Was bedeutet und wie funktioniert das Abtauen
Die Abtauproblematik findet man bei Wärmepumpen, die das Medium Luft als Wärmeenergielieferant nutzen.
Wieso: Die Ursache liegt darin, dass bei einem Entzug von Wärme aus Luft, diese abgekühlt wird. Damit sinkt das Vermögen der umgebenden Luft, Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf aufzunehmen bzw. zu behalten. Diese Feuchtigkeit schlägt sich überall nieder. Man spricht hier von Taupunktunterschreitung.
Geschieht dieser Prozess in der Nähe des Gefrierpunktes oder wird mit Abkühlung der Luft beim Betrieb der Wärmepumpe die Null Grad Grenze unterschritten, so bildet sich eine Eisschicht. Diese Eisschicht wächst, solange der Vorgang des Wärmeentzuges anhält. Diesem Prozess entgegenzuwirken, d.h. die aufgefrorene Eisschicht zu beseitigen, nennt man Abtauen.
In der Folge führt dieser Vorgang zum sogenannten Vereisen des Verdampfers bis zum völligen Verschluß der Lamellen und einem Luftdurchsatz von Null
Dieses Ereignis kann man leicht visuell feststellen. Dem entgegenzuwirken, da die Effizienz der Wärmepumpe mit dadurch verringerter Entzugsleistung ebenfalls sinkt, ist Aufgabe der eingebauten Steuerung.
Wie erkennt die Steuerung die Notwendigkeit des Abtauens
Viele verschiedene Parameter der Wärmepumpe werden ständig gemessen und ausgewertet. Die sogenannte Verdampfungstemparatur des Kältemittels bezeichnet die Temperatur des Wärmeträgers an der Stelle der Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung. Da Wärme nur von einem höheren Niveau auf ein niedrigeres Niveau "fließen" kann, ist die Verdampfungstemperatur immer niedriger als die Temperatur der Wärmequelle. Diese Differenz wird von der Steurung der Wärmepumpe vorgegeben und abgestimmt auf den maximalen Entzug von Wärme aus dem zur Verfügung stehenden Medium.
Sinkt nun der Ertrag an Wärmeenergie so steuert die Wärmepumpe durch Veränderung der Verdampfungstemperaur(Verringerung) entgegen. Überschreitet diese Temperaturdifferenz zwischen dem Medium (Luft) und der Verdampfungstemperatur einen festgelegten Wert, so geht die Wärmepumpensteuerung davon aus, dass ein fortgesetzter Wärmeentzug nicht möglich ist und schließt daraus, dass die Lamellen des Wärmetauschers durch gefrorenes Wasserdampfkondensat verstopft sind.
Es muss also notwendigerweise abgetaut werden.
Wie erfolgt das Abtauen?
Es sind verschiedene Verfahren denkbar. Am einfachsten wäre es, den eingebauten Ventilator laufen zu lassen und bei Temperaturen über Null Grad das Abtauen zu bewerkstelligen. Nachteilig ist, es würde nur bei Lufttemperaturen über Null funktionieren und endlos lange dauern.
Die vernünftige technische Lösung ist das sogenannte Heißgasabtauen. Hier wird der eigentliche Prozess der Wärmegewinnung umgedreht und die Maschine läuft sozusagen wie im Kühlbetrieb, Wärme wird aus der Heizung im Haus nach Draußen an die Maschine gebracht. Dazu sind technische Vorrichtungen in der Wärmepumpe, ein sogenanntes Umschalt- oder 4- Wege Ventil, welches das erhitzte Kältemittelgas vom Kompressorausgang in den Verdampfer leitet. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur am Verdampfungstemperaturfühler wird dieser Vorgang abgeschaltet. Die Werte sind so gewählt, dass der Eispanzer sicher abgeschmolzen wird.
Die Darstellung dieses Ablaufes lässt auch schon einen Nachteil erkennen, die Wärme, die ich erst in das Haus gebracht habe, nehme ich zum Teil wieder zum Abtauen der Maschine heraus. Da diese Maßnahme notwendig ist, allerdings auf der anderen Seite die energetische Bilanz der Maschine verschlechtert muss sie von der Steuerung optimiert werden. Möglichkeiten sind die Temperaturdifferenzen zwischen Verdampfungstempratur und Umgebungslufttemperatur so festzulegen, dass es sich mit Sicherheit um eine störende Vereisung handelt und die zeitlichen Mindestabstände für aufeinanderfolgende Abtauvorgänge zu definieren. Den Entwicklern der Wärmepumpe obliegt es, hier optimale Werte zu finden
Da wir auch hier unter Umständen überaus ungünstige Bedingungen haben (hohe Luftfeuchtigkeit, Nebel um den Gefrierpunkt) und somit die fest eingestellten Abtauabstände zu groß wären (schnellere und öftere Vereisung), wurde die beschleunigte Abtaufunktion in die Steuerung integriert.
Was bedeutet das?
Sobald die Abtaubedingungen eingetreten sind -- kein Wärmeentzug möglich, prüft die Steuerung wie lange diese Situation anhält. Sollten die Bedingungen weiterhin bestehen, in der Regel 3-6 Minuten, so wird gewissermaßen zwangsabgetaut.