Wärmepumpen-Verdichter – alles, was Sie darüber wissen sollten

Die Wärmepumpe ist eines der effizientesten Heizsysteme auf dem Markt, vorausgesetzt, das System ist richtig auf das Gebäude abgestimmt und es arbeitet in einem relativ gut isolierten Gebäude. Ihr Herzstück ist der Verdichter, der für den korrekten Ablauf des gesamten Prozesses der Wärmegewinnung verantwortlich ist. Die Effizienz des Geräts hängt von seiner Qualität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit ab. Was genau ist der Verdichter einer Wärmepumpe und warum spielt er eine so wichtige Rolle?

Was ist der Verdichter in einer Wärmepumpe und wozu dient er?

Der Verdichter ist ein Schlüsselelement des Kältekreislaufs einer Wärmepumpe. Ohne ihn wäre die Wärmepumpe zur Beheizung von Häusern nutzlos, denn dank ihm – und dem Prozess der Kältemittelverdichtung – kann die Wärmepumpe die Temperaturen erzeugen, die für die Beheizung des Hauses oder des Brauchwassers benötigt werden.

In einer Wärmepumpe zirkuliert, wie viele wissen, ein Kältemittel (so heißt es, obwohl es für die Wärmeübertragung verantwortlich ist). Mit Kältemitteln sind wir sicherlich oft in Berührung gekommen, aber normalerweise unter einem bestimmten Namen – denn es gibt verschiedene Arten, z. B. R134a, R410a oder das in letzter Zeit sehr beliebte R32. Dieses Kältemittel gewinnt zunächst Wärmeenergie aus der sogenannten unteren Wärmequelle, also aus der Luft (bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe), aus dem Grundwasser (bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe) usw. Dies ist jedoch kein abgeschlossener Prozess und diese Wärmeenergie ist immer noch nicht ausreichend. Damit die Wärmepumpe effizient genug ist, um ein Haus zu heizen, muss dieser Prozess weiter verbessert werden. Und hier kommt der Verdichter der Wärmepumpe ins Spiel.

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Verdichtung des Kältemittels

Die Aufgabe des Verdichters einer Wärmepumpe ist die Verdichtung des gasförmigen Kältemittels, also dessen Komprimierung, wobei beide Worte im übertragenen Sinne zu verstehen sind. Dabei steigt der Druck, und infolge der Druckerhöhung steigt auch die Temperatur des Kältemittels, was die Übertragung von Wärmeenergie an das Heizungssystem des Gebäudes ermöglicht. Nach dem Verlassen des Verdichters ist das Kältemittel warm und kann zum Kondensator (Verflüssiger) geleitet werden, wo es die Wärme an das Wasser abgibt, das das Gebäude beheizt.

Ohne einen ordnungsgemäß funktionierenden Verdichter wäre der Wärmetransportprozess von der unteren Quelle (Luft, Erdreich oder Wasser) zur Zentralheizungsanlage unmöglich.

Wie funktioniert der Verdichter einer Wärmepumpe?

Der Arbeitsprozess des Verdichters beginnt damit, dass er das Kältemittel in Form eines Gases mit niedrigem Druck aufnimmt. Anschließend erhöht der Verdichter dessen Druck, was zu einem erheblichen Temperaturanstieg führt. Das heiße Kältemittel gelangt zum Verflüssiger, wo es die Wärme an das Heizungssystem abgibt. Der Verflüssiger ist im Wesentlichen ein Gas-Wasser-Wärmetauscher, bei dem sich auf einer Seite das warme Kältemittel und auf der anderen Seite das Wasser befindet, das diesem die Wärmeenergie entzieht – es sich also vereinfacht gesagt erwärmt.

Nach der Abgabe der Wärmeenergie im Verflüssiger durchläuft das Kältemittel ein Expansionsventil, wobei sein Druck und seine Temperatur sinken, und kehrt dann zum Verdampfer zurück, wo der gesamte Zyklus von neuem beginnt. Das abgekühlte Kältemittel kann wieder Energie aus der unteren Quelle aufnehmen, um dann wieder zum Verdichter zu gelangen.

Dies ist, vereinfacht dargestellt, der gesamte Arbeitszyklus einer Wärmepumpe – bei dem der Verdichter eine wesentliche Rolle spielt.

Der Verdichter ist ein elektrisches Gerät – Betriebsart und Stromverbrauch der Wärmepumpe

Der Verdichter einer Wärmepumpe wird von einem Elektromotor angetrieben, der elektrische Energie aufnimmt und für seine Arbeit, die Verdichtung des Kältemittels, nutzt. Daher lohnt es sich, einen Moment innezuhalten.

Wie wir wissen, verbrauchen Wärmepumpen relativ viel elektrische Energie, wobei sie noch mehr verbrauchen, wenn die Wärmepumpe mit hohen Temperaturen arbeitet. Relativ wenig Strom verbrauchen Wärmepumpen, die in Gebäuden mit Fußbodenheizung betrieben werden, die mit einer niedrigen Temperatur von etwa 28-35 Grad Celsius versorgt wird. Stromintensiv sind sie hingegen in alten Häusern – mit alten Heizsystemen, alten Heizkörpern, die eine Versorgungstemperatur von bis zu 55-60 Grad benötigen – was die Investition in eine Wärmepumpe in einem solchen Haus oft unrentabel macht, zumindest vor dem Austausch des Heizsystems und einer umfassenden thermischen Sanierung.

