Wärmepumpen nutzen die Energie der Umgebung wie des Bodens oder der Luft, um das Gebäude zu beheizen. Dabei bildet der Scroll Verdichter das Herzstück der meisten Wärmepumpen. Nachdem das Kältemittel im Verdampfer von einem flüssigen in einen gasförmigen Aggregatzustand umgewandelt wurde, gelangt es in den Verdichter.
Funktionsweise
Quelle: Viessmann Werke
Der Scrollverdichter verdichtet das gasförmige Kältemittel. Es handelt sich um eine Konstruktion, die über zwei ineinander verschachtelte Spiralen verfüg. Deshalb wird diese Konstruktionsart auch als Spiralverdichter bezeichnet wird. Die Spiralen bewegen sich gegenläufig zueinander, wodurch die Verdichtung realisiert wird.
Es ist auch möglich, dass eine Spirale steht und sich die andere Spirale bewegt, sodass relativ zueinander die gewünschte Bewegung entsteht. Dabei ist eine Spirale meist stationär, gleichzeitig bewegt sich die andere Spirale auf einer kreisförmigen Bahn.Die beiden Spiralen halten stets einen kleinen Abstand zueinander ein. Es entstehen immer kleiner werdende Kammern. Das Gas wird von außen angesaugt, verdichtet sich innerhalb der Pumpe und wird in der Spiralmitte über einen Anschluss hinausbefördert. Dabei wird es von einem niedrigen zu einem hohen Enddruck verdichtet, wobei sich die Temperatur erhöht.
Im Verdampfer geht das Kältemittel vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Der Verdichter saugt nun das Kältemittel an und komprimiert es auf den erforderlichen Druck. Dieser Vorgang ist notwendig, damit sich das Kältemittel wieder verflüssigt. Der Druck und gleichzeitig auch die Temperatur erhöhen sich. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe nimmt ab einer Heiztemperatur von 50 Grad Celsius deutlich zu, was zu einem reduzierten Wirkungsgrad des Gesamtsystems führt.
Die Besonderheiten
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Wärmepumpenheizungen arbeiten mit sehr hohem Druck. Hierfür sind mehrere Spiralen-Paare auf einer Welle angeordnet. Die einzelnen Verdichtungsverhältnisse vervielfachen sich. Die Spiralen-Paare berühren sich nicht, weswegen die Kompressoren ölfrei arbeiten. Darin unterscheidet sich die Konstruktionsart von anderen Arten.
Modelle von Danfosser wurden für die Kältemittel R407C und R410A optimiert. Die Typen HHP und PSH sind für klassische Heizanwendungen in Privathaushalten geeignet. Der Typ SZ kann bei kompakten Gewerbeanwendungen eingesetzt werden. Copeland Scroll Verdichter zeichnen sich durch ihre optimierte Leistungsregelung aus. Digital Modelle gewährleisten eine kontinuierliche Regelung im Bereich von 100 bis 10 Prozent.
Alternativen
In Kältetechnik-Anlagen und Wärmepumpenanlagen werden folgende Kompressorbauarten eingesetzt:
- Hubkolbenverdichter
- Turbo-Verdichter
- Scroll-Verdichter
- Rollkolbenverdichter
- Schraubenverdichter
- Flügelzellenverdichter
- Drehkolbenverdichter
Die Scrollverdichter werden am häufigsten in Wärmepumpen genutzt. Das liegt vor allem an den folgenden Vorteilen:
Ein Vorteil der Bauteile ist die einfache Konstruktionsform. Es sind nur wenige bewegliche Teile vorhanden, sodass Verschleißerscheinungen minimiert werden. Die Nutzungsdauer steigt, wodurch die Heizung geschont wird und die notwendigen Ausgaben sinken. Der relativ geräuscharme Betrieb ist ein weiterer Pluspunkt. Es besteht zudem eine verhältnismäßige Unempfindlichkeit gegenüber Flüssigkeitströpfchen, was diese Konstruktionsform weniger anfällig für Defekte macht.
Nachteil ist der Stromverbrauch, da der Antrieb über einen elektrischen Motor erfolgt.