Wärmepumpenheizung – zukunftsfähiges Geschäftsfeld fürs Heizungshandwerk

Heizungsanlagen mit Wärmepumpen erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Sie sind nicht nur umweltfreundlicher und werden durch den Staat gefördert, sondern arbeiten effizienter und sind wartungsärmer als herkömmliche Heizsysteme, die mit fossilen Brennstoffen heizen. Mit der Inbetriebnahme sind hingegen viele Pflichten und gesetzliche Vorgaben für Betreiber und Fachkräfte verbunden. Einige Fachbetriebe sind von den Herstellern der Wärmepumpenanlagen, die sie vermarkten, dazu autorisiert, mit eigenem Personal die Inbetriebnahme der Anlagen und den Wartungs – und Reparaturservice zu erbringen.

Wer sich dieses Geschäftsfeld neu erschließen möchte, sollte die rechtlichen Vorgaben kennen und wissen, worauf bei der Inbetriebnahme und Wartung von Wärmepumpenheizungen zu achten ist. Testo bietet dafür das nötige Know-how, Zertifizierungen und Messtechnik.

Trend zur Wärmepumpenheizung

Schon seit Jahren geht der Trend weg von den fossilen Brennstoffen hin zu alternativen und erneuerbaren Energien. Dies macht sich nicht nur durch die immer prominentere E-Mobilität bemerkbar. Die grüne Bewegung hat nun auch die Häuslebauer erreicht. Denn diese setzen vermehrt auf alternative Heizkonzepte wie die Wärmepumpe. Anders als bei der Öl- oder Gasheizung gewinne Wärmepumpen die Heizenergie nicht aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Funktionsweise einer Wärmepumpe vereinfacht erklärt

Die nötige Energie wird je nach Wärmepumpen-Typen aus der Wärme der Umgebungsluft, Erde oder Grundwasser gewonnen. Diese wird an ein Kältemittel weitergegeben bis dieses verdampft. Das verdampfte Kältemittel wird anschließend komprimiert, wo es an Wärme zugewinnt und es dann dem Heizsystem übergeben wird. Dabei wird das Kältemittel wieder dem Kreislauf der Wärmepumpe zugeführt und alles beginnt von vorne. Viele Wärmepumpen haben optional die Möglichkeit den Raum nicht nur aufzuheizen, sondern können ihn auch an heißen Sommertagen herunterkühlen.

Effizientes Heizen von Raum und Wasser

Neben dem guten Gefühl etwas für die Umwelt zu tun, ist ein weiterer großer Vorteil die relativ hohe Effizienz von Wärmepumpen. So hat eine Wärmepumpe, abhängig von Wärmequelle und Gebäude, etwa eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,5 - 5. Das bedeutet, dass man bei einem Einsatz von 1 kWh Stromleistung eine Heizleistung von 3,5 bis 5 kWh herausbekommt. Sofern die Strompreise niedriger sind als die für Öl oder Gas, amortisieren sich Wärmepumpen bereits nach kurzer Zeit für den Betreiber. Zudem gibt es seitens des Staates eine Förderung für Wärmepumpen, wenn diese einen Mindest-JAZ-Wert erreicht.

Obwohl die Inbetriebnahme einer Wärmepumpe mit relativ hohen einmaligen Anschaffungskosten verbunden ist, gelten Wärmepumpen als kosteneffizient. Das liegt zum Beispiel daran, dass Wärmepumpenheizungen im Gegensatz zu herkömmlichen Heizarten die Wärme nicht durch Verbrennungen produziert. Dadurch entstehen keine Rußablagerungen oder Verschmutzungen, weshalb Wärmepumpen viel seltener gewartet werden müssen. Somit entfällt auch die gesetzlich verbindliche Pflicht, die eine Abgasanlage in einem Wartungsintervall von zwei Jahren durch einen Schornsteinfeger abnehmen und inspizieren zu lassen.

Wer darf Wartungsarbeiten an Wärmepumpen durchführen?

Da bei einigen Modellen die Kontrolle des Kältemittelkreislaufs vorgeschrieben ist, gelten für die Wartung und Inspektion von Wärmepumpen besondere gesetzliche Richtlinien.

Damit alle gesetzlichen Spielregeln eingehalten werden und die Betreiber nicht vergessen die Inspektion von Fachpersonal durchführen zu lassen, werden oft Wartungsverträge direkt mit den Herstellern der Wärmepumpen geschlossen. Aber gerade hier liegt das Potential des neuen Geschäftsfeldes fürs Heizungshandwerk.

Viele Heizungsbauer können nach dem Einbau der Wärmepumpe und der Vermittlung des Wartungsvertrages mit dem Hersteller nämlich keine weiteren Dienstleistungen anbieten, da ihnen die nötige Qualifizierung und Zertifizierungen fehlen.

Zertifizierungen mit der Testo Akademie

Mit der Testo Akademie als Wissens- und Schulungszentrum können Heizungsbauer ihr Know-how in den Bereichen Klima- und Kältetechnik aber auch in Thermografie oder Recht vertiefen. Hierzu wird ein vielfältiges Angebot an E-Learning-Angeboten, Webinaren und Seminaren – speziell auch um sich für Wartungsarbeiten an Wärmepumpen zertifizieren zu lassen.

Der Bezug zur Praxis liegt der Akademie besonders am Herzen, daher sind möglichst viele Praxisübungen in die Weiterbildungsinhalte integriert. Die themenspezifische Fachkompetenz wird von Referenten und Spezialisten mit entsprechender Expertise auf ihrem Gebiet an die Schulungsteilnehmer weitergegeben. Die Zertifizierungen für die Wartung an Wärmepumpen ist Herr Frank Zunft verantwortlich. Als staatlich geprüfter Techniker SHK und Heizungs- und Sanitärmeister leitet er die Seminare „Kleiner Kälteschein“ Kategorie 2 und „Großer Kälteschein“ Kategorie 1.

Für wen eignet sich der Kleiner Kälteschein - Kategorie 2?

Die Mindestanforderung für den Kundendienst und Wartung einer Wärmepumpenheizung bildet der kleine Kälteschein Kategorie 2. In diesem Grundkurs zum Arbeiten an ortsfesten Kälte- und Klimaanlagen sowie Wärmepumpen mit flourierten Treibhausgasen erlernen die Teilnehmer die nötigen Grundkenntnisse zur Rückgewinnung von Kältemitteln. Nach Abschluss des Seminars mit dem Sachkundenachweis „Kategorie II ChemKlimaSchutzV“ erhalten die Teilnehmer eine Zertifizierung. Dieses Zertifikat wird nach den Richtlinien des Bundesinnungsverbandes des Deutschen Kälteanlagenbauerhandwerks (BVI) verliehen. Damit sind die Absolventen des Lehrgangs qualifiziert für die Rückgewinnung, Installation, Instandhaltung und Wartung an Wärmepumpen mit weniger als 3 Kilogramm flourierten Treibhausgasen.

Für wen eignet sich der Großer Kälteschein - Kategorie 1?

Wer auf Nummer sichergehen will, entscheidet sich für das Seminar „Großer Kälteschein“ Kategorie 1. Damit sind Absolventen qualifiziert für die Wartung, Instandsetzung, Rückgewinnung und Installation von Wärmepumpen mit mehr als 3 Kilogramm flourierten Treibhausgasen. Dieses umfasst zum Beispiel die Leckprüfung an Wärmepumpenheizungen mit Eingriff in den Kältekreislauf. Voraussetzung hierfür ist eine abgeschlossene Gesellenprüfung in einem Elektro-, Versorgungstechnik- oder Metallberuf und mindestens zwei Jahre praktische Berufserfahrung in der Kälte- und Klimatechnik.

Welche Arbeiten müssen bei der Wartung einer Wärmepumpe durchgeführt werden?

Um einen energieeffizienten Betrieb und die Langlebigkeit einer Wärmepumpenheizung aufrechtzuerhalten, müssen regelmäßige Kontrollen und Wartungsarbeiten an ihr durchgeführt werden. Die Tätigkeiten zur Wartung und Inspektion von Wärmepumpen lassen sich in zwei Bereiche aufteilen. Einen allgemeinen Teil mit Wartungs- und Überprüfungsarbeiten und einen spezifischen Teil der sich je nach Wärmepumpen-Typen speziell mit der Wärmepumpe beschäftigt.

