausgeführt, um die geforderte JAZ erreichen zu können. Wärmepumpen mit Erdkollektoren oder Sonden erreichen auch ohne Inverter die geforderte JAZ. Voraussetzung ist aber, dass das System richtig ausgelegt ist.

Lastausgleichspuffer 

Statt auf Inverter-Technologie setzen einige Hersteller auf einen Lastausgleichspuffer, um die Effizienz zu erhöhen. Sowohl mit Inverter-Technologie als auch mit Lastausgleichspuffer werden in etwa gleich hohe Jahresarbeitszahlen erreicht. Der Nachteil des Puffers ist der erhöhte Platzbedarf. Ein vorhandener Puffer kann auch für den Betrieb einer thermischen Solaranlage verwendet werden.

Direktverdampfung oder Sole-Wärmetauscher 

Bei der Sole-Wärmepumpe wird das Kältemittel in einem Wärmetauscher verdampft. Dabei erwärmt die Umgebung (Luft, Erde oder Wasser) die Sole und diese erwärmt/verdampft wiederum das Kältemittel. Der Wärmetauscher befindet sich direkt im Gehäuse des Wärmepumpengerätes.

Bei der Direktverdampfer-Wärmepumpe wird keine Sole und kein Sole-Wärmetauscher benötigt. Das Kältemittel strömt direkt in den Kollektor, in die Sonde oder in das Luft-Außenteil, wo es sich erwärmt und verdampft.

Direktverdampfung bei Luftwärmepumpen 

Bei Kompakt-Luftwärmepumpen und Split-Luftwärmepumpen wird die Luft bei den meisten Herstellern direkt auf einen Kältemittel-Wärmetauscher geblasen, wo sich das Kältemittel erwärmt und verdampft.

Ein paar Hersteller verwenden auch bei Split-Luftwärmepumpen keine Direktverdampung, sondern leiten Sole in das Gebläse-Außenteil. Der Vorteil laut Hersteller ist, dass der Abstand (Leitungslänge) zwischen Wärmepumpe und Gebläse-Außenteil viel größer sein kann.

Direktverdampfung bei Erdkollektoren 

Die Verdampfung ist auch direkt in Erdkollektoren möglich. Das Verfahren ist effizient, da Wirkungsgradverluste im Wärmetauscher wegfallen. Es wird daher auch weniger Kollektorfläche benötigt. Da sich das Kältemittel direkt im Kollektor befindet, sind die Materialanforderungen (Druck, Temperatur) höher. Ein Kollektor für Direktverdampfung ist daher teurer. 

EVI-Zyklus | Dampf-/Nassdampfzwischeneinspritzung 

Um das Prinzip EVI-Zyklus (engl. Enhanced Vapour Injection), auf Deutsch Dampf-/Nassdampfzwischeneinspritzung zu verstehen, muss man sich einige Zeit mit dem Druck-Enthalpie-Diagramm (log p h Diagramm) beschäftigen. Die üblichen Kältemittel ermöglichen beim herkömmlichen Kältekreislauf Vorlauftemperaturen von maximal 55 °C. Beim EVI-Zyklus wird diese physikalische Grenze regelrecht ausgetrickst, sodass die maximale Vorlauftemperatur stattdessen 65 °C beträgt. Diese hohe Vorlauftemperatur wird vor allem bei der Sanierung, wo keine Flächenheizungen vorhanden sind, benötigt. Auch wenn eine hohe Trinkwassertemperatur gefordert ist, bietet sich der Einsatz einer EVI-Zyklus-Wärmepumpe an. 

PDF-Dokument: Beschreibung des EVI-Zyklus

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