Verdichter
Der Verdichter ist das mechanische Herzstück einer Wärmepumpe: Er saugt gasförmiges Kältemittel an, verdichtet es elektrisch betrieben und erhöht dadurch Druck und Temperatur. So kann die aufgenommene Umweltwärme auf das Temperaturniveau angehoben werden, das zum Heizen ausreicht.
Verdichter funktionieren nach verschiedenen physikalischen Prinzipien und werden nicht nur bei Wärmepumpen, sondern auch in der Industrie, in Kälteanlagen oder bei Gasturbinen eingesetzt.
Der Verdichter kurz erklärt
- Funktion: Komprimiert Kältemitteldampf, erhöht damit Druck und Temperatur
- Antrieb: Elektromotor (1.500–8.000 Watt Leistung typisch)
- Energieaufnahme: 70–80 % des WP-Stromverbrauchs beim Verdichter
- Häufigste WP-Bauarten: Scrollverdichter (80 % am Markt), Rollkolbenverdichter, Hubkolbenverdichter
- Auch Verwendung in: Kälteanlagen, Klimatechnik, Druckluft-Kompressoren, Gasturbinen
Wie funktioniert ein Verdichter in der Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem Kreislaufprinzip des Kältemittels. Der Verdichter ist dabei die aktive, energieaufwendige Komponente dieses Kreislaufs:
- Verdampfer: Niedrigdruckkältemittel (flüssig) verdampft durch Kontakt mit der Umgebungswärme (Luft, Erde, Wasser) → gasförmig bei 3–6 bar, 0–10 °C
- Verdichter: Komprimiert diesen gasförmigen Dampf elektrisch → Druck steigt auf 15–30 bar, Temperatur auf 60–90 °C
- Verflüssiger (Kondensator): Verdichtetes, heißes Kältemittel gibt Wärme an das Heizsystem ab → Kältemittel kondensiert wieder zu Flüssigkeit
- Expansionsventil: Druck und Temperatur des flüssigen Kältemittels werden wieder gesenkt → Kreislauf beginnt erneut
ⓘ Ohne den Verdichter könnte die aufgenommene Umweltwärme (z. B. aus 0 °C kalter Außenluft) nicht auf 50–60 °C zum Heizen erhöht werden. Die Verdichtungsarbeit ist das, was die „Pumpe" ausmacht – daher auch der Name “Wärmepumpe”.
Verdichter-Typen für Wärmepumpen
Es gibt mehrere Bauarten von Verdichtern, die nach ihrem Verdichtungsprinzip unterschieden werden:
Scrollverdichter (Spiralverdichter)
Ein Scrollverdichter verfügt über eine rotierende Spirale, die mit einer festen Spirale immer kleiner werdende Kammern bildet. In diesen wird das Kältemittel angesaugt, verdichtet und schließlich in der Mitte ausgestoßen. Die Spiralen berühren sich dabei nie komplett, daher entsteht hier kaum Verschleiß.
Der Scrollverdichter ist der Marktführer und wird in fast 80% aller Wärmepumpen für den Haushalt verbaut. Seine lange Lebensdauer sowie sein besonders leises arbeiten machen ihn dafür optimal.
Alt: Technische Infografik eines Scrollverdichters im Querschnitt mit zwei ineinandergreifenden Spiralen (blau und grau), die den Prozess des Ansaugens, Verdichtens und Ausstoßens des Kältemittels von außen nach innen zeigen.
Rollkolbenverdichter (Rotationskolbenverdichter)
Beim Rollkolbenverdichter verdichten ein exzentrisch umlaufender Rotor (Rollkolben) und ein federbelasteter Schieber Gas in einem zylindrischen Gehäuse. Der Rotor rotiert dabei um die Achse, während der Schieber den Platz zwischen Rotor und Gehäuse kontinuerlich reduziert. Dadurch wird das Kältemittel verdichtet und tritt am Auslassventil aus.
Anwendung findet der Rollkolbenverdichter hauptsächlich bei kleinen Split-Wärmepumpen.
Hubkolbenverdichter (Kolbenkompressor)
Beim Hubkolbenverdichter bewegt sich ein elektromagnetisch angetriebener Kolben in einem Zylinder hin und her. Dabei saugt er beim Zurückfahren Kältemittelgas an, beim Hochfahren wird das Gas verdichtet.
Schraubenverdichter
Der Schraubenverdichter besteht aus zwei gegenläufig rotierende Schraubenrotoren. Das Kältemittelgas wird zwischen beiden eingeschlossen und mit ihrer Drehbewegung axial durch das Gehäuse befördert. Das Volumen zwischen den Schrauben verkleinert sich kontinuierlich, was zur Verdichtung führt.
Der Inverter-Verdichter sorgt für besondere Effizienz
Ein Standard-Verdichter läuft mit konstanter Drehzahl (z. B. 1.500 oder 3.000 U/min), egal ob die Wärmepumpe 50 % oder 100 % Leistung braucht.
Das führt zu ständigen An-/Ausschaltungen (Takten), die Verschleiß verursachen und Effizienz senken.
Inverter-Verdichter mit Frequenzumrichter-Regelung passen ihre Drehzahl stufenlos an den aktuellen Wärmebedarf an. Das senkt den Gesamtstromverbrauch um 15–25 % im Jahresschnitt und verlängert die Lebensdauer durch weniger mechanische Belastung. In modernen Wärmepumpen (seit ~2018) ist Inverter-Regelung Standard.
Lebensdauer des Verdichters
Ein gut gewarteter Verdichter hält typischerweise 15–25 Jahre. Seine Lebensdauer wird bestimmt durch:
- Ölschmierung: Hochwertiges Öl reduziert Verschleiß
- Betriebstemperaturen: Zu hohe Vorlauftemperatur oder Überlastung senkt Lebensdauer
- Reinheit des Kältemittels: Verschmutztes Kältemittel (Feuchte, Verunreinigungen) führt zu Schäden
Regelung: Inverter-Regelung → weniger Verschleiß durch weniger Takten
Wartungsmaßnahmen
- Jährliche Inspektionen durch zertifizierten Fachbetrieb
- Ölfüllung prüfen
- Kältemittelmenge und -qualität prüfen
- Keine Eigenversuche – Verdichter sind wartungsarm und sollten nicht selbst repariert werden