Im Nachfolgenden wird lediglich über die allgemeinen Wartungsaufgaben an Heizungsanlagen mit Wärmepumpe aufklärt.

Mechanische Bauteile

Unabhängig vom Typen der Wärmepumpe eines Heizungssystems gibt es einen Verschleiß der mechanischen Komponenten der Anlage. Werden die Wärmepumpen zusätzlich zur Warmwasserbereitung genutzt, sind diese (zum Beispiel der Verdichter) besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Beschädigungen an mechanischen Bauteilen treten insgesamt eher seltener auf. Meist reicht eine einfache Sichtkontrolle. Diese kann auch vom Betreiber der Heizanlage mit Wärmepumpe selbst durchgeführt werden. Werden die Schäden frühzeitig erkannt, kann eine Fachkraft die entsprechenden Teile austauschen, um größeren Schäden der Heizungsanlage vorzubeugen.

Kältemittelkreislauf

Abhängig von den verwendeten Kältemitteln, unterliegen Wärmepumpen besonderen Vorschriften (z.B. der Chemikalien-Klimaschutzverordnung (ChemKlimaschutzV)). Daraus resultiert unter anderem, dass nur besonders geschultes und zertifizierte Fachpersonal Wartungsarbeiten am Kältemittelkreislauf in Wärmepumpen durchführen werden dürfen. Das Gesetz verpflichtet Betreiber zur Überprüfung des Kältemittelkreislaufs, wenn die Anlage mehr als 3 Kilogramm Kältemittel enthält, die flourierte Treibhausgase freisetzen können. Die Wartung des Kältemittelkreislaufes sieht Überprüfung auf Luft- und Blaseneinschlüsse im Kältemittel vor. Insbesondere bei der ersten Inbetriebnahme einer Heizung mit Wärmepumpe muss der Kühlmittelkreislauf evakuiert, also alle Fremdgase aus dem System entfernt werden. Dazu muss eine Vakuumpumpe an die Anlage angeschlossen und eine Vakuumsonde möglichst weit weg von der Pumpe angeschlossen werden. Dafür eignet sich der Servicezugang gut. Digitale Monteurhilfen unterstützen die Service-Fachkraft bei der Evakuierung der Anlage mit Hilfe einer integrierten Vakuummessung.

Leckageprüfung

Der Kältemittelkreislauf einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe ist die Achillesferse der Anlage und benötigt eine besondere Zuwendung. Je nach verwendetem Kühlmittel und Menge kann ein Leck im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe zur Erderwärmung beitragen der in etwa einer Fahrstrecke von 100.000 – 200.000 Kilometern mit einem Benzin-PKW entspricht. Wird eine Leckage im Kühlmittelkreislauf festgestellt, muss die Anlage unmittelbar abgestellt und der Fall einer Verwaltungsbehörde gemeldet werden. Um derartige Umweltbelastungen zu vermeiden sollte unbedingt vor der ersten Inbetriebnahme der Heizanlage mit Wärmepumpe eine Dichtigkeitsprüfung erfolgen. Wird im Laufe des Betriebes ein erhöhter Verbrauch an Kühlmittel festgestellt oder erkennbare Ölspuren sichtbar, sind dies wichtige Indizien für ein Leck im Kühlmittelkreislauf. Doch nicht nur der Kältemittelkreislauf, sondern auch wasserführende Leitungen sollten im Rahmen der jährlichen Inspektion auf Leckagen kontrolliert werden. Um die Dichtigkeitsprüfungen zu vereinfachen gibt es spezielle Monteurhilfen, die den Servicemitarbeiter bei der Dichtheitsprüfung unterstützen.

Reinigung Heizkreisfilter

Die Reinigung der Heizkreisfilter einer Wärmepumpe gehören zu den kleineren Wartungsaufgaben des Kundendienstes an Wärmepumpen. Der Heizungsinstallateur überprüft und reinigt diese gegebenenfalls.

Reinigung Verdampfer

Da die Luft-Wasser-Wärmepumpe zu der am häufigsten verbauten Wärmepumpentypen zählt, möchten wir darauf hinweisen, dass die Reinigung der Verdampfer eine notwendige Wartungsarbeit darstellt. An ihnen könne sich Kondensate ablagern, die die Leistung der gesamten Heizungsanlage beeinträchtigen und ggf. zu einem weniger effizienten Betrieb und einem erhöhten Stromverbrauch führen können.

Prüfung der Sicherheitsventile

Die Wartung und Prüfung Sicherheitsventile und Umwälzpumpen einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe gehören zu den Standardaufgaben, die bei der jährlichen Inspektion durchgeführt werden sollen.

Überprüfung Reglereinstellung und Stromaufnahme

Damit die Wärmepumpe möglichst effizient läuft sollten im Rahmen der Wartungsarbeiten die Regler-Einstellungen überprüft und eine optimale Heizkurve eingestellt werden. Das Auslesen des Fehlerspeichers und der Betriebsdaten gibt Aufschluss über Fehler im System. Digitale Monteurhilfen können Drücke der Anlage und Temperaturen genau ermitteln und Überhitzung oder Unterkühlung systemrelevanter Komponenten erfassen.

Welche Messungen sind an einer Wärmepumpe nötig?

Um sicherzustellen, dass eine Anlage funktionsfähig ist, muss sich der Techniker stets die Frage nach den entsprechenden Drücken, Temperaturen des Kältemittels und speziell nach der Überhitzung und Unterkühlung des Systems stellen. Aus diesen Parametern kann der Betriebspunkt ermittelt und eine Aussage über die Sicherheit und Effizienz einer Anlage abgeleitet werden.

• Dichtheitsprüfung (nur bei Erst-Inbetriebnahme– vor Kältemitteleinführung)

• Evakuieren (nur bei Erst-Inbetriebnahme)

• Druck / Temperatur - Überhitzung / Unterkühlung

• Leckageortung

Wichtige Parameter erfassen und bewerten

Für eine allumfassende Anlagenbewertung und eine korrekte Einregulierung einer Wärmepumpe sind exakte Messwerte und Fachwissen die Basis. Nur so ist es möglich, entscheidende Betriebszustände bzw. Parameter zu erfassen und zu evaluieren. Wichtige zu prüfende Parameter sind u. a.:

• Die Verdampferüberhitzung: für die optimale Verdampferfüllung

• Die Saugdampfüberhitzung: für einen Betrieb des Verdichters im Rahmen seines Einsatzdiagramms, um z. B. die Saugdampfkühlung der Verdichter sicherzustellen und damit eine mögliche Ölverkokung zu vermeiden.

• Die Arbeitsweise eines internen Flüssigkeits-/Saugdampf-Wärmeübertragers: um zu überprüfen, wie groß die zusätzliche Unterkühlung und die Überhitzung durch den Einsatz eines solchen Wärmeübertragers sind.

• Die sogenannte treibende Temperaturdifferenz am Wärmeübertrager: um die Effizienz der Wärmeüberträger zu verbessern oder neu zu bewerten.

Unterkühlung

Prinzipiell lässt sich die Unterkühlung des flüssigen Kältemittels vor dem Expansionsorgan am besten ermitteln. Die Berechnungen der Unterkühlung nach dem Verflüssiger oder nach dem (stehenden) Sammler sind ausschließlich für die Betrachtung von Teilabschnitten relevant. Entscheidend ist jedoch, welchen Zustand das Kältemittel vor dem Expansionsorgan hat.

Die Unterkühlung ist eine sehr wichtige Beurteilungsgröße für die Effizienz der Wärmepumpenanlage. Wenn eine zusätzliche Unterkühlung (z. B. durch einen externen Unterkühler) später im Kältemittelkreislauf vorhanden ist, müssen alle Rohrleitungskomponenten in der Flüssigkeitsleitung überprüft bzw. nachgerechnet werden.

