Unter Praxisbedingungen testen

15.12.2007 | Veröffentlicht in Ausgabe 24-2007 | Druckvorschau

Prinzipschema Luftwärmepumpenprüfstand: Beim Einsatz der IDM-Klimakammer für Testzwecke muss im ersten Schritt Energie aufgewendet werden, um die gewünschten Bedingungen herzustellen. Dann aber setzt ein Kreislauf ein: Wenn die Luftwärmepumpe Heizwärme erzeugt, kühlt sie die durchströmende Luft — und damit die künstliche Umgebung in der Klimakammer — ab. Diese Abkühlung wird durch die Nutzung der von der getesteten Wärmepumpe erzeugten Heizenergie wieder kompensiert

Mit seiner neuen Klimakammer wollte IDM Energiesysteme ein Zeichen für die Weiterentwicklung von hochwertigen Luftwärmepumpen setzen. Was sich genau dahinter verbirgt, erläutert der folgende Beitrag.

Am Produktionsstandort Matrei in Osttirol hat IDM, Hersteller von Wärmepumpen und Heizungssystemen, die neue Klimakammer installiert. Um die hohe Qualität bei den Luftwärmepumpen erreichen zu können, muss die Klimakammer entsprechend gut ausgestattet sein. Von „sehr kalt“ bis „sehr heiß“ wollen die Entwickler die Temperatur und von „sehr trocken“ bis „sehr feucht“ die Luftfeuchtigkeit einstellen können.

Spezielles Prüfprogramm

Hintergrund ist, dass die neu entwickelten Wärmepumpen später auch in der Praxis mit diesen Bedingungen das ganze Jahr über zurecht kommen müssen. Der Testraum liefert deshalb Temperaturen zwischen –20 °C und +30 °C (max. Schwankung: 0,2 Kelvin). Bei der Luftfeuchtigkeit reicht das Spektrum von 30 bis 100 % (max. Schwankungen: +/–2 %). Die Stabilität der künstlich erzeugten Umweltbedingungen sei selbst auch dann noch gewährleistet, wenn der „Prüfling“ bis zu 15 000 m³ Luft pro Stunde umwälzt. Getestet werden Luftwärmepumpen mit einer Heizleistung zwischen 5 und 35 kW.

Das Prüfprogramm und die Bedienoberfläche wurden bei IDM selbst entwickelt, so dass sich bei verschiedenen Versuchen spezifische Anpassungen durchführen lassen. Alle Messwerte können graphisch angezeigt und über Stunden hinweg verfolgt werden. Momentaufnahmen und Dauermessungen tragen dazu bei, dass alle wichtigen Aspekte einer guten Luftwärmepumpe optimiert werden können. Bei jeder Prüfung werden im Sekundentakt ca. 50 Messdaten erfasst.

Nach der ausführlichen Analyse werden aus diesen Werten jene Ergebnisse errechnet, die für die weitere Entwicklung entscheidend sind: Wichtige Aussagen sind der Stromverbrauch, das Abtauverhalten und die Leistung, die in Verbindung mit der Stromaufnahme den COP ergibt.

Geräte optimal abstimmen

Die genannten Extremwerte sind wichtig, um die Leistungsfähigkeit der Luftwärmepumpe zu erkennen. Doch vor allem im Bereich zwischen etwa 3 und 5 °C Außentemperatur trennt sich die Spreu vom Weizen. Denn bei hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen ab ca. 5 °C und niedriger bildet sich Eis auf dem Verdampfer. Dann muss die Wärmepumpe muss zuerst abtauen, bevor sie wieder zu heizen beginnen kann. Die Herausforderung für die Entwickler besteht darin, den Abtaupunkt der Maschine möglichst zu halten und den nachfolgenden Abtauvorgang möglichst rasch und effizient abzuwickeln.

Diese Bedingungen sind typisch für Frühjahr- und Herbsttage; auch Nebel ist dann ein vertrautes Naturphänomen: denn zwischen 3 und 5 °C ist die Luftfeuchtigkeit besonders hoch. Und die Luftwärmepumpe entzieht der Luft nicht nur Wärme, sondern auch Wasser, das als Kondensat vom Verdampfer abtropft. Deshalb muss bei einer Luftwärmepumpe auch ein Abfluss vorgesehen werden.

Damit eine Luftwärmepumpe optimal abgestimmt werden kann, muss sie unter Rahmenbedingungen beobachtet werden, die sie am stärksten fordern. Und hier greift der größte Vorteil einer Klimakammer: Bei stets konstanten Umweltbedingungen können verschiedenste Einstellungen an der Wärmepumpe getestet werden. Denn nur mit vielen Test-Wiederholungen bei gleich bleibenden Rahmenbedingungen – das sind vor allem Temperatur und Luftfeuchtigkeit – ist es möglich, die Auswirkungen von veränderten Maschineneinstellungen auszuwerten.

Zwei neue Luftwärmepumpen

Auf Hochtouren laufen bei IDM die Entwicklungen für zwei neue Luftwärmepumpen: Zur bestehenden Split-Maschine soll eine Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kompaktbauweise kommen. Entwickelt und ständig verbessert wird ein Modell für Innen- und Außenaufstellung, speziell mit Blick auf die Ansprüche von Modernisierern und Bauträgern. IDM will die effizienteste Luft/Wasser-Wärmepumpe ihrer Klasse entwickeln, die zudem noch besonders leise sein soll, damit bei der Innenaufstellung auch Hobby- oder Abstellraum genutzt werden können. Außerdem ist für 2008 noch eine besondere Neuentwicklung geplant, über die sich das Unternehmen noch bedeckt hält.