Einfrieren der Wärmepumpe – Ursachen, Auswirkungen

Die Wintermonate können uns mit negativen Temperaturen überraschen, insbesondere in einigen Teilen Deutschlands und Österreichs, wo die Temperatur im Winter sogar auf -25 Grad Celsius sinken kann. Solch niedrige Temperaturen können dazu führen, dass Wärmepumpen einfrieren. Wärmepumpen sind Geräte, die Energie aus der Außenwelt - Luft, Wasser oder Erde - nutzen, um Wärme für die Beheizung von Gebäuden zu erzeugen. In extremen Bedingungen, wenn die Temperatur unter einen bestimmten Wert fällt, kann das Wasser in der Wärmepumpe einfrieren, was zu Beschädigungen des Geräts führt. Die Auswirkungen des Einfrierens der Wärmepumpe können schwerwiegend sein und umfassen unter anderem einen Ausfall des Heizsystems, die Notwendigkeit einer Reparatur oder des Austauschs der Pumpe. Daher ist es wichtig, die Wärmepumpe ordnungsgemäß vor dem Einfrieren zu schützen, beispielsweise durch ordnungsgemäße Isolierung und die Verwendung spezieller vorbeugender Maßnahmen. Kann jede Wärmepumpe einfrieren? Warum frieren einige Wärmepumpen ein? Welche Folgen hat das Einfrieren der Wärmepumpe? Wie schützt man die Pumpe im Winter? Auf diese Fragen finden Sie im folgenden Artikel Antworten.

Kann jede Wärmepumpe einfrieren?

✅ Um die Frage im Titel zu beantworten - nein, es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen - nicht jede Wärmepumpe ist gleichermaßen gefährdet, einzufrieren. Split-Wärmepumpen sind nicht so stark gefährdet, einzufrieren, wie monoblockartige Konstruktionen, da der Wasserkreislauf innerhalb des Gebäudes liegt. Bei Split-Wärmepumpen entnimmt das Außengerät die Wärmeenergie aus der Umgebung und leitet sie an das Innengerät weiter. Das Innengerät ist für die Beheizung des Gebäudes verantwortlich. Der Wasserkreislauf ist geschlossen, was bedeutet, dass kein direkter Kontakt mit den externen Wetterbedingungen besteht. Aus diesem Grund ist die Split-Wärmepumpe selbst bei sehr niedrigen Temperaturen nicht gefährdet, einzufrieren. Im Winter, wenn die Temperatur draußen sehr niedrig ist, kann die Split-Wärmepumpe immer noch relativ effizient arbeiten und Wärme in das Gebäude liefern. 

✅ Dies ist jedoch bei einer monoblockartigen Wärmepumpe anders, die im Vergleich zur Split-Wärmepumpe im Winter viel stärker gefährdet ist, einzufrieren. Die monoblockartige Luft-Wasser-Wärmepumpe, die sich vollständig außerhalb des Gebäudes befindet, ist wesentlich stärker den ungünstigen Wetterbedingungen ausgesetzt. Daher besteht ein gewisses Risiko, dass die Leitungen einfrieren, insbesondere bei einem Stromausfall, der das Einschalten der Vorrichtungen zur Frostschutzsicherung der Wärmepumpe verhindert. Wenn die Außentemperatur unter Null fällt, kann das Wasser oder das Kältemittel, mit dem das Pumpenaggregat gefüllt ist, einfrieren, was wiederum zum Platzen der Bauteile des Geräts führen kann. Wenn dies geschieht, kann die Pumpe in extremen Fällen im Grunde genommen nur noch verschrottet werden. 

✅ Die Gefahr des Einfrierens einer Wärmepumpe sollte nicht dramatisiert werden - sie tritt selten auf und man sollte wissen, unter welchen Bedingungen dies passieren kann. Wenn jedoch ein Stromausfall realistisch ist und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von starkem Frost besteht, sollte man in Betracht ziehen, zusätzliche Schutzmaßnahmen gegen das Einfrieren von Monoblock-Wärmepumpen zu ergreifen. Die Folgen des Einfrierens der Außeneinheit sind oft katastrophal in finanzieller und praktischer Hinsicht.

Unter welchen Bedingungen können Wärmepumpen einfrieren?

✅ Wärmepumpen können unter ungünstigen Bedingungen wie einem Stromausfall oder niedrigen Umgebungstemperaturen (unter 0 Grad Celsius für Wasser) einfrieren. Wenn der Strom ausfällt, hört die Wärmepumpe auf zu funktionieren, was zum Stillstand des Kältemittelkreislaufs führt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Außentemperatur unter den Gefrierpunkt des Kältemittels fällt, kann es zu einem Phänomen kommen, das allgemein als "Einfrieren der Wärmepumpe" bekannt ist.

✅ Es ist auch wichtig zu beachten, dass es nicht unbedingt einen Stromausfall geben muss, damit dieses Phänomen auftritt. Sehr niedrige Umgebungstemperaturen in Verbindung mit unzureichendem Schutz der Wärmepumpe (fehlende Isolierung, falsch gewähltes Kältemittel) können ebenfalls dazu führen, dass die Wärmepumpe einfriert. Wenn das Kältemittel nicht angemessen auf die herrschenden Wetterbedingungen abgestimmt ist (falsche Konzentration, falsche Art) und nicht ausreichend vor Frost geschützt ist, kann es in den Pumpenkomponenten einfrieren, was zu deren Beschädigung führt.

❌ Die häufigste Ursache für das Einfrieren der Wärmepumpe ist ein Stromausfall und die Unfähigkeit, das sogenannte Abtauen durchzuführen. Zu anderen Ursachen gehören auch falsch gewählte Kältemittel sowie das Fehlen eines Frostschutzes im Kreislauf der Wärmepumpe mit Glykol oder Frostschutzmittel.

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Auswirkungen des Einfrierens von Wärmepumpen

Wenn die Wärmepumpe einfriert, kann dies verschiedene Konsequenzen haben, die sich auf ihre Leistung, Effizienz und sogar ihre Komponenten auswirken. Hier sind die Folgen des Einfrierens der Wärmepumpe. Es ist wichtig zu beachten, dass jede der unten aufgeführten Konsequenzen letztendlich zu einer vollständigen Beschädigung des Geräts führen kann, was mit erheblichen Kosten für den Austausch der Pumpe verbunden sein kann.

Verringerte Leistung, was zu höheren Kosten führt

Wenn die Elemente der Wärmepumpe, insbesondere der Verdampferwärmetauscher, einfrieren (z. B. aufgrund unzureichender Isolierung), wird der Wärmeaustauschprozess erschwert oder sogar unmöglich. Dies verringert die Leistung der Wärmepumpe, da sie Schwierigkeiten hat, Wärme aus der Umgebungsluft aufzunehmen. Als Ergebnis muss die Wärmepumpe möglicherweise härter und länger arbeiten, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen, was zu einem erheblich erhöhten Energieverbrauch und höheren Energierechnungen führt.

Kurze Betriebszyklen und erhöhter Verschleiß

Eine Wärmepumpe, die nicht auf die herrschenden Wetterbedingungen vorbereitet ist, kann einfrieren, was zu unterbrochenen Betriebszyklen führen kann. Dies belastet nicht nur die Komponenten, sondern führt auch zu erhöhtem Verschleiß und kann die Gesamtlebensdauer des Systems verkürzen.

Risiko von Problemen mit dem Kältemittel

✅ Das Einfrieren kann nicht nur die Bauteile selbst, sondern auch das Kältemittel betreffen. Diese Situation beeinträchtigt den unregelmäßigen Durchfluss des Kältemittels in den Komponenten der Wärmepumpe. Wenn das Kältemittel nicht ordnungsgemäß zirkuliert, kann der Wärmeaustauschprozess gestört werden. Dies kann wiederum zu anderen Problemen führen, einschließlich potenzieller Schäden am Kompressor aufgrund des Rückflusses von flüssigem Kältemittel in den Kompressor während der Abtauvorgänge.

Beschädigung der Bauteile

Die Ausdehnung des gefrorenen Wassers in den Systemkomponenten kann zu physischen Schäden an den internen Komponenten der Wärmepumpe führen. Zum Beispiel kann die Bildung von Eis in den Verdampferspulen zu Biegung, Verformung oder sogar Rissbildung der Lamellen oder Rohre des Verdampfers führen. Diese Schäden können zu kostspieligen Reparaturen und einer verkürzten Lebensdauer der Wärmepumpe oder sogar zu deren vollständiger Beschädigung führen.

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Wie kann man die Wärmepumpe vor dem Einfrieren schützen?

✅ Um die Wärmepumpe vor Frost zu schützen, sollten Sie den Anweisungen des Herstellers folgen. Zunächst sollten Sie ein Sicherheitssystem installieren, das die Pumpe vor Schäden bei niedrigen Temperaturen schützt. Dies kann durch Verwendung einer speziellen Wärmedämmung erreicht werden, die über die Pumpe gelegt werden sollte. Zusätzlich ist es bei extrem niedrigen Temperaturen ratsam zu überprüfen, ob die Pumpe mit einem Abtausystem ausgestattet ist, das mögliche Eisablagerungen entfernt (dies ist heute eher die Norm). Sie sollten auch regelmäßig nach etwaigen Schäden oder Lecks suchen, die durch Frost verursacht werden könnten. Wenn Sie sich nicht sicher sind, sollten Sie sich an einen Fachmann wenden, der Ihnen dabei hilft, die Pumpe vor den negativen Auswirkungen niedriger Temperaturen zu schützen. Außerdem sollten Sie die folgenden Maßnahmen durchführen, um das Einfrieren der Anlage zu verhindern.

1. Entleeren Sie während eines Stromausfalls das Wasser aus der Einheit durch das Ablassventil und blasen Sie es durch (falls die Pumpe keine separate Notstromversorgung hat).
2. Wenn Sie Punkt 1 vermeiden möchten, fügen Sie der Anlage einen Akkumulator oder einen Generator hinzu.
3. Schützen Sie die Anlage zusätzlich, indem Sie die Rohre isolieren.
4. ✅ Wenn Sie in Gebieten mit häufigen und langanhaltenden Stromausfällen leben, wie z. B. in einigen Bergregionen mit veralteter Infrastruktur, ✅ führen Sie eine Frostschutzflüssigkeit in das System ein. Punkt 4 ist besonders zu beachten, und einige Hersteller von Wärmepumpen fordern sogar, dass das System mit einer frostbeständigen Flüssigkeit (normalerweise einem Gemisch aus Glykol und Wasser) gefüllt wird.

Die oben genannten Maßnahmen, insbesondere die Verwendung von Glykol, sollten Ihre Wärmepumpe selbst bei extremsten Kälteperioden vor dem Einfrieren schützen. Es ist wichtig zu beachten, dass für den ordnungsgemäßen Betrieb eines Monoblock-Wärmepumpensystems, das mit Glykol arbeitet, auch ein geeigneter Wärmetauscher für die Pumpe ausgewählt werden muss. Dies ermöglicht es, den glykolischen Kreislauf der Wärmepumpe mit dem Zentralheizungs- oder Warmwasserbereitungssystem in unserem Haus oder unserer Wohnung zu verbinden (es wird empfohlen, dass das zentrale Heizungssystem in unserem Haus jedoch mit Wasser betrieben wird, wobei der Wärmetauscher dazu dient, den glykolischen Kreislauf zu trennen). In unserem Angebot finden Sie unter anderem Plattenwärmetauscher, die für Wärmepumpen geeignet sind.

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Wärmetauscher für Kreisläufe von Wärmepumpen, die mit Glykol gefüllt sind

✅ Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl von Wärmetauschern für Monoblock-Wärmepumpen, die in Glykol/Wasser-Kreisläufen arbeiten sollen, nicht intuitiv oder einfach ist. Um sicherzustellen, dass unsere Wärmepumpe bei möglichst niedrigen Temperaturen arbeiten kann (und damit auch die Stromrechnungen in der jeweiligen Anwendung möglichst niedrig ausfallen), muss der Wärmetauscher über eine ausreichend große Wärmeaustauschfläche verfügen. Diese Auswahl sollte unbedingt von Personen getroffen werden, die Erfahrung mit der Auswahl von Wärmetauschern für Wärmepumpen haben. Es ist jedoch zu beachten, dass nicht jeder Installateur über die entsprechende Schulung oder Erfahrung in dieser Angelegenheit verfügt. Bei der Auswahl eines zu kleinen Wärmetauschers kann unsere Wärmepumpe möglicherweise bei höheren Temperaturen arbeiten müssen (um den thermischen Komfort in den Räumen zu gewährleisten), was wiederum einen höheren Stromverbrauch bedeutet. Bei extrem unterdimensionierten Wärmetauschern kann das gesamte System im Grunde genommen nicht ausreichen, was bedeutet, dass das Gebäude kalt bleibt und kein thermischer Komfort gewährleistet ist.

Wärmetauscher für Glykol und Wärmetauscher für Kältemittel