Zum einen führt die Unterkühlung zu einem Enthalpie-Gewinn und erhöht somit die Wärmemenge, welche vom Verdampfer aufgenommen werden kann. Zum anderen ist sie notwendig, um die Druckabfälle in der Flüssigkeitsleitung ohne Vorverdampfung überwinden zu können

Überhitzung

Ebenso wie die Unterkühlung ist die Überhitzung eine der wichtigsten Kenngrößen zur Beurteilung der aktuellen Anlageneffizienz. Prinzipiell muss dabei unterschieden werden, an welcher Stelle im Kältemittelkreislauf die Berechnung der Überhitzung erfolgen soll:

• Verdampferüberhitzung

• Überhitzung in der Saugleitung

• Saugstutzen-Überhitzung

• Überhitzung im Verdichter

Wichtig bei Inbetriebnahme von Wärmepumpen

Werden sie in Betrieb genommen, bleiben die im Zuge der Inbetriebnahme getätigten Einstellungen oft über eine längere Zeit unverändert. Eine falsche oder ungenaue Überhitzungseinstellung könnte somit dem Verdichter schaden.

• Zu geringe Überhitzungswerte führen zur Auswaschung von Lagern, können zum Wicklungsschluss oder zum Aufschäumen des Öls führen.

• Zu hohe Überhitzungswerte führen u.a. zu Leistungsverlusten, zu einer stärkeren Vereisung am Verdampfer und damit zu längeren Abtauzeiten. Die Anlageneffizienz und die Ökobilanz werden deutlich schlechter, der Kunde ist unzufrieden und unnötige Serviceeinsätze sind die Folge.

Wichtig im Servicefall von Wärmepumpen

Im Servicefall ist es oft entscheidend, dass der Monteur vor allem schnell die wichtigsten Anlagenparameter erhält. Die sogenannte Monteurhilfe ist das wichtigste Messgerät für den Monteur. Allerdings ist dieses unverzichtbare Messgerät häufig mechanischen und thermischen Belastungen im Fahrzeug und auf der Baustelle ausgesetzt.

Die analoge Ausführung, also ein Manometer mit mechanischen Zeigern, ist besonders anfällig dafür, aufgrund von Belastungen ungenaue Messwerte zu liefern.

Außerdem ist es nicht möglich, entscheidende Werte wie Überhitzung und Unterkühlung direkt abzulesen. Bei der manuellen Berechnung der genannten Werte besteht immer das Risiko, dass neben dem Parallaxenfehler auch mathematische Fehler auftreten.

Anders bei der digitalen Monteurhilfe. Hier können die Drücke der Anlage und die dazugehörigen Temperaturen parallel und sehr genau für die Ermittlung der Überhitzung und Unterkühlung erfasst werden. Eine Parallaxe wie auch ein mathematischer Fehler sind unmöglich. Die Anzeigenbeleuchtung, der Abgleich des Umgebungsdruckes wie auch die Messdatenspeicherung sind nützliche Ergänzungen, damit der Serviceeinsatz schnell und effizient erfolgen kann.

Messgeräte für die Inbetriebnahme und Service an Wärmepumpen

Digitale Monteurhilfen werden allen täglichen Anforderungen gerecht – damit werden verschiedene Betriebsparameter mit nur einem Gerät erfasst. So lassen sich schnell und einfach sowohl Druck- als auch Temperaturwerte messen. Des Weiteren gewährleisten in der Regel zwei Temperatureingänge eine gleichzeitige Berechnung der Überhitzung und Unterkühlung des Systems.

Viele digitale Monteurhilfen unterstützten überdies mit Hilfe einer integrierten Vakuummessung die Evakuierung der Anlage. Die Durchführung einer temperaturkompensierten Dichtheitsprüfung ist ebenfalls möglich. Außerdem sind nahezu alle gängigen Kältemittel standardmäßig im Gerät hinterlegt. Modernere Geräte ermöglichen gar die Datenspeicherung und -auswertung am PC mittels spezieller Software oder den Ausdruck des Messprotokolls direkt vor Ort beim Kunden. Die Multifunktionalität digitaler Monteurhilfen verschafft somit erhebliche Vorteile in der Handhabung und ermöglicht dadurch ein schnelles und effizientes Arbeiten vor Ort.

Mit einer digitalen Monteurhilfe führt der Techniker schnell und sicher den Service an Wärmepumpen durch. Die Testo Kälte-App sorgt dabei für mehr Komfort bei Inbetriebnahme und Wartung.

• Hochpräzise Messungen im Handumdrehen durchführen

• Dichtheit der Wärmepumpenanlage sicherstellen

• Effizienz der Anlage prüfen und optimieren

Messgeräte für den Service rund um Wärmepumpenheizung finden Sie hier.