Funktionieren statt Frosten
Kondensatablauf und Abtaufunktion bei Luft-Wasser-Wärmepumpen. Elementar für einen sicheren Betrieb
Luft-Wasser-Wärmepumpen sind heute das meistverbaute Wärmepumpensystem in Deutschland. Kam es in der Anfangszeit schon einmal vor, das Kondenswasser einfach auf die Auffahrt, den Gehweg oder die Terrasse ablaufen zu lassen, gibt es heute Lösungen, die für ein kontrolliertes Abfließen sorgen. (Mitsubishi Electric)
Die Aufstellung der Luft-Wasser-Wärmepumpen kann auf handelsüblichen L-Steinen erfolgen. Eine Methode, die bevorzugt bei erhöhter Schneelast zum Einsatz kommt. (Mitsubishi Electric)
Standardmäßig werden Dämpfungssockel für die Aufstellung der Wärmepumpe verwendet. (Mitsubishi Electric)
Als dritte Option lässt sich für die Aufstellung der Wärmepumpe ein Stahlgerüst nutzen. Diese Variante kommt häufig bei Flachdach-Installationen in Mehrfamilienhäusern oder im gewerblichen Bereich zum Einsatz und bietet den Vorteil einer einfacheren Wartung. (Mitsubishi Electric)
Nach Firmenangaben eine Besonderheit bei den Geräten von Mitsubishi Electric: Die Bodenplatte besitzt ein Gefälle von 2°, so dass das Kondensat schneller ablaufen kann und nicht im Gerät stehen bleibt. (Mitsubishi Electric)
Bei der Installation einer Luft-Wasser-Wärmepumpe (LWWP) muss bei der Installation dieser Heizlösung der Ablauf des Kondensats berücksichtigt und im besten Fall auch eine Lösung bedacht werden, wie sich eine übermäßige Eisbildung am Verdampfer verhindern lässt. Der Beitrag liefert einen Überblick dazu.
Es sind nicht nur wenige Tröpfchen Kondensat, die beim Einsatz einer Luft-Wasser-Wärmepumpe anfallen. Je nach Lage und Witterungsbedingungen können hier auch schon einmal etliche Liter Wasser zusammenkommen, zum Teil zwischen 50 und 100 l pro Tag.
Gängige Kondensat-Optionen
Zu den verschiedenen Optionen, das Kondensat ablaufen zu lassen, gehört ein Kiesbett. Diese ebenso häufige wie einfache Lösung kommt vor allem bei Einfamilienhäusern zum Tragen. Die Wärmepumpe wird auf baumarktüblichen L-Steinen, Dämpfungssockel oder einem Stahlgerüst aufgestellt, das Kiesbett darunter angelegt. Dabei sollte das Kiesbett größer als die Grundmaße des Geräts sein, damit es auch die unter den jeweiligen Klimabedingungen des Standorts typischerweise entstehende Kondensatmenge aufnehmen kann. Darüber hinaus muss sich die Kondensatabführung bei Verwendung eines Schlauchs oder Rohrs unterhalb der Frostgrenze befinden, mindestens also 0,9 m tief. Auch wenn das Wasser in das Kiesbett tropft und hier versickert, werden zusätzliche Maßnahmen empfohlen, um die Bodenwanne des Außengerätes frostfrei zu halten. Schließlich ist bei extremer Kälte auch im Kiesbett die Entwicklung einer Eisschicht möglich, die sich im ungünstigsten Fall bis zum Gerät aufbauen kann. In vielen Luft-Wasser-Wärmepumpen ist hierzu eine Kondensat ablaufheizung integriert, die bei Minus-temperaturen eine Eisbildung verhindert. Dabei wird der potentialfreie Kontakt zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Stromkreises für die elektrische Abtauung ein paar Minuten vor der eigentlichen Abtauung aktiviert, damit kein Kondensat auf die kalte Bodenwanne tropft und dort sofort festfriert. Um auch ein Festfrieren des restlichen Kondensats in der Bodenwanne zu verhindern, bleibt der Kontakt noch einige Zeit nach dem eigentlichen Abtauvorgang aktiviert.
Kondensat-Ablauf über Rohrsysteme
Alternativ ist es möglich, das Wasser mit Hilfe eines Rohrs ins Kanalsystem abzuleiten, was je nach kommunaler Behörde anzeige- oder auch genehmigungspflichtig sein kann. Hersteller wie Mitsubishi Electric bieten hierzu als optionales Zubehör ein Kondensatablauf-Set bestehend aus fünf Stopfen, Ablauf, Wärmedämmung und Befestigungsmaterial an, mit dem das anfallende Kondensat an zen traler Stelle abgeleitet wird. Das Außengerät hat in seiner Bodenplatte verschiedene Öffnungen für den Kondensataustritt. Während die nicht benötigten Öffnungen mit Hilfe der Stopfen verschlossen werden, wird eine für den zentralen Ablauf genutzt. Was die Bodenplatte an den Geräten von Mitsubishi Electric besonders auszeichnet, ist ihre neue Konstruktion. Sie erlaubt eine schnellere Abführung des Kondensats, was wiederrum die Frostgefahr stark verringert. Die Methode, das Kondensat über die Regenrinne ablaufen zu lassen, ist eine gängige Lösung, wenn die Wärmepumpe zum Beispiel auf der Garage oder dem Flachdach installiert wird.
Verdampfer unter Eis
Liegt die Außentemperatur unter 5 °C und beträgt die Luftfeuchtigkeit mehr als 80 %, bildet sich auf dem Verdampfer Eis. Dies ist im Winter normal und führt bei geringfügigen Vereisungen zu keinen großartigen Leistungseinbußen. Zum Pro blem und zur Effizienzminderung wird das Ganze jedoch, wenn sich eine großflächige Vereisung bildet, die nicht regelmäßig abtaut. Das kann bis zum Ausfall der Wärmepumpe führen. Gerade in der Anfangszeit der Wärmepumpen kam es vor, dass die Abtauung nicht zu 100 % abgeschlossen wurde. Die Folge: Das Eis hat sich schnell und noch stärker wieder aufgebaut. Ein Prozess, der sich so oft wiederholte, bis ein großer Eispanzer letztendlich zu einem vollständigen Stillstand des Gerätes führte.
Um das zu verhindern, besitzen heute Luft-Wasser-Wärmepumpen eine Abtaufunktion. Dabei wird zwischen einer Bedarfsabtauung und einer heute kaum noch genutzten Abtauung nach festem Intervall – meist waren dies 60 Minuten – unterschieden. Bei der Bedarfsabtauung erkennt das Gerät dank entsprechender Sensoren automatisch, ob die Wärmepumpe vereist ist und abgetaut werden muss. Diese bedarfsorientierte Lösung ist wesentlich effizienter als eine Abtauung nach vorgegebenen Betriebszeiten. Schließlich wird in diesen Fällen die Funktion auch dann eingeschaltet, wenn eine Abtauung gar nicht erforderlich ist und das kostet unnötig Strom. Während des Abtauvorgangs, der nur wenige Minuten dauert, stellt die Wärmepumpe ihren eigentlichen Heizbetrieb ein. Noch gut zu wissen: Gelegentlich kann der durch den Abtauvorgang entstehende Wasserdampf so wirken, als ob Rauch aus der Außeneinheit aufsteigt. Dies ist jedoch völlig normal und kein Grund zur Beunruhigung.
Drei verschiedene Abtaumethoden
Insgesamt gibt es drei verschiedene Abtaumethoden, die jeweils Vor- und Nachteile besitzen. Eine der häufigsten ist die Abtauung per Kreislaufumkehr, bei dem durch ein 4-Wege-Umkehrventil der Kältemittelkreislauf kurzfristig umgekehrt wird. Sobald also die interne Steuerung der Wärmepumpe die Vereisung mithilfe von Sensoren erkennt, wird der Abtauprozess gestartet. Dazu schaltet das 4-Wege-Ventil den Kältekreislauf um, so dass die Wärmeenergie, die zum Heizen genutzt wird, dem Verdampfer zugeführt wird. Das heiße Kältemittel sorgt schließlich dafür, dass das Eis schmilzt und als Wasser abfließen kann. Sobald dies geschehen ist, wechselt der Kältemittelkreislauf zurück in den Normalbetrieb und beheizt wieder die Wohnräume. Diese Methode ist schnell, effektiv und beeinflusst nur geringfügig die Energieeffizienz der Wärmepumpe. Ein Grund, warum sie in Luft-Wasser-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric vorwiegend zum Einsatz kommt.
Nicht unüblich ist auch die Heißgasabtauung, bei der lediglich der Verdichter ohne Umschaltung des 4-Wege-Ventils Kältemittel in den Verdampfer am Außengerät leitet. Auf diese Weise kann das Eis schmelzen und kontrolliert abfließen, ohne dass Energie aus dem Pufferspeicher/Wohnraum benötigt wird (keine Komforteinbußen). Eine sehr schnelle Methode, die im Vergleich zur Kreislaufumkehrung jedoch 20 % mehr Energie benötigt und somit weniger energieeffizient ist. Eine weitere Möglichkeit stellt die elektrische Abtaufunktion dar, bei der zum Beispiel ein Heizelement in der Außeneinheit eingebaut ist. Sobald sich eine entsprechende Eismenge gebildet hat, nimmt das Heizelement seinen Betrieb auf und erwärmt das Gerät. Auf diese Weise kann das Eis schmelzen, das im Anschluss kontrolliert abfließt. In Sachen Energieeffizienz hat diese Methode die schlechtesten Karten. Zwar benötigt die elektrische Abtaufunktion wie die Heißgasabtauung auch 20 % mehr Energie, jedoch arbeitet sie weniger schnell, wodurch der Energiebedarf insgesamt höher ist.
Zusätzlich zur Abtaufunktion sind die Lamellen bei Premium-Geräte von Mitsubishi Elelctric und anderer Hersteller mit einer Bluefin-Beschichtung versehen, die die Abtauung beschleunigt und die Geräte somit auch für rauere Umgebungsbedingungen einsatzfähig macht. Die Bluefin-Beschichtung reduziert die Kapillarwirkung zwischen den einzelnen Lamellen, indem die Oberflächenspannung reduziert wird und das Wasser ablaufen kann.
Fazit: Gehweg war gestern
Bei der Installation der Luft-Wasser-Wärmepumpe spielt der Kondensatablauf eine wichtige Rolle, da er die Ansammlung von Kondenswasser verhindert. Vor allem im Winter ist ein sicherer Ablauf besonders wichtig, um das Gefrieren von Kondenswasser, Frostschäden und eine gefährliche Eisflächenbildung zu vermeiden. Dazu trägt vor allem auch die Abtaufunktion bei, die – bedarfsorientiert oder nach festem Intervall – die übermäßige Eisbildung am Verdampfer vermeidet bzw. rückgängig macht. Auf diese Weise lässt sich die Wärmeerzeugung aufrechthalten und selbst bei Minustemperaturen ein effizienter Betrieb sicherstellen. Kam es in der Anfangszeit schon einmal vor, dass Kondenswasser einfach auf die Auffahrt, den Gehweg oder die Terrasse ablaufen zu lassen, gibt es heute Lösungen, die für ein kontrolliertes Abfließen sorgen.
Autor: Michael Lechte, Manager Produktmarketing bei Mitsubishi Electric, Living Environment Systems
