Der Kompressor ist ein wesentlicher Bestandteil einer Wärmepumpe und anderen technischen Anlagen wie der Klimaanlage. Er hat die Aufgabe, den Druck eines gasförmigen Mediums, in diesem Fall ein Kältemittel, so zu steigern, dass sich dieses verdichtet. Aus diesem Grund wird ein Kompressor auch Verdichter genannt. Anschließend steigt mit der Verdichtung des Gasdrucks die Temperatur der Wärmepumpe an. Kompressoren sind daher essenziell für die Effizienz und den Verbrauch von Wärmepumpen und anderen technischen Geräten.
Inhaltsverzeichnis
- Wie funktioniert ein Kompressor?
- Wie verläuft die Regelung eines Kompressors?
- Wie funktioniert der Kältekreislauf eines Kompressors?
- Welche Arten von Kompressoren gibt es?
- Welche Vorteile haben unterschiedlichen Kompressoren?
- Was gibt es noch zu Kompressoren zu wissen?
Wie funktioniert ein Kompressor?
Die primäre Aufgabe eines Kompressors ist es, den Druck beziehungsweise die Dichte eines gasförmigen Mediums wie dem Kältemittel zu steigern. Jede Veränderung von Druck wirkt sich nämlich auf den thermodynamischen Prozess aus. Somit kann man sagen, dass jede Art von Kompressor dafür zuständig ist, ein Gas zu verdichten. Doch bevor es überhaupt dazu kommt, wird das Kältemittel im Verdampfer vom flüssigen in den gasförmigen Zustand umgewandelt. Dabei wird der Dampf durch ein Expansionsventil leicht überhitzt, denn sonst könnte der Kompressor von den im Dampf befindlichen Flüssigkeitstropfen Schaden nehmen. Nachdem der Aggregatzustand des Kältemittels also im Verdampfer umgewandelt wurde, wird dieses in den Kompressor eingeführt. Dieser saugt das nun gasförmige Medium so lange an, bis der notwendige Druck erreicht ist. Durch die Verdichtung des Drucks entsteht zugleich Wärme, was die Temperatur der Wärmepumpe steigen lässt. Dieser Vorgang wird so lange weitergeführt, bis das gewünschte Temperaturniveau erreicht ist. Da Kompressoren elektrisch angetrieben sind, nimmt der Stromverbrauch ab einem hohen Temperaturniveau zeitgleich zu.
Wie verläuft die Regelung eines Kompressors?
Die Kompression von Gasen kann auf unterschiedliche Art und Weise geregelt werden. Die einfachste und gängigste Variante stellt dabei der Kolbenkompressor dar, welcher mit einem elektronischen Motor angetrieben wird. Hier bewegt sich ein Kolben in einem Zylinder, welcher mit zwei gegenläufigen Ventilen nach außen versehrt ist. Durch die entstehende Bewegung im Zylinder wird Luft durch die Ventile eingesaugt. Anschließend wird die Luft mit dem konstant steigendem Energieeinsatz in den Druckbehälter gepresst. Damit die Regelung der Kompressoren einwandfrei läuft, werden sogenannte Inverter beziehungsweise Frequenzumrichter verwendet, welche die Drehzahl an den jeweiligen Kühlbedarf stetig anpassen. Dies ist eine besonders ökologische und kostenbedachte Methode, da nun auch gewisse Räume auf Dauer gering temperiert gehalten werden können. Des Weiteren stellen Taumelscheibenkompressoren und Turbokompressoren weitere beliebte und moderne Verbrennungsmotoren dar.
Wie funktioniert der Kältekreislauf eines Kompressors?
Wärmepumpen und Klimaanlagen folgen einem identischen Kältekreislauf. Dieser ist maßgebend für den Einsatz solcher Heiz- und Klimatechnik. Neben dem Kompressor spielen außerdem der Verdampfer und der Kondensator eine wichtige Rolle im Kältekreislauf.
1. Schritt: Das Kältemittel wird verdampft
Zunächst wird das flüssige Kältemittel im Verdampfer der Wärmepumpe verdampft. Das nun gasförmige Kältemittel fließt anschließend zum Kompressor.
