Inverter-Technik

Zubadan-Technologie

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Der Begriff "Inverter" kommt aus der Elektrotechnik und bedeutet Umrichter oder Wechselrichter. Bei einem Wechselrichter einer Photovoltaikanlage erfolgt ein Wechsel zwischen Wechsel- und Gleichstrom. Bei einer Photovoltaikanlage wird der erzeugte Gleichstrom in im Stromnetz benötigten Wechselstrom umgewandelt. Der Inverter in einer Wärmepumpe wandelt aus dem Netz bezogenen Wechselstrom in Gleichstrom um. Mithilfe eines Umformers wird dann neuer Wechselstrom erzeugt, dessen Frequenz zwischen 30 und 90 Hz schwanken kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Drehzahl in Abhängigkeit der benötigten Leistung zu ändern und die Wärmepumpe kann stets die Leistung fahren, die die Heizung oder Kühlung benötigt.

Temperaturverlauf mit der Inverter-Technik

Quelle: Wegatech Greenergy GmbH

Inverter-Wärmepumpen modulieren die Leistung einer Wärmepumpe so, dass diese bei konstanter Temperatur betrieben werden kann. Das verhindert häufiges Ein- und Ausschalten (Takten) und führt zu einer deutlich längeren Lebensdauer der Wärmepumpe.
Die Kombination einer Inverter-Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage ist eine ideale Lösung. Denn sie arbeiten die meiste Zeit des Jahres schonend mit geringer Leistung und ziehen die elektrische Energie gleichmäßig aus dem Netz. Dies führt das zu einer hohen Eigenverbrauchsrate. Dadurch kann ein großer Teil des Engergiebedarfs durch eine PV-Anlage gedeckt werden und nur wenig Strom aus dem Netz bezogen werden muss. Hier reicht oft schon eine Mini-PV-Anlagen oder/und eine Mikrowindkraftanlage aus. Und wenn man sich dann noch eine Sonnenbatterie gönnt, dann wird die Sache noch effizienter (aber auch teurer).
Die Inverter-Technik erlaubt dadurch einen höheren Eigenverbrauch und einen besseren Autarkiegrad.

Moderne Invertertechnik steigert die Effizienz Ihrer Wärmepumpe
Nadine Kümpel, Wegatech Greenergy GmbH
Inverter-Wärmepumpen: Prinzip, Technik und Typen im Überblick
energie-experten.org - Greenhouse Media GmbH

Zubadan-Technologie

Fließschema - Zubadan-Technologie

Zubadan-Technologie
Multi-Splitanlage

Quelle: Mitsubishi Electric

ZUBADAN Außengeräte als Luft/Wasser Wärmepumpensysteme

Mitsubishi Wärmepumpe – Höchste Qualität vom Weltkonzern
Nadine Kümpel, Wegatech Greenergy GmbH

Jede Übertragung von Wärme unterliegt den gleichen Voraussetzungen. Das Medium, das Wärme aufnimmt muss eine geringere Temperatur aufweisen als das Medium, das Wärme abgibt. Bei Luft-/Wasser-Wärmepumpen muss die Verdampfungstemperatur des Kältemittels deswegen einige Grad unterhalb der Außenlufttemperatur liegen. Je kälter es draußen ist, desto tiefer muss also auch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels sein, um überhaupt Wärme aufnehmen zu können. Je tiefer aber die Verdampfungstemperatur des Kältemittels ist, desto größer wird sein Volumen und umso geringer seine Dichte. Dadurch steht dem Verdichtungsprozess immer weniger Kältemittel zur Verfügung. Herkömmliche Inverter-Verdichter regeln nun zum Schutz vor Überhitzung die Drehzahl herunter. Dadurch sinkt die Heizleistung der Wärmepumpe erheblich.
Mit der patentierten Zubadan-Technologie (Mitsubishi Electric) ist es möglich, den Kältemittelmassenstrom und somit die Verdichterdrehzahl und die Heizleistung eines speziellen Kältemittelkreislaufs konstant zu halten. Dies wird dadurch erreicht, dass direkt in den Verdichtungsprozess ein zwei Phasengemisch auf den Verdichterkopf gespritzt wird.
Die Zubadan-Technologie setzt hier mit einer technisch weiterentwickelten Zwischeneinspritzung von Kältemittel in den Verdichtungsprozess an. Im Flash-Injection-Kreislauf des Zubadan-Verdichters kann so bei tiefen Außentemperaturen mit einer höheren Drehzahl gearbeitet werden und die zirkulierende Kältemittelmenge im System konstant gehalten werden. Dieser speziell angepasste Kältekreislauf der ecodan-Wärmepumpe mit Zubadan-Technik erzeugt so selbst bei -15 °C noch 100 % Leistung im monovalenten System.
Die Wärmepumpe mit Zubadan-Technologie fährt einen kompletten Betriebsbereich von -25 °C bis 35 °C. Als weiteren Vorteil dieser Technologie führen Mitsubishis technische Spezialisten die insbesondere für den Privatsektor wichtige kompakte Bauweise an. Besonders aber hervorzuheben sind ein optimiertes Abtauverhalten und eine verkürzte Aufheizphase, welches für den Endkunden bedeutet, dass stabile und effektive Betriebszustände sehr schnell erreicht werden. Ein weiterer deutlicher Pluspunkt der Zubadan-Technologie ist die mögliche Vorlauftemperatur bis 60 °C. Selbst bei -15 °C Außentemperaturen kann man noch eine Vorlauftemperatur von 55 °C bieten.
 

Quelle: Elcotherm AG

Bivalenzpunkt / Dimensionierungspunkt

Bei der Auslegung einer Luftwärmepumpe wird der Bivalenzpunkt (Dimensionierungspunkt) festgelegt, da mit dem Absinken der Außentemperaturen die Heizlast des Gebäudes steigt und die Wärmepumpenleistung geringer wird. Je nach der Heizlast des Hauses liegt dieser Punkt im Temperaturbereich zwischen -4 °C und -8 °C. Ab dieser Temperatur ist ein effizienter Betrieb einer Luftwärmepumpe nicht mehr möglich. Deshalb werden solche Anlagen als bivalente Heizung (Hybrid-Heizung) betrieben. Hier gibt es die verschiedensten Kombinationsmöglichkeiten (Öl, Gas, Holz, Solar, Geothermie, Mini-KWK).

Unter bestimmten Bedingungen kann ein Heizstab die fehlende Wärme liefern. Ob der Einsatz einer direkten Stromheizung (Trinkwassererwärmung) sinnvoll ist, muss der Fachplaner vor Ort nach den Gewohnheiten des Betreibers ermitteln.

Eine Wärmepumpe muss richtig dimensioniert werden!
Vectorraum GmbH

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Bei einer monoenergetisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpe wird der Heizbedarf bis zum Bivalenzpunkt gedeckt. Darunter wird eine Zusatzheizung notwendig. Hier kann ein Heizstab oder auch ein noch vorhandener Wärmeerzeuger (Gasgerät, Ölkessel, Festbrennstoffkessel) eingesetzt werden. Bei einem bivalenten Betrieb wird besonders bei höheren Systemtemperaturen der Bivalenzpunkt höher angesetzt.
Der Deckungsanteil der Wärmepumpe sollte  möglichst hoch sein, damit die Betriebskosten möglichst gering sind und die Jahresarbeitszahl möglichst hoch ist. In der Regel sind die Anzahl der Tage mit Außentemperaturen unter -5 °C sehr gering und deshalb wird der Bivalenzpunkt um diese Temperatur festgelegt bzw. ermittelt. So ist dann z. B. der Anteil der Zusatzheizung bei -10 °C AT ca. 1 % und bei -16 °C ca. 4 % der gesamten Wärmemenge.
Deckungsanteil der Wärmepumpe ( % )
Klimazone / Auslegungstemperatur
( °C )
Bivalenzpunkt / Dimensionierungspunkt ( °C )
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
-10
100
100
100
100
100
99
99
99
99
98
98
97
96
94
92
90
87
84
81
-12
100
100
100
99
99
99
99
98
98
97
96
95
93
90
88
86
83
80
77
-14
100
100
99
98
98
98
98
97
97
96
94
92
90
88
85
82
79
75
72
-16
99
99
98
98
97
97
97
96
95
94
92
90
87
84
81
78
74
71
67
Vergleich der Arbeitsweisen (Beispiel)

On/Off

Vollmodulation
COP Verlauf
Quelle: Ingenieurbüro GESBB - Dipl.-Ing. Axel Creifelds

Montage - Wärmepumpe und Mini-PV-Anlage
Nachdem meine Split-Wärmepumpe (Kältebringer® Split Klimaanlage Set mit WIFI/App) zu Testzwecken angekommen ist, wird es Zeit, dass ich mir eine Mini-PV-Anlage beschaffe. Leider gibt es zur Zeit bei den meisten Herstellern Lieferschwierigkeiten. Aber Planen kann ich ja schon. So, eine SHP Energy Balkon Solaranlage (Balkonkraftwerk 600 Watt) bestellt. Lieferung in 5 bis 8 Wochen.
Mein Elektriker hat meine Elektroinstallation incl. Stromzähler als geeignet geprüft.


Split-Wärmepumpe, Mini-PV-Anlage und Mikrowindkraft

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Das Arbeiten an kältemittelführenden Klimaanlagen darf nur durch zertifierte Personen (Sachkundebescheinigung) nach der Chemikalien-Klimaschutzverordnung - ChemKlimaschutzV durchgeführt werden.

Arbeiten an und in elektrotechnischen Anlagen dürfen nur von Installationsbetrieben durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines Energieversorgersunternehmens (EVU) bzw. Verteilungsnetzbetreibers (VNB) eingetragen sind. Eine Elektrofachkraft (EFK) darf im eingeschränktem fachbezogenen Bereich Bauteile anschließen.
Ratgeber für Klimaanlagen und Klimageräte - Kältebringer®, SC Trade & Services GmbH
Mehr Effizienz bei Wärmepumpen – patentierte Zubadan-Technologie überzeugt
Planungshilfe Wärmepumpen - Solarbayer® GmbH
Kühllastberechnung: Kühlleistung richtig berechnen - Marc Bode, Lindenfield GmbH
Luft-Wärmepumpen – Systeme und Technologien – Teil 1- HaustechnikDialogNews
Luft-Wärmepumpen – Planung und Auslegung – Teil 2 - HaustechnikDialogNews
Luft-Wärmepumpen - Installation und Wartung - Teil 3 - HaustechnikDialogNews
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