Erneuerbare Energien

Wärmepumpen werden leiser

Neue Ventilatoren und Inverter-Elektroniken für den Verdichterantrieb

Freitag, 14.07.2023

In der Heiztechnik genießen Luft/Wasser-Wärmepumpen heute eine hohe Akzeptanz.

Funktionsprinzip einer Luftwärmepumpe im Einfamilienhaus im Hybrideinsatz.
Quelle: ebm-papst
Funktionsprinzip einer Luftwärmepumpe im Einfamilienhaus im Hybrideinsatz.

Sie entwickeln sich zu einer wichtigen Säule einer nachhaltigeren Wärmeerzeugung. Gefragt sind effiziente und vor allem auch leise Systeme, die für den Innen-, Außen- oder den Hybrideinsatz geeignet sind, die natürliche Kältemittel nutzen und deren Leistung sich intelligent an die tatsächlichen Gegebenheiten anpasst. Hier kommen Ventilatoren ins Spiel, die nicht nur im Wirkungsgradoptimum sparsam mit geringem Geräusch arbeiten, sondern zusätzlich kommunikativ und intelligent vernetzbar sind. Da Geräuschentwicklung und Leistungsaufnahme des drehzahlgeregelten Verdichterantriebs ebenfalls berücksichtigt werden müssen, sind zudem Inverter-Elektroniken gefragt, die durch eine optimale Kommutierung die Betriebsgeräusche reduzieren und ebenfalls die Energieeffizienz der Wärmepumpe erhöhen.

Der Anspruch an die in Wärmepumpen verbauten Komponenten ist groß: Im Vordergrund stehen Langlebigkeit, Geräuscharmut, Robustheit und Effizienz. Den größten Energiebedarf der Einzelkomponenten fordert zwar der Verdichter, dennoch sollten die Ventilatoren bei der Betrachtung der Effizienz ebenso unter die Lupe genommen werden. Durch verschiedene aerodynamische Anpassungen, wie einen integrierten Diffusor und Winglets, lässt sich die Effizienz weiter steigern und gleichzeitig das Geräusch reduzieren. Der Einsatz modernster EC-Technologie im Motor des Ventilators ist aufgrund der hohen Wirkungsgrade mittlerweile alternativlos und ermöglicht eine große Flexibilität durch individuelle Drehzahlanpassung. Dabei geht die Entwicklung kontinuierlich weiter.

Der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst, der für innen oder außen arbeitende Luft/Wasser-Wärmepumpen sowohl Radial- als auch Axialventilatoren in unterschiedlichen Ausführungen anbietet, hat jetzt für den besonders lärmsensiblen Außenbereich gleich zwei neue Ventilatorbaureihen entwickelt. Beide eignen sich für den Einsatz mit natürlichen und brennbaren Kältemitteln und sind aufgrund ihrer speziellen Auslegung besonders leise. Die Wärmepumpen werden so nicht zum Störfaktor und fügen sich gut in die Umgebung ein. Während sich der „AxiEco Plug-in“ für Wärmepumpen eignet, die eine große Druckreserve am Verdampfer verlangen, ist der „AxiTone“ eher darauf ausgelegt, bei geringerem Gegendruck höhere Volumenströme zu liefern, wenn die Auslegung der Wärmepumpe dies erfordert.

„AxiEco Plug-in“: Bei steigendem Druck verändert sich der Volumenstrom nur sehr gering. Das „FlowGrid“, das als Gleichrichter für die Luftströmung wirkt, reduziert geräuscherzeugende Störungen im Luftstrom drastisch.
Quelle: ebm-papst
„AxiEco Plug-in“: Bei steigendem Druck verändert sich der Volumenstrom nur sehr gering. Das „FlowGrid“, das als Gleichrichter für die Luftströmung wirkt, reduziert geräuscherzeugende Störungen im Luftstrom drastisch.
Kennlinienfeld des „AxiEco Plug-in“ in Baugröße 500 in Bezug auf Luftleistung (blaue Kennlinie) und Geräusch (orange Kennlinie).
Quelle: ebm-papst
Kennlinienfeld des „AxiEco Plug-in“ in Baugröße 500 in Bezug auf Luftleistung (blaue Kennlinie) und Geräusch (orange Kennlinie).

Axialventilator mit großer Druckreserve

Vor allem den Verdampfern setzt die Vereisung zu, wenn sich Luftfeuchtigkeit bei kalten Umgebungstemperaturen am Wärmeübertrager als Eis niederschlägt. Dadurch verengen sich die Luftwege und der Luftwiderstand und damit der Gegendruck nehmen zu. Ventilatoren müssen dann deutlich mehr Druckreserven bieten. Hier kann der neue „AxiEco Plug-in“ punkten (Abb. 2). Untersuchungen haben gezeigt, dass seine Strömungstechnologie zum einen die Vereisung reduziert, zum anderen verringert sich bei steigendem Druck der Volumenstrom nur sehr gering. Das ist auch bei Wärmepumpen, die im Winter heizen und im Sommer kühlen ein Vorteil, da die Arbeitspunkte dann je nach Betrieb variieren.

Der Ventilator, den es in den für Wärmepumpen bei Ein- oder Zwei-Familienhäusern typischen Baugrößen 450, 500 und 630 ab Sommer 2023 geben wird, wurde zudem mit einem Vorleitgitter ausgestattet. Dieses „FlowGrid“, das als Gleichrichter für die Luftströmung wirkt, reduziert geräuscherzeugende Störungen im Luftstrom drastisch. Dadurch nimmt der Schalldruck im gesamten Frequenzbereich ab, insbesondere auch der störende Drehklang, also das unangenehme „Brummen“ im niedrigen Frequenzbereich (Abb. 3). Gleichzeitig dient das Vorleitgitter als Motoraufhängung und bei Bedarf kann der Gerätehersteller ein Heizband einlegen.

Dabei wiegt der neue Axialventilator 30 Prozent weniger als die vergleichbare „HyBlade“-Ausführung mit Stahlwandring. Bei der Installation muss also mit deutlich weniger Gewicht hantiert werden und durch die kompakten Abmessungen lässt sich oft das Design des Endgeräts optimieren. Die „AxiEco Plug-in“-Ventilatoren werden als einbaufertige „Plug & Play“-Lösung inklusive Düsenplatte und „FlowGrid“ geliefert.

Weiterführende Informationen: https://www.ebmpapst.com/de/de/home.html

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