Scrollverdichter Wärmepumpe 2026: Funktion, Vergleich, Hersteller

Was unterscheidet den Scrollverdichter von anderen Verdichtern?

Der Scrollverdichter verdichtet kontinuierlich mit 2 Spiralen, der Rollkolben mit einem kreisenden Kolben im Zylinder und der Hubkolben mit einem auf- und abgehenden Kolben. Alle 3 Bauarten sind Verdrängerverdichter. Sie schließen Gas in einem Raum ein und verkleinern diesen Raum. In Heizungswärmepumpen für Einfamilienhäuser sind heute vor allem Scroll- und Rollkolbenverdichter verbreitet. Die Tabelle fasst die Unterschiede zusammen.

Kurz eingeordnet: Der Scrollverdichter hat seine Stärke im mittleren und oberen Leistungsbereich. Laut einem Fachbetrieb werden bis rund 10 kW Rollkolben- und Scrollverdichter eingesetzt, bis rund 300 kW vor allem Scrollverdichter. Der Hersteller Danfoss nennt Hubkolbenverdichter „die klassische und besonders robuste Lösung“. Den Scroll nennt er „die moderne und immer häufiger verwendete Variante“. Mehr zu allen Bauarten zeigt der Überblick zum Verdichter der Wärmepumpe.

Wie funktioniert ein Scrollverdichter?

Ein Scrollverdichter schließt Kältemitteldampf zwischen 2 Spiralen ein und schiebt ihn in immer kleineren Kammern zur Mitte. Eine Spirale ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Die zweite Spirale kreist exzentrisch, dreht sich also nicht um sich selbst. Dadurch entstehen sichelförmige Gaskammern. Der Ablauf hat 4 Phasen:

1. Ansaugen: Gasförmiges Kältemittel strömt am äußeren Rand zwischen die Spiralen.

2. Einschließen: Die Kreisbewegung schließt die äußeren Kammern.

3. Verdichten: Die Kammern wandern nach innen und werden kleiner, Druck und Temperatur steigen.

4. Ausstoßen: Das heiße Gas verlässt den Verdichter durch eine Öffnung in der Mitