Freie Strömung

Sensorik

Strömungsmessung – Widerstandsfähige kompakte Luftstromsensoren überwachen die Luftzufuhr von Wärmepumpen. Die wartungsfreien Sensoren in Schutzart IP67 funktionieren ohne mechanisch bewegte Teile und ertragen Temperaturen von –20 bis +70 Grad Celsius.

31. August 2011

Ein sinnvoller Ansatz zur Senkung der Energiekosten ist der Einsatz von Wärmepumpen zur Heizung von Gebäuden. Wärmepumpenheizungen arbeiten im Grunde wie nach außen gekehrte Kühlschränke: Sie entnehmen der Umwelt, das heißt der umgebenden Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich, Wärmeenergie und erwärmen damit das Innere eines Gebäudes sowie das Brauchwasser. Bei einer Luftwärmepumpe wird dazu in der Praxis ein gasförmiges Kältemittel mit einem Kompressor verdichtet und einem Wärmeübertrager zugeführt, wo es unter Wärmeabgabe kondensiert und dabei das Wasser für das Heizungssystem erwärmt. Anschließend wird das flüssige abgekühlte Kältemittel durch Druckabfall über ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr entspannt.

Dabei verdampft das Kältemittel in einem zweiten Wärmeübertrager und entzieht dabei der Umgebungsluft Wärme. Das Kältemittel gelangt erneut in den Kompressor, und der Kreislauf schließt sich. Mit einer Wärmepumpe lassen sich Häuser ganzjährig beheizen und mit Warmwasser versorgen. Selbst bei Außentemperaturen von –20 Grad Celsius lässt sich damit das in einem separaten Speicher untergebrachte Brauchwasser auf über 60 Grad Celsius erhitzen und eine Heizungsvorlauftemperatur von 30 bis 35 Grad erreichen. Neben der Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen bieten solche Anlagen auch erhebliche Betriebskostenersparnisse und machen Platz im Haus frei: Die Wärmepumpe wird im Freien installiert, und bei Neuinstallationen sind keine zusätzlichen Heizkörper erforderlich.

Ungestörte Luftzufuhr

Mit entscheidend für die Funktion von Wärmepumpenheizungen ist die ungestörte Zufuhr von Umgebungsluft, der die Wärmeenergie entzogen werden soll. Die Ansaugeinheit ist dabei extremen Umweltbedingungen ausgesetzt, schließlich kann es je nach Jahreszeit zu starken Temperaturschwankungen kommen, zudem kann das Gehäuse im Winter durch Eisablagerungen zufrieren. Weitere Hindernisse für den Luftstrom entstehen beispielsweise durch Laub. Um die Luftzufuhr zu sichern, ist deshalb an dieser Stelle ein Überwachungssystem erforderlich. Der im mecklenburgischen Metelsdorf ansässige Wärmepumpenhersteller Libind verwendet hier als Strömungswächter einen widerstandsfähigen, kompakten Luftstromsensor der Baureihe LG 518 des Sensortechnik-Spezialisten EGE-Elektronik aus Gettorf in Schleswig-Holstein. Die Sensoren in Schutzart IP67 funktionieren ohne mechanisch bewegte Teile und ertragen Temperaturen zwischen –20 und +70 Grad Celsius. Dies minimiert den Verschleiß und ermöglicht eine zuverlässige, wartungsfreie Überwachung, da sich die Geräte nicht zusetzen.

Eine LED-Anzeige am Gerät sowie der PNP-Schalteingang zeigen an, ob genügend Luft fließt. Wenn der Luftstrom behindert wird, aktiviert die übergeordnete Steuerung bei entsprechenden Umgebungstemperaturen eine Abtauautomatik. Dabei fließt erwärmtes Kühlmittel durch den außen liegenden Wärmetauscher, sodass störendes Eis abtaut. Falls dies die Störung nicht beseitigt, wird eine Alarmmeldung ausgegeben und das Wartungspersonal benachrichtigt.

Robustes Messprinzip

Die EGE-Luftstromsensoren arbeiten nach dem thermodynamischen Prinzip. Dabei wird der Messfühler gegenüber dem Strömungsmedium, in das er hineinragt, um einige Grad Celsius aufgeheizt. Fließt das Medium, wird die in dem Fühler erzeugte Wärme abgeführt, und die Temperatur am Fühler sinkt. Aus der Temperaturdifferenz zum Medium kann der Strömungszustand abgeleitet werden.

Beim Einsatz zur Überwachung der Luftzufuhr bei Wärmepumpen haben sich die EGE-Sensoren bisher bestens bewährt, bestätigt Libind-Geschäftsführer Gereon Jörn, und ergänzt: »Da die widerstandsfähigen Sensoren sowohl sehr hohen als auch sehr niedrigen Temperaturen gewachsen sind, stellt auch der Einsatz im Freien kein Problem dar.«

Erschienen in Ausgabe: 06/2011