Warum ist das so? Warum arbeitet eine Wärmepumpe effizienter und kostengünstiger bei niedrigen Temperaturen – und was hat das mit dem Verdichter zu tun? Nun, wenn die Wärmepumpe bei niedrigen Temperaturen arbeitet, läuft der Verdichter kürzer, weil das Kältemittel bei der Verdichtung schneller die erforderliche Temperatur erreicht. Der Verdichter bewirkt das Erhitzen des Kältemittels auf z. B. 35 Grad leichter und schneller als auf 50 Grad Celsius. Daher arbeiten Verdichter in Niedertemperatursystemen kürzer und weniger intensiv. Und das führt direkt zu einem geringen Energieverbrauch.

Nebenbei ist ein weiterer Aspekt zu beachten. Der Verdichter in einer Wärmepumpe in einem Niedertemperatursystem nutzt sich, da er viel weniger intensiv arbeitet, viel langsamer ab, und das Risiko eines potenziellen Ausfalls ist ebenfalls viel geringer als bei Hochtemperatursystemen. Eine Wärmepumpe ist im Grunde ein Gerät, das für den Betrieb in Systemen mit niedrigen Vorlauftemperaturen in gut thermisch isolierten Objekten geschaffen wurde.

Arten von Verdichtern, die in Wärmepumpen verwendet werden

In modernen Wärmepumpen werden im Wesentlichen einige Verdichtertypen verwendet. Am gebräuchlichsten sind Rotationsverdichter, Spiralverdichter (Scroll) sowie Kolbenverdichter.

Spiralverdichter (Scrollverdichter) erfreuen sich besonders großer Beliebtheit aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads, ihres leisen Betriebs und ihrer langen Lebensdauer. Sie werden sowohl in häuslichen als auch in kommerziellen Wärmepumpenanlagen häufig eingesetzt. Rotationsverdichter hingegen zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise und gute Energieeffizienz aus.

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Invertertechnologie und die Arbeit des Verdichters

Immer mehr Hersteller setzen in Wärmepumpen auf Invertertechnologie. Das bedeutet, dass der Verdichter seine Leistung stufenlos an den aktuellen Wärmebedarf des Gebäudes anpassen kann. Der Inverter sorgt dafür, dass der Verdichter nicht nur im EIN/AUS-Modus arbeitet, sondern seinen Betrieb moduliert.

Im Gegensatz zu herkömmlichen EIN/AUS-Lösungen muss der Inverterverdichter nicht ständig an- und ausgeschaltet werden. Dadurch verbraucht er weniger elektrische Energie, arbeitet leiser und zeichnet sich durch eine größere Langlebigkeit aus.

Häufigste Ursachen für Verdichterausfälle

Trotz ihrer hohen Langlebigkeit können Verdichter manchmal beschädigt werden. Die häufigsten Ausfallursachen sind unsachgemäße Installation der Anlage, falsche Kältemittelmenge, Verunreinigungen im Kreislauf sowie Probleme mit der Stromversorgung.

Häufige Start- und Stoppzyklen des Geräts sind ebenfalls gefährlich, zumindest aus der Perspektive einer gewissen Betriebsdauer. Daher ist es so wichtig, die Heizleistung der Wärmepumpe richtig auf den Bedarf des Gebäudes abzustimmen und regelmäßige Wartungsinspektionen durchzuführen.

Wie pflegt man den Verdichter einer Wärmepumpe?

Regelmäßige Wartung kann die Lebensdauer des Verdichters erheblich verlängern. Es lohnt sich, regelmäßige technische Inspektionen durchzuführen, die Betriebsparameter des Geräts zu kontrollieren und den Zustand der elektrischen Anlage zu überprüfen. Das ist die Grundlage.

Ein professioneller Kundendienst kann auch den Füllstand des Kältemittels überprüfen und eventuelle Unregelmäßigkeiten erkennen, bevor sie zu einem kostspieligen Ausfall führen. Es ist eher nicht ratsam, dies selbst zu tun, zumal die meisten verwendeten Kältemittel spezielle Zertifizierungen erfordern.

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Wie viel kostet der Austausch eines Verdichters?

Der Verdichter ist eines der teuersten Bauteile einer Wärmepumpe. Die Kosten für seinen Austausch hängen von der Art des Geräts, dem Hersteller und der Heizleistung ab. Bei häuslichen Wärmepumpen kann der Preis für einen neuen Verdichter inklusive Montage zwischen 700 und sogar 4000 € liegen.

Aus diesem Grund lohnt es sich, in Geräte namhafter Hersteller zu investieren und die Anlage regelmäßig warten zu lassen, um einen vorzeitigen Verschleiß dieser kritischen Komponente zu vermeiden.

Entscheidet der Verdichter über die Effizienz der Wärmepumpe?

Größtenteils ja. Die Effizienz des Verdichters beeinflusst direkt die Leistungszahl COP sowie die saisonale Effizienz SCOP des gesamten Geräts. Moderne Inverterverdichter ermöglichen es, sehr hohe Betriebsparameter bei gleichzeitiger Reduzierung des Stromverbrauchs zu erreichen.

Bei der Auswahl einer Wärmepumpe sollte man nicht nur auf die Leistung des Geräts achten, sondern auch auf den verwendeten Verdichtertyp. Dieses Element ist nämlich für die Zuverlässigkeit, die Wirtschaftlichkeit des Betriebs und den Nutzungskomfort des Heizsystems über viele Jahre hinweg verantwortlich.

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