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Letzte Aktualisierung: 17.02.2025
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Lass Dir jetzt von unseren Experten in wenigen Minuten Dein ideales Wärmepumpen-Angebot zusammenstellen!Der Kältemittelkreislauf in einer Wärmepumpe besteht aus vier Hauptkomponenten: und folgt diesem Ablauf:
Das Expansionsventil stellt aus physikalischer Sicht lediglich einen Strömungswiderstand für die Flüssigkeit dar, die durch das Absaugen des Dampfes auf der Verdampferseite an Druck hinter dem Expansionsventil verliert.
In seiner einfachsten Form ist das Bauteil lediglich eine Verengung im Rohrdurchmesser, die die Strömung des Kältemittels stört und dafür sorgt, dass dessen Druck schnell sinkt. Das Kältemittel selbst dehnt sich aus – es expandiert und entspannt sich.
Durch diesen Entspannungsprozess kühlt sich die Kühlmittelflüssigkeit hinter dem Ventil stark ab. Durch das Expansionsventil werden beim Eintritt in den Verdampfer somit wieder der ursprüngliche Anfangsdruck und die Anfangstemperatur erreicht. Der Wärmepumpen-Kreislauf kann von Neuem beginnen.
Aus energetischer Sicht spricht man bei diesem Entspannungsprozess auch von einer isenthalpen Drosselung mit einem positiven Joule-Thomson-Effekt. Hinter dem Expansionsventil beginnt dann der Wärmepumpenkreislauf von neuem.
Eine genaue Beschreibung der thermodynamischen Zusammenhänge in einer Wärmepumpe finden Sie in unserem Ratgeber zum Carnot-Prozess.
Einfache Klimaanlagen besitzen vielfach kein Expansionsventil, sondern stattdessen eine feste Drossel (Orifice). Diese "drosselt" den Durchfluss des Kältemittels und sprüht das flüssige Kältemittel in den Verdampfer.
Für Wärmepumpen, die bei unterschiedlichen Bedingungen wie z. B schwankenden Temperaturen auf der Quellen- und Senkenseite betrieben werden, werden im Allgemeinen thermostatische, ungeregelte Expansionsventile verwendet, die präzise dem Verdampfer immer diejenige Kältemittelmenge zuführen, die unter den jeweiligen Arbeitsbedingungen verdampft werden soll.
Damit erhalten thermostatische Expansionsventile das Gleichgewicht zwischen Zufluss und Absaugung in jedem Betriebszustand aufrecht, um die wärmeübertragenden Verdampferoberflächen immer voll auszunutzen.
Das thermostatische Expansionsventil verhindert zudem, dass der Verdichter das flüssige Kältemittel ansaugt. Da Flüssigkeiten nicht kompressibel sind, würden sie erhebliche Schäden am Verdichter anrichten.
Im Inneren des thermostatischen Expansionsventils befindet sich eine Membrane, durch die ein Kapillarrohr führt.
Wenn das Expansionsventil regelt, besteht dann ein Gleichgewicht zwischen dem Fühlerdruck auf der Oberseite der Membrane und dem Verdampferdruck plus des Federdrucks auf der Unterseite der Membrane.
Unter Überhitzung versteht man die Differenz aus der am Fühler des thermostatischen Expansionsventils gemessenen Temperatur und der Verdampfungstemperatur. Die Verdampfungstemperatur wird über Manometer an der Saugseite ermittelt.
Die Unterkühlung ist als Differenz zwischen Flüssigkeitstemperatur und Verflüssigerdruck bzw. -temperatur am Eintritt des Expansionsventils definiert.
Eine Unterkühlung der Kältemittelflüssigkeit ist notwendig, um Dampfblasen vor dem Expansionsventil zu vermeiden, die die Funktion des Expansionsventils beeinträchtigen und die Flüssigkeitszufuhr zum Verdampfer behindern könnten.
Neben thermostatischen Expansionsventilen mit innerem und äußerem Druckausgleich gibt es auch elektronische Expansionsventile.
Wesentlicher Vorteil der elektronischen Variante ist die nicht wirksame, bei thermostatischen Ventilen konstruktionsbedingte minimale Sauggasüberhitzung und der größere Leistungsbereich eines Expansionsventils.
Dies bringt Vorteile bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen und im Teillastverhalten der Wärmepumpe.
Ungeregeltes Expansionsventil | Geregeltes Expansionsventil |
---|---|
Funktioniert mechanisch anhand eines Fühlers, der den Überhitzungsgrad des Kältemittels misst. | Wird elektronisch über Sensoren und eine Steuerung geregelt. |
Passt die Kältemittelmenge nur indirekt an die Verdampferlast an. | Erfasst präzise Druck, Temperatur und Überhitzung und passt die Kältemittelzufuhr exakt an den aktuellen Bedarf an. |
Arbeitet relativ träge und kann nur innerhalb eines begrenzten Lastbereichs effizient arbeiten. | Reagiert schnell auf Laständerungen und erhöht die Effizienz des Systems. |
Wird häufig in einfachen Wärmepumpen oder Kälteanlagen verwendet. | Wird in modernen, energieeffizienten Wärmepumpen bevorzugt. |
Während bei einer trockenen Verdampfung das Kältemittel über ein Expansionsventil dem Verdampfer zugeführt, wird bei der überfluteten Verdampfung das Kältemittel über eine druckabhängige Schwimmerregulierung in den Verdampfer geführt:
Hersteller | Modell | Typ | Preis (inkl. MwSt.) |
---|---|---|---|
Buderus | Expansionsventil komplett (Art. 8750501399) | Thermostatisch | 41,70 € |
Buderus | Expansionsventil (Art. 8738214295) | Thermostatisch | 202,00 € |
Wolf | Thermostatisches Expansionsventil für BWL-1 12 (Art. 2071376) | Thermostatisch | 136,40 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil WKF/WKF-compact 70 S-Line (Art. 1121078) | Elektronisch | 157,20 € |
Kermi | Expansionsventil mit Schrittmotor für dynamic pro 6 AW E (Art. W90622) | Elektronisch | 183,20 € |
Vaillant | Expansionsventil für VWH B 150, 200 und 270/1 (Art. 0010048125) | Thermostatisch | 212,40 € |
Wolf | Expansionsventil 400V für BWL-1S-10/14 (Art. 2071950) | Elektronisch | 296,00 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil HTS 200-260/WSP (Art. 1121376) | Elektronisch | 240,80 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil EMF/EMT 150 (Art. 1120346) | Elektronisch | 335,90 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil HTS 90-130 (Art. 1121337) | Elektronisch | 322,90 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil WKF 120 (Art. 1120463) | Elektronisch | 284,90 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil WKF, CMF/T-N 180 (Art. 1120486) | Elektronisch | 341,90 € |
Remko | Elektronisches Expansionsventil RBW 301 PV/PV-S (Art. 1110772) | Elektronisch | 92,90 € |
Junkers Bosch | Expansionsventil für Warmwasser-Wärmepumpe CS5000DW, 100W (Art. 8736502277) | Thermostatisch | 171,60 € |
Junkers Bosch | Expansionsventil für AW10 OR-T und 12 OR-T (Art. 8738214469) | Thermostatisch | 34,00 € |
Junkers Bosch | Expansionsventil für AW5 OR-S, 4 OR-S und 7 OR-S (Art. 8738213827) | Thermostatisch | 42,40 € |
HOFMAN-Energy | Elektronisches Expansionsventil DPF (TS1) 1.65C-49 (Art. HE-AI-ZET-C0050099) | Elektronisch | 78,99 € |
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