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Venti­la­toren für Luft-Wasser-Wärme­pumpen

Die Nach­frage nach Luft-Wasser-Wärme­pumpen steigt, denn für viele Ein- und Mehr­fa­mi­li­en­häuser sind sie mit Leis­tungen von etwa 3 bis 30 kW eine sinn­volle Lösung. Nied­rige Anschaf­fungs­kosten, geringer Instal­la­ti­ons­auf­wand und eine kleine Aufstell­fläche machen sie nicht nur in Neubauten zu einer attrak­tiven Heiz­va­ri­ante. Moderne EC-Venti­la­toren tragen wesent­lich dazu bei, dass die Anlagen sehr effi­zient und kosten­günstig arbeiten.


Eine Wärme­pumpe funk­tio­niert im Prinzip ähnlich wie ein Kühl­schrank. Dieser entzieht Lebens­mit­teln in seinem Inneren die Wärme und gibt sie nach außen ab. Luft-Wasser-Wärme­pumpen entziehen der Umge­bungs­luft ihre Wärme und geben diese an das Heizungs­system ab, das die Wohnung erwärmt bzw. zur Warm­was­ser­be­rei­tung genutzt wird. Venti­la­toren sorgen für den notwen­digen Luft­strom über den Verdampfer des Geräts. Dabei werden die besten Ergeb­nisse immer dann erzielt, wenn die Venti­la­toren von modernen EC-Motoren ange­trieben werden: Sie arbeiten ener­gie­spa­rend, lassen sich in der Dreh­zahl stufenlos regeln, sind lang­lebig und sehr leise.

Axial- oder Radi­al­ven­ti­lator?

Luft-Wasser-Wärme­pumpen gibt es in zwei Vari­anten; sie sind entweder für die Innen- oder für die Außen­auf­stel­lung konzi­piert (Bild 1). Beide stellen unter­schied­liche Anfor­de­rungen an die einge­setzten Venti­la­toren (Bild 2). Bei der Innen­auf­stel­lung wird die Außen­luft über einen Kanal ange­saugt und über einen weiteren wieder ausge­blasen. Für diesen Einsatz­be­reich bieten sich Radi­al­ven­ti­la­toren an, da sie sich bauart­be­dingt für höhere Druck­an­for­de­rungen eignen.

Bild 1: Luft-Wasser-Wärme­pumpen für die Innen­auf­stel­lung (links) und Außen­auf­stel­lung (rechts). (Bild | BDH/Solarpraxis AG)

Dass sie sehr kompakt sind, kommt eben­falls den im Innen­raum aufge­stellten Luft-Wasser-Wärme­pumpen zugute, denn meist muss man hier mit dem zur Verfü­gung stehenden Platz haus­halten. Das gilt auch für Kombi­ge­räte, die Wärme­pumpe und Wohnungs­lüf­tung kombi­nieren (Bild 3).

Bild 2: Charak­te­ris­ti­scher Druck­aufbau von Axial- und Radi­al­ven­ti­la­toren. (Grafik  | ebm-papst)

Bei der Außen­auf­stel­lung dagegen ist der Platz­be­darf meist unpro­ble­ma­tisch. Hier befindet sich der Verdampfer als abge­setzte Einheit im Außen­be­reich und eine Kälte­mit­tel­lei­tung führt nach innen. In diesen Fällen werden haupt­säch­lich lauf­ru­hige Axial­ven­ti­la­toren einge­setzt.

Damit sich für jede Luft-Wasser-Wärme­pumpe die passende Venti­la­to­ren­lö­sung finden lässt, bietet der Motoren- und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm-papst sowohl Axial- als auch Radi­al­ven­ti­la­toren in unter­schied­li­chen Baugrößen an. Gut geeignet für den Einsatz in Luft-Wasser-Wärme­pumpen bei Außen­auf­stel­lung sind beispiels­weise die bewährten, axialen HyBlade oder die neuen AxiB­lade Venti­la­toren (Bild 4).

Beson­ders Letz­tere lassen sich auf die jewei­lige Anwen­dung auslegen und können so in ganz unter­schied­li­chen Appli­ka­tionen mit einem hohen Wirkungs­grad-Optimum arbeiten. Bei Luft-Wasser-Wärme­pumpen für die Innen­auf­stel­lung und Kombi­ge­räten bieten sich die neuen RadiCal Radi­al­ven­ti­la­toren (Bild 5) an, die strö­mungs­tech­nisch beson­ders im Hinblick auf Ener­gie­ef­fi­zienz und Geräusch­ent­wick­lung opti­miert sind. Sie sind mit Durch­mes­sern von 190 bis 630 mm erhält­lich.

Bild 3: Luft-Wasser-Wärme­pumpe kombi­niert mit der Wohnungs­lüf­tungs­an­lage. (Grafik | ebm-papst)

Ener­gie­spa­rend und leise

Die trei­bende Kraft der Venti­la­toren sind moderne EC-Motoren. Von der Green­Tech EC-Tech­no­logie profi­tiert der Anwender gleich in mehrerer Hinsicht: Da ist zum einen ihre Ener­gie­ef­fi­zienz. Wärme­pumpen sollen für die Erzeu­gung der gewünschten Heiz­leis­tung möglichst wenig Primär­energie verbrau­chen. Zwar ist der Kompressor ein weitaus größerer elek­tri­scher Verbrau­cher als der Venti­lator. Dennoch macht es sich bezahlt, wenn der Venti­lator mit möglichst hohem Wirkungs­grad arbeitet. Auch deshalb ist die EC-Tech­no­logie hier ohne Alter­na­tive.

Bild 4: AxiB­lade Venti­la­toren arbeiten in unter­schied­li­chen Appli­ka­tionen mit einem hohen Wirkungs­grad-Optimum. (Bild | ebm-papst)

Ebenso wichtig ist die Geräusch­emis­sion: Wer Luft-Wasser-Wärme­pumpen einsetzt, muss sich immer mit dem Thema Geräusch­ent­wick­lung ausein­an­der­setzen. Das Geräusch­ver­halten ist vor allem in den Nacht­stunden wichtig, wenn inner­halb, aber vor allem auch außer­halb der Gebäude die Grenz­werte der DIN 18005 und TA-Lärm zu beachten sind. Eine wich­tige Grund­lage für den leisen Venti­la­to­ren­be­trieb liefert das gute Zusam­men­spiel der Venti­la­tor­lauf­räder bzw. Flügel mit Motor und Elek­tronik. Die Geome­trie der Flügel und Lauf­räder hat ebm-papst so opti­miert, dass deut­liche Verbes­se­rungen hinsicht­lich Effi­zienz und Geräusch­ver­halten erreicht werden.

Berück­sich­tigt wurden dabei auch psycho­akus­ti­sche Gege­ben­heiten (vgl. Info­kasten), damit das Venti­la­to­ren­ge­räusch möglichst als ange­nehm empfunden wird. Für einen leisen Betrieb können die Venti­la­toren zudem noch mit einem Strö­mungs­gleich­richter kombi­niert werden. Dieses Flow­Grid redu­ziert Geräu­sche, die erst durch die Einbau­si­tua­tion entstehen. Auch die einfache Regel­bar­keit der in den Venti­la­toren einge­setzten EC-Motoren bringt Vorteile, da sich die Dreh­zahl dem tatsäch­li­chen Bedarf anpassen und z. B. für die Nacht­tem­pe­ra­tur­ab­sen­kung problemlos redu­zieren lässt.

Intel­li­gent und kommu­ni­kativ

Bild 5: Die RadiCal Venti­la­toren sind leise, ener­gie­ef­fi­zient und intel­li­gent. (Bild | ebm-papst)

Die in den Green­Tech EC-Venti­la­toren inte­grierte Elek­tronik bietet neben der Motor­steue­rung weitere Möglich­keiten. So lassen sich über eine MODBUS-Schnitt­stelle mehrere Venti­la­toren mitein­ander vernetzen. Motor­daten können ausge­lesen und zum Beispiel für Wartungs­maß­nahmen genutzt werden. Wird der Verdampfer der Wärme­pumpe nicht zyklisch, sondern nach Bedarf abge­taut, kann der aktu­elle Dreh­zahl­wert des Venti­la­tors zur Über­wa­chung genutzt werden. Ein Dreh­zahl­rück­gang bietet den Anhalts­punkt für eine Verei­sung. Fehler­mel­dungen der internen Sensorik können eben­falls ausge­lesen werden und eine Fern­über­wa­chung der Venti­la­toren ist möglich – ganz im Sinne von GreenIn­tel­li­gence.

Auch für die Zukunft sind die EC-Venti­la­toren bestens gerüstet, denn der Einsatz natür­li­cher Kälte­mittel ist für sie unpro­ble­ma­tisch. Durch ihre Ener­gie­ef­fi­zienz und der geringen Geräusch­emis­sion sind sie damit eine zukunfts­si­chere Lösung für den Wärme­pum­pen­be­reich. 

Psycho­akustik – Wie soll ein Venti­lator klingen?

Die Psycho­akustik befasst sich mit der Beschrei­bung des indi­vi­du­ellen Geräusch­emp­fin­dens im Verhältnis zu mess­baren Schall­pegel, will also defi­nieren, warum wir ein Geräusch als ange­nehm oder lästig empfinden. Darüber sagt der physi­ka­lisch im Test­stand gemes­sene Schall­pegel leider nichts aus. Trom­pe­ten­spiel beispiels­weise und der Bagger auf einer Baustelle haben nämlich unge­fähr die gleiche Schall­leis­tung, werden aber psycho­akus­tisch völlig unter­schied­lich bewertet. ebm-papst hat sich dieser Thematik ange­nommen und ein spezi­elles Psycho­akustik-Labor für acht Test­hörer einge­richtet, denen die Geräu­sche der Venti­la­toren in unter­schied­li­chen Konfi­gu­ra­tionen vorge­spielt werden. Mitar­beiter befragen die Probanden anschlie­ßend und schaffen so eine Daten­basis unter wissen­schaft­li­chen Gesichts­punkten. Grund­lage dafür sind die psycho­akus­ti­schen Para­meter Laut­heit (Einheit sone), Schärfe (Einheit acum), Tonheit (Einheit mel), Rauig­keit (Einheit asper) und Schwan­kungs­stärke (Einheit vacil). Daneben sind Tonhal­tig­keit und Impuls­hal­tig­keit bedeut­same Größen. Sie lassen sich mit Mikro­fonen messen und mit den Aussagen der Test­per­sonen verglei­chen. Die Beur­tei­lungen der Test­per­sonen werden mithilfe statis­ti­scher und psycho­lo­gi­scher Verfahren bewertet. Die Ergeb­nisse fließen in die Produkt­ent­wick­lung ein. Schluss­end­lich ist das Ziel ein Venti­lator, dessen Betriebs­ge­räusch von einer möglichst breiten Masse an Test­per­sonen als ange­nehm empfunden wird.

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