Der Verdichter der Wärmepumpe: Kleines Bauteil mit großer Wirkung

Diese Aufgabe hat der Verdichter in der Wärmepumpe

Ein Verdichter ist eine Maschine, die mithilfe von mechanischer Arbeit Gas zusammendrückt und dadurch verdichtet. In einer Wärmepumpe kommt dem Verdichter, auch Kompressor genannt, eine wesentliche Rolle zu.

Wärmepumpen enthalten ein Kältemittel, um Wärme aus der Umwelt (Luft, Erde oder Wasser) aufzunehmen. Mit ihrer Hilfe bringt die Wärmepumpe das Kältemittel in einem Verdampfer in einen gasförmigen Zustand. Der Verdichter sorgt dann für ein höheres Druck- und Temperaturniveau des verdampften Kältemittels. Dazu saugt er es an. Der Verdichter ist also die Pumpe, von der sich der Begriff Wärmepumpe ableitet.

Der Verdichter gibt der Wärmepumpe aber nicht nur ihren Namen. Er ist auch ganz entscheidend für ihre Effizienz. Denn für die Verdichtung benötigt die Wärmepumpe einen Elektromotor. Je effizienter der Kompressor dabei den Strom für die Verdichtung nutzt, desto besser arbeitet die Wärmepumpe und desto höher fallen der Coefficient of Performance (COP) und die Jahresarbeitszahl (JAZ) aus.

Die Kosten für einen Wärmepumpen-Kompressor

Bei den Kosten für die Wärmepumpe macht der Verdichter nur einen kleinen Anteil aus. Für den Kompressor fallen zwischen 500 und 1.000 Euro an. Zum Vergleich: Die Gesamtkosten für eine Wärmepumpe liegen je nach Art beziehungsweise Wärmequelle zwischen 20.000 und 50.000 Euro (inklusive Verdichter). Die Art des Verdichters und seine Kosten sind daher nicht relevant für die Gesamtkosten.

Darauf sollten Sie beim Kauf der Wärmepumpe achten

Da der Verdichter eine wichtige Funktion in der Wärmepumpe erfüllt, sollten Sie ihn bei der Auswahl einer passenden Wärmepumpe berücksichtigen. Beachten Sie folgende Faktoren, um einen optimalen Betrieb der Heizung zu gewährleisten.

1. Effizienz der Wärmepumpe

   Achten Sie auf eine hohe Effizienz des Geräts. Die Wärmepumpe sollte möglichst wenig Energie beziehungsweise Strom verbrauchen, um Wärme bereitzustellen. Schauen Sie sich dazu die Leistungszahl (den COP) an. Diese hängt wesentlich von der Art des Verdichters (und vom Kältemittel) ab. Noch aussagekräftiger ist die Jahresarbeitszahl, abgekürzt JAZ, der Wärmepumpe. Sie zeigt, wie effizient die Wärmepumpe innerhalb eines ganzen Jahres arbeitet. Je höher die JAZ und der COP der Wärmepumpe sind, desto besser.

2. Lautstärke im Betrieb

   Wählen Sie eine geräuscharme Wärmepumpe, um sicherzugehen, dass der Betrieb niemanden stört. Auch hierbei spielt der Verdichter eine Rolle. Denn er gehört zu den Komponenten, die Geräusche verursachen. Diese können je nach Bauart des Verdichters unterschiedlich laut sein. Je leiser die Wärmepumpe ist, desto besser. Angaben zur Lautstärke der Wärmepumpe (den Schallleistungspegel im Innenraum und im Freien) finden Sie im Datenblatt. Moderne Geräte arbeiten aber meist sehr leise.

3. Umweltfreundliches Kältemittel

   Viele Wärmepumpen enthalten fluorierte Kohlenwasserstoffe als Kältemittel. Entweicht ein solches Kältemittel, trägt es in der Atmosphäre zum Treibhauseffekt bei. Denn diese Stoffe haben ein sehr viel höheres Treibhauspotenzial als das häufigste Treibhausgas Kohlendioxid. Diesen Vergleich nennt man GWP (Global Warming Potential).
   Das natürliche Kältemittel R290, das zum Beispiel WOLF in der CHA-Monoblock einsetzt, ist eine umweltfreundliche Alternative. Zudem ist es kostengünstig und erlaubt in der Kombination mit dem eingesetzten Verdichter hohe Vorlauftemperaturen.

4. Robust und langlebig

   Wärmepumpen benötigen kaum Wartung. Auch die Verdichter von Wärmepumpen sind robust und langlebig. In der Regel halten sie 15 bis 20 Jahre lang. Wenn der Kompressor doch mal defekt ist, sollte ein Fachbetrieb ihn gegen ein Originalersatzteil vom Hersteller austauschen. Heizungsprofis stehen Ihnen bei der Auswahl der Wärmepumpe sowie der Wartung zur Seite.

Bauarten von Verdichtern

Die Art und Weise, wie ein Verdichter das gasförmige Kältemittel komprimiert, ist je nach Bauart sehr unterschiedlich. Wir stellen Ihnen die verschiedenen Varianten vor und erklären, welche Vor- und Nachteile damit verbunden sind.

Scrollverdichter

Der Scrollverdichter gehört zu der Familie der Rotationsverdichter. Er besteht aus zwei ineinander verwobenen Spiralen. Während die eine fest sitzt, bewegt sich die andere auf einer Kreisbahn. Das bewirkt, dass sich zwischen den Spiralen Kammern bilden, die sich mit jeder Umdrehung verkleinern und so das Gas zusammendrücken.

Der Scrollverdichter hat den Vorteil, dass sich die Spiralen nicht berühren. Er arbeitet daher verschleißarm und benötigt keine Schmierung. Außerdem ist er durch seinen einfachen Aufbau kostengünstig und läuft sehr leise. Aufgrund seiner vielen Vorteile ist der Scrollverdichter heute in vielen modernen Wärmepumpen zu finden.

Hubkolbenverdichter

Beim Hubkolbenverdichter findet die Kompression in einem Zylinder statt. In diesem bewegt sich ein Kolben hin und her. Über ein Ansaugventil gelangt das gasförmige Kältemittel in den Zylinder. Dort presst es der Kolben zusammen, bis es durch das Auslassventil wieder hinausgelangt.

Hubkolbenverdichter sind lauter als Scrollverdichter und benötigen eine Schmierung, um den Kolben zu bewegen. Zudem ist der Volumenstrom gering. Dafür kann ein Hubkolbenverdichter einen vorteilhaften hohen Druck erzeugen.

Rollkolbenverdichter

Auch beim Rollkolbenverdichter sorgt ein Kolben für das Verdichten des Kältemittels. Dieser bewegt sich aber nicht auf und ab, sondern ist wie beim Scrollverdichter so gelagert, dass er einer Kreisbahn folgt. Rollkolbenverdichter gelten als robust und langlebig.

Schraubenverdichter

Der Schraubenverdichter besteht aus zwei ineinandergreifenden, schraubenförmigen Rotoren. Die beiden Rotoren drehen sich auf zwei Wellen. Auch hierbei bilden sich Kammern, die das Gas nach und nach zusammendrücken. Schraubenverdichter können große Volumenströme und einen konstanten Druck über einen längeren Zeitraum bereitstellen.

Turbo-Verdichter

Der Turbo-Verdichter besteht aus einem Druckgehäuse mit Leiteinrichtungen. Im Inneren befindet sich ein sogenanntes Laufschaufelrad, das sich auf einer Welle befindet und rotiert. Turbo-Verdichter finden in der Industrie ihre Anwendung, etwa zum Verflüssigen von Gasen.

Flügelzellenverdichter

Auch beim Flügelzellenverdichter sorgt eine exzentrisch angeordnete Achse des Rotors für die Verdichtung des Gases. Der Rotor ist mit Drehschiebern ausgestattet, um den Raum zwischen dem Rotor und der Zylinderwand in mehrere Kammern unterteilen zu können. Flügelzellenverdichter kommen vor allem in Vakuumpumpen zum Einsatz, sind aber auch in Klimaanlagen zu finden.

Bauformen von Kompressoren für Wärmepumpen

Neben den Funktionsprinzipien unterscheiden Experten Verdichter auch nach den Bauformen in offene, halbhermetische und hermetische Verdichter. Diese stellen wir im Folgenden vor.

Vollhermetischer Verdichter

Im vollhermetischen Verdichter ist der Motor fest im Gerät eingebaut. Diese Bauform ist kostengünstig und wartungsarm. Sie eignet sich besonders gut für kleine Leistungen, wie sie eine Wärmepumpe im Einfamilienhaus oder auch ein Kühlschrank bereitstellt. Da der Motor fest im Gehäuse verschweißt ist, lässt sich ein hermetischer Verdichter nicht reparieren. Der Experte muss ihn bei einem Defekt als Ganzes austauschen.

Offener Verdichter

Ein offener Verdichter zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Motor außerhalb der Kompressionskammer befindet. Er ist über einen Keilriemen mit der Welle verbunden. Offene Verdichter können größere Leistungen bereitstellen und kommen bei mittelgroßen bis großen Anlagen zum Einsatz.

Halbhermetischer Verdichter

Beim halbhermetischen Verdichter ist der Motor wie beim offenen Verdichter nicht fest mit der Kompressionskammer verbunden. Er ist aber direkt am Verdichtergehäuse angebracht. Zudem haben der Motor und Verdichter eine gemeinsame Welle.

Beachten Sie die Bauart des Verdichters

Für eine moderne Wärmepumpe spielt der Verdichter der Wärmepumpe eine zentrale Rolle. Er entscheidet maßgeblich über wichtige Eigenschaften wie die Effizienz und Geräuschentwicklung. Daher ist es sinnvoll, wenn Sie bei der Auswahl der Wärmepumpe auch auf die Bauart des Verdichters achten.