Erneuerbare Energien

Luft/Wasser-Wärmepumpe im Labortest

Mittwoch, 23.12.2020

Eine zusätzliche Anforderung war es, testweise Kennzahlen für zwei unterschiedliche Gitter (weitmaschig/feinmaschig) zu ermitteln. Diese sind vor dem Wärmepumpenventilator der Außeneinheit installiert. Es zeigte sich, dass die Beschaffenheit des Gitters annähernd keinen Einfluss hat: Die Heizleistung bei A2/W35 liegt beim weitmaschigen Gitter bei 7.481 W, beim feinmaschigen bei 7.339 W, was einem Leistungsverlust von rund 1,9 Prozent entspricht. Auch die Abtauzeit variiert nur leicht, so lag die Wärmepumpe mit dem weitmaschigeren Gitter bei A2/W35 minimal vorne: Die Zykluszeit, das heißt die Zeitspanne des Heizvorgangs inklusive Abtauens, war mit 1:07 h drei Minuten länger als bei der Variante mit dem engmaschigeren Gitter (1:03 h). Die erfassten Unterschiede sind minimal und könnten teilweise auch auf Messtoleranzen zurückzuführen sein.

Leistungstest nach DIN EN 14825

Weitere Leistungsbemessungen unter Teillastbedingungen und Berechnungen des COP erfolgten nach DIN EN 14825 "Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen mit elektrisch angetriebenen Verdichtern zur Raumbeheizung und -kühlung – Prüfung und Leistungsbemessung unter Teillastbedingungen und Berechnung der jahreszeitbedingten Leistungszahl". Hierfür wurde unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und Heizwassertemperaturniveaus gemessen, die in der Norm festgelegt sind:

  • Durchschnittliches Klima, niedrige Temperatur,
  • durchschnittliches Klima, mittlere Temperatur,
  • kaltes Klima, niedrige Temperatur,
  • kaltes Klima, mittlere Temperatur,
  • warmes Klima, niedrige Temperatur,
  • warmes Klima, mittlere Temperatur.

Für den Heizbetrieb wurden in einer Klimakammer Außentemperaturen von -18 °C bis 12 °C erzeugt und für die Messung verwendet. Diese sind relevant, um die Jahresarbeitszahl (mittels SCOP = Seasonal Coefficient of Performance) zu ermitteln. Grundsätzlich gilt bei Wärmepumpen: Je geringer die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle (hier: Luft) und der Nutztemperatur (Vorlauftemperatur des Heizungswassers), desto höher der COP und damit die Energieeffizienz. Im Test lag der COP zwischen 1,76 (A-18/W52,2 – kaltes Klima, mittlere Temperatur) und 8,01 (A12/W26 – warmes Klima, niedrige Temperatur). Abtauverluste werden im COP ebenfalls berücksichtigt.

Das Diagramm zeigt Temperaturverläufe in einer Luft/Wasser-Wärmepumpe bei A-7/W35 inklusive Abtauung.
Quelle: HLK Stuttgart
Temperaturverläufe in einer Luft/Wasser-Wärmepumpe bei A-7/W35 inklusive Abtauung.

Bestimmung des Schallleistungspegels nach DIN EN 12102

Neben den Leistungswerten spielen für die Kundenakzeptanz von Luft/Wasser-Wärmepumpen auch die Schallemissionen eine wichtige Rolle. Bei den Schallmessungen, die Teil der Versuchsreihe sind, geht es darum, wie laut die Wärmepumpe abhängig von der Außentemperatur und Leistung arbeitet. Der Schallleistungspegel wurde ebenfalls normgerecht bestimmt – relevant hierfür ist die DIN EN 12102 "Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze, Wärmepumpen, Prozesskühler und Entfeuchter mit elektrisch angetriebenen Verdichtern – Bestimmung des Schallleistungspegels […]". Gemessen haben die Experten vom HLK in einem Hallraum. Dieser ist so aufgebaut, dass sich der Schall an allen Wänden reflektiert und gleichmäßig im Raum verteilt (gemäß DIN EN ISO 3741). Bei diesem Test kam das weitmaschige Standard-Schutzgitter zum Einsatz. Im Zuge der Messungen wurden Teile der Wärmepumpe vom Hersteller mit Butyl-Dichtband und Modelliermasse versehen, um die Lautstärke noch weiter zu reduzieren – eine Modifikation, die im Prüfbericht dokumentiert wird und später auch in der Serienfertigung umzusetzen ist. Die gemessenen Schalleistungspegel reichen je nach Leistungsstufe von 48 dB(A) – das entspricht in etwa dem Geräusch eines Kühlschranks – bis 56,7 dB(A).

Ein Laboringenieur bereitet einen Feuchtigkeitssensor vor.
Quelle: HLK Stuttgart
Um alle relevanten Kennzahlen ermitteln zu können, braucht es spezielle technische Ausrüstung: Laboringenieur Manuel Grimm vom HLK Stuttgart bereitet einen Feuchtigkeitssensor vor.

Weiterführende Informationen: https://www.buderus.de/de

Von Hans-Jörg Risse
Produktmanager Sales, Technical Support Wärme- und Kälteerzeuger, Bosch Thermotechnik GmbH
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