2. Schritt: Das Kältemittel wird verdichtet
Im Kompressor wird das Kältemittel unter Energieeinsatz verdichtet. Dieser Vorgang erhöht den Druck im Kältemittel und bewirkt ein proportionales Ansteigen dessen Temperatur.
3. Schritt: Die Wärme wird abgegeben
Das nun erwärmte Kältemittel wird in den Verflüssiger, auch Kondensator genannt, abgegeben. Dort wird es verflüssigt und gelangt durch die Wärmeübertragung, auch Konvektion genannt, in die entsprechende Umgebung.
4. Schritt: Das Kältemittel wird entspannt
Im letzten Schritt wird das Kältemittel entspannt. Das bedeutet, dass das flüssige Kältemittel durch das Entspannungsventil gelangt und auf sein ursprüngliches Druckniveau durch die Senkung der Umgebungstemperatur gesetzt wird. Das Kältemittel ist nun wieder in seinem gasförmigen Zustand und gelangt wieder zum Verdampfer, damit der Kreislauf erneut beginnen kann.
Welche Arten von Kompressoren gibt es?
In der Wärmepumpen- und Kälteanlagentechnik gibt es diverse Verdichter- und Kompressorentechniken, um das Kältemittel optimal zu verdichten. Je nach Anwendungsbereich und Nutzungsart haben die verschiedenen Kompressorentypen jeweils andere Vor- und Nachteile. Folgende Arten von Kompressoren werden aktuell in der Heiz- und Klimatechnik verwendet, wobei die ersten drei am häufigsten in Wärmepumpen eingesetzt werden:
- Der Hubkolbenverdichter
- Der Rollkolbenverdichter
- Der Spiralverdichter bzw. Scroll-Verdichter
- Der Turbo-Verdichter
- Der Schraubenverdichter
- Der Flügelzellenverdichter
- Der Drehkolbenverdichter
Welche Vorteile haben die unterschiedlichen Kompressoren?
Kolbenkompressoren gelten als die günstigste Variante alle Kompressoren. Sie sind sehr einfach gestaltet und dafür sehr robust. Sie nehmen zudem nicht viel Platz weg, weswegen sie gerne von kleinen Unternehmen oder auch in Werkstätten verwendet werden. Kolbenkompressoren sind extrem wartungsfreundlich und sorgen insgesamt nur für einen geringen finanziellen Aufwand. Des Weiteren haben Rollkolbenverdichter eine größere Leistungszahl als Hubkolbenverdichter, trotz gleicher Leistung. Spiralverdichter beziehungsweise Scrollverdichter werden am häufigsten in Wärmepumpen für das Eigenheim eingesetzt. Sie bestehen nur aus wenigen Komponenten, genauer gesagt zwei sich ineinander bewegende Spiralen, weswegen sie in der Regel eine längere Nutzungsdauer als andere Kompressorentypen haben. Außerdem sind Scrollverdichter relativ leise, weswegen sie sich besonders für zuhause eignen.
Was gibt es noch zu Kompressoren zu wissen?
Der Kompressor gilt als die größte Quelle für Lärm einer Heiz- oder Klimaanlage. Aus diesem Grund ist es von Bedeutung, dass man sich über eine passende Lagerung Gedanken macht. Idealerweise wird das Gerät so platziert, dass die Geräuschentwicklung und ihre Übertragung verringert wird. Viele hochwertige Kompressoren sind mittlerweile so entwickelt worden, dass eine Schwingungsdämpfung eingebaut ist. Aber auch Split-Geräte werden immer beliebter. Hier ist der Kompressor Teil der Außeneinheit, weswegen er sogleich dämpfend isoliert werden kann. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den sogenannten Monoblockgeräten. Für den Anschluss des Kompressors ist der Klimafachbetrieb zuständig. Dieser kümmert sich auch im Falle einer anfälligen Reparatur darum, dass alle passenden Ersatzteile vorhanden sind, egal ob es einen komplett neuen Verdichter braucht oder nur ein einziges Teil.