Abtauung der Wärmepumpe: zuerst auf den Abstand zwischen den Lamellen schauen
Nicht der COP, nicht die Leistung, nicht die Marke. Das Erste, worauf man bei einer Wärmepumpe schauen sollte, ist der Außenwärmetauscher, also das Aluminiumgitter, über das die Maschine der Luft die Wärme entzieht. Und an diesem Wärmetauscher zählt eine Zahl, die fast kein Datenblatt nennt: wie viel Platz zwischen einer Lamelle und der nächsten ist.
01
Warum sich Eis bildet
Im Winter arbeitet der Wärmetauscher kälter als die Luft, die durch ihn strömt, sonst könnte er ihr keine Wärme entziehen. Unter 5-6 °C Außentemperatur, bei der Luftfeuchte, die in der Ebene herrscht, sinkt seine Oberfläche unter null, und die Feuchtigkeit der Luft gefriert darauf. Das ist Reif. Er wächst Lamelle für Lamelle, und wenn er den Luftdurchlass verschließt, muss die Maschine anhalten und ihn abtauen: das ist die Abtauung.
02
Was eine Abtauung wirklich kostet
Nicht den Strom, oder nicht nur. Während der Abtauung läuft die Wärmepumpe rückwärts: Sie nimmt Wärme aus der Anlage, die warm ist, und schickt sie an den Außenwärmetauscher, der bei null Grad steht, um das Eis zu schmelzen. Bei einem so kleinen Temperaturunterschied hat der Verdichter wenig zu tun, und der Wirkungsgrad verdoppelt sich: Eine Maschine, die im Winter mit einem COP von 3,5 heizt, taut mit COP 7 ab. Wir haben es an unseren Maschinen gemessen. Es sieht nach einem Vorteil aus, und es ist das Gegenteil. Diese Wärme wurde dem Gebäude entzogen, und um sie zurückzubringen, arbeitet die Maschine wieder mit COP 3,5: Für jede Kilowattstunde, die fürs Abtauen aufgewendet wird, braucht es zwei, um die entwichene Wärme wieder ins Haus zu bringen. Eine Abtauung kostet das Doppelte von dem, was der Zähler anzeigt, plus die Minuten, in denen nicht geheizt wird.
In Minuten gerechnet wird es noch deutlicher. Eine Abtauung von 5 Minuten mit COP 7 entzieht dem Gebäude eine Wärmemenge, die die Maschine mit COP 3,5 in 10 Minuten zurückbringt. Nach einer Viertelstunde ist die Rechnung ausgeglichen, und in dieser Viertelstunde hat die Maschine gearbeitet, ohne Wärme hinzuzufügen. Taut sie jede halbe Stunde ab, heizt sie wirklich nur eine Viertelstunde von zwei: Die Hälfte der Energie geht verloren, und in diesen Stunden fällt die Maschine von COP 3,5 auf COP 1,75.
Eine asiatische Importmaschine mit engen Lamellen taut in einer feuchten Nacht bei null Grad bis zu zwölfmal ab: drei Stunden ohne Heizen und zwölf Wärmeentnahmen aus den Räumen, in den kältesten Stunden. Unsere machen unter denselben Bedingungen einen Bruchteil davon. Der COP auf dem Datenblatt wird ohne Reif gemessen: Die Abtauungen sind nicht darin enthalten.
03
Der Abstand zwischen den Lamellen
Unsere Wärmepumpen, von der kleinsten fürs Haus bis zur größten für die Industriehalle, haben denselben Außenwärmetauscher: Lamellen im Abstand von 2,5 Millimetern. Bei asiatischen Importmaschinen nennen die Datenblätter, die wir gelesen haben, 1,5 Millimeter, einen Millimeter weniger. Das klingt nach nichts. Ist es aber nicht: Mit einem Millimeter mehr hat der Reif doppelt so viel Platz zum Wachsen, bevor er den Durchlass verschließt, und die Maschine heizt zwischen zwei Abtauungen länger. Enge Lamellen dienen dazu, einen kleinen, leichten Wärmetauscher bei gleicher Fläche zu bauen: Er kostet weniger, passt in ein kleineres Gehäuse und taut öfter ab.
04
Lamellenstärke und Rohr
Der Lamellenabstand ist nicht die einzige Zahl, die zählt: Es zählt auch, wie dick die Lamelle ist. Unsere sind aus Aluminium mit 0,15 Millimetern, der größten Stärke, die verwendet wird; der Marktdurchschnitt liegt zwischen 0,10 und 0,11. Eine dickere Lamelle macht den Wärmetauscher schwerer und teurer, überträgt Wärme und Kälte aber besser an die Luft, weil sie den Kontakt zwischen Kupferrohr und Lamelle vergrößert. Außerdem hält sie Stößen besser stand: Eine Lamelle mit 0,10 mm biegt man mit einem Finger.
Innen ist das Kupferrohr nicht glatt, sondern innenberippt. Die Rippen erhöhen die Turbulenz des Gases, und turbulentes Gas tauscht Wärme mit der Rohrwand viel besser aus als glatt strömendes: Dieselbe Rohrfläche überträgt mehr Leistung an das Aluminium. So sinkt der Temperaturunterschied zwischen Gas und Luft. Im Winter heißt das: Das Gas verdampft bei einer Temperatur, die näher an der Außenluft liegt; die Maschine arbeitet effizienter, und der Wärmetauscher ist weniger kalt und bildet weniger Reif.
Die Lamellen haben außerdem eine hydrophile Beschichtung, eine Behandlung, die das Wasser ablaufen lässt, statt es als Tropfen zwischen den Lamellen zu halten. Dicke Lamellen, innenberipptes Rohr und hydrophile Beschichtung sind die teuerste Kombination, die man in einen Wärmetauscher einbauen kann.
05
Großer Wärmetauscher, großer Ventilator
Breite Lamellenabstände allein reichen nicht: Bei gleicher Leistung muss ein Wärmetauscher mit weiter auseinanderliegenden Lamellen größer sein, um dieselbe Fläche zu haben. Und ein großer Wärmetauscher braucht einen großen Ventilator, der viel Luft hindurchbewegt und dabei langsam dreht. Bei unseren Maschinen für Industriehallen hat der Ventilator 91 Zentimeter Durchmesser und bewegt 14.000 Kubikmeter Luft pro Stunde. Je mehr Luft hindurchströmt, desto weniger muss der Wärmetauscher an Temperatur absinken, um dieselbe Wärme aufzunehmen, und desto weniger Reif bildet sich. Ein großer, langsam drehender Ventilator ist außerdem leiser und verbraucht weniger als ein kleiner, der schnell dreht: Das große Gehäuse ist kein Mangel, es ist der Grund, warum die Maschine funktioniert.
06
Wie man es prüft, bevor man kauft
Vier Dinge, nach denen man fragen sollte, weil sie in Prospekten meist fehlen:
- der Abstand zwischen den Lamellen des Außenwärmetauschers, in Millimetern;
- die Lamellenstärke und ob das Kupferrohr innen gerippt ist;
- der Durchmesser des Ventilators und der Luftvolumenstrom, in Kubikmetern pro Stunde;
- wie viele Abtauungen die Maschine in einer Nacht bei null Grad und hoher Luftfeuchte macht, oder zumindest, wonach sie ausgelöst werden: nach Zeit, alle soundso viel Minuten, oder nur, wenn wirklich Reif da ist.
Wenn der Verkäufer nicht antworten kann, ist das schon die Antwort. Unsere Maschinen tauen nur ab, wenn der Wärmetauscher es verlangt, und die Steuerung übernimmt eine von uns entwickelte Elektronik, die alle Größen der Maschine sieht.
Die vollständigen Datenblätter unserer Luft-Wasser-Wärmepumpen und der Kita Air für Industriehallen stehen auf der Website, mit angegebenem Lamellenabstand.
07
Häufige Fragen
Warum vereist eine Wärmepumpe im Winter?
Weil der Außenwärmetauscher kälter als die Luft arbeiten muss, um ihr Wärme zu entziehen. Unter 5-6 °C Außentemperatur und bei hoher Luftfeuchte sinkt seine Oberfläche unter null, und die Feuchte der Luft gefriert darauf.
Was kostet ein Abtauvorgang wirklich?
Mehr als der Zähler anzeigt. Die Maschine entzieht dem Gebäude Wärme mit COP 7 und führt sie mit COP 3,5 zurück: Jede kWh fürs Abtauen braucht zwei weitere. Mit einem Abtauvorgang jede halbe Stunde sinkt der COP von 3,5 auf 1,75.
Wie groß sollte der Lamellenabstand sein?
Bei unseren Wärmepumpen 2,5 mm, gegenüber den 1,5 mm in den Datenblättern asiatischer Importgeräte. Mit einem Millimeter mehr hat der Reif doppelt so viel Platz, bevor er den Luftweg verschließt.
Was sollte man vor dem Kauf zum Wärmetauscher fragen?
Lamellenabstand, Lamellendicke und ob das Kupferrohr innen gerillt ist, Ventilatordurchmesser und Luftmenge, und wodurch das Abtauen ausgelöst wird: durch eine Uhr oder durch Reif, der wirklich da ist.
Siehe auch: Wie eine Wärmepumpe funktioniert: Wärme wird nicht erzeugt, sondern verschoben · COP der Wärmepumpe: Was er ist, wie er gemessen wird und warum er im Nebel nicht mehr derselbe ist · Wärmepumpe Wartung und Lebensdauer: was zu tun ist, wie oft und was Pflicht ist · Wärmepumpe im Winter: Wie gut arbeitet sie bei Minusgraden, bis -20 und -25 °C? · Wärmepumpe Lautstärke: wie viel Dezibel, welcher Abstand zum Nachbarn und warum sie im Winter lauter ist · Wärmepumpe vereist, dampft oder tropft: was normal ist und wann der Service kommen sollte
Der zweite Tipp ist online: zeitgesteuerte oder bedarfsgesteuerte Abtauung, wann die Wärmepumpe beschließt anzuhalten. Als Nächstes: Warum eine Inverter-Wärmepumpe so ausgelegt wird, dass sie bei halber Leistung läuft, und warum der Wärmetauscher doppelt so groß sein muss, nicht der Verdichter. Hier lesen.
