Unter den heutzutage verfügbaren Wärmeerzeugern ist eine Wärmepumpe für sich allein gesehen keine rasend aufregende Sache mehr. Bewährte Technik, allein in Österreich hunderttausendfach im Einsatz, Hersteller bieten eine Vielfalt von Produkten, die ständig schrittweise verbessert werden. Sind da noch Überraschungen zu erwarten? Ja, tatsächlich, es gibt sie! Und noch dazu in Technologie vom Feinsten, die man vor nicht allzu langer Zeit noch schlicht für Utopie hielt. Die Rede ist von der Wärmepumpenanlage zur Schwallwassernutzung in der Heiltherme Bad Waltersdorf.

Das eigentlich Sensationelle an der Wärmepumpe, die gerade erst erfolgreich die zweite Heizsaison hinter sich gebracht hat, ist ihr Verdichter, der in den Bildern links oben und unten im Text zu sehen ist und der hier näher beschrieben werden soll.

Besonderheit: Der High-Tech Turboverdichter

Die hier eingesetzte Wärmepumpe zeichnet sich durch ihre beiden technisch revolutionären Turbo-Verdichter aus. Diese arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie ein Turbolader im Auto und verdichten das Kältemittel nicht durch Verdrängung, wie etwa bei einem Scroll- oder Hubkolbenverdichter, sondern durch dynamische Druckerhöhung: mit unvorstellbar hohen Drehzahlen von bis zu 48.000 Umdrehungen pro Minute laufende zweistufige Zentrifugalverdichter treiben die beiden Kältekreisläufe der Wärmepumpe an.

Power trotz Leichtgewicht

Bei der Entwicklung dieser Verdichter, die weltweit betrieben wurde und über 50 Millionen USD verschlungen hat, wurde in großem Maße auf Erfahrungen aus dem Flugzeugbau zurückgegriffen. Das zeigt sich allein schon aus dem Leichtbau, den die Turboverdichter aufweisen: Kommt ein üblicher Schraubenverdichter auf mindestens 800 kg, findet einer dieser Turbos mit schlanken 136 kg das Auslangen. Das ermöglicht der Wärmepumpe eine sehr kompakte Bauweise.

Schweben statt Schmieren

Das eigentlich Sensationelle an den Turbos ist aber deren Magnetlagerung. Das heißt im Klartext, dass der Läufer des Verdichters mit seinen beiden Laufrädern und mitsamt seinem Elektro-Antrieb auf gemeinsamer Welle im Betrieb auf einem „Magnetpolster“ schweben. Das bedeutet zweierlei: erstens gibt es praktisch keine Reibung mehr zwischen Welle und Lager und zweitens wird kein Schmieröl mehr benötigt. Das bringt weniger Verluste und verhindert jegliche Abnutzung! Bei einem Automotor hat man derlei leider noch nicht geschafft.

Position mit Präzision

Dass eine derartige Lagerung überhaupt funktionieren kann, ist nur durch den Einsatz ausgeklügelter Technologie möglich. Damit die mit Hochgeschwindigkeit rotierende Welle immer in der richtigen Position bleibt, wird ihre Lage sechs Millionen Mal pro Minute exakt vermessen und korrigiert. Bei Stromausfall schaltet der Motor innerhalb von 5 Millisekunden in den Generator-Modus und fährt den Kompressor sicher in den Stillstand, in dem der Rotor in einem Auffanglager ruht, das über  Notlaufeigenschaften verfügt.

Leistung und Effizienz

Die Leistung des Turboverdichters wird über einen Frequenzumformer automatisch in der Art geregelt und angepasst, dass den wechselnden Betriebsanforderungen entsprochen wird, sondern es wird auch berücksichtigt, dass der Betrieb des Verdichters immer im Bereich optimaler Energie-Effizienz liegt. Letztere steigt umso mehr, je niedriger die Drehzahl des Verdichters liegt. Zur hohen Effizienz trägt auch bei, dass die Wärmepumpe mit dem Kältemittel R134a betrieben wird. Solche Vorteile werden anerkannt: Seit dem Markteintritt 2007 wurden bereits 35.000 Turboverdichter ausgeliefert.

Leise und vibrationslos

Eine der größten Überraschungen bot sich anlässlich der Wärmepumpe in der geringen Schallabstrahlung der Verdichter. Zum einen liegt dies im für Turbomaschinen charakteristischen Fehlen von Pulsationsgeräuschen und im Entfall jeglicher Vibrationen. Die Wärmepumpe ist in einem frei stehenden Technik-Gebäude aufgestellt, das sich inmitten einer Kurzone befindet. Die aus gebotener Vorsicht trotzdem getroffenen Schallschutzmaßnahmen haben letztlich dazu geführt, dass man vor der Zentrale stehend nicht erkennen kann, ob die Anlage läuft oder nicht …

Für alle im an der Wärmepumpe Interessierten hier noch Angaben zur Wärmepumpe:

Allgemeine Daten der Wärmepumpenanlage:

Hersteller: Smardt-OPK Chiller GmbH

Maschinentype: Z26ST9231B

Hersteller Verdichter: Turbocor

Kälteleistung: 600 kW

Medium Verdampfer: Wasser

Eintrittstemperatur Verdampfer: 19,0°C

Austrittstemperatur Verdampfer: 8,0°C

Heizleistung: 800 kW

Medium Verflüssiger: Wasser

Eintrittstemperatur Verflüssiger: 45,0°C

Austrittstemperatur Verflüssiger: 60,0°C

Anzahl Kältekreisläufe: 2 Stück

Anzahl Verdichter in der Maschine: 2 Stück

Anzahl Verdampfer: 2 Stück

Anzahl Verflüssiger: 2 Stück

Durchflussmenge Verdampfer: 47,00 m³/h

Durchflussmenge Verflüssiger: 47,00 m³/h

Kältemittel: R134a

Kältemittelmenge je Kreislauf: 178,0 kg

Kältemittelfüllung Gesamt: 356,0 kg

Spannung: 400-3-50 V-Ph-Hz

Einspeiseleistung im Betriebspunkt: 209,00 kW

maximaler Betriebsstrom: 430,0 A

Nennstromaufnahme: 344,0 A

erforderliche Vorsicherung: 500,0 A

Abmessungen:

Länge: 3050 mm

Breite: 1800 mm

Höhe: 2254 mm

Transportgewicht: ca. 4.400 kg

Betriebsgewicht: ca. 4.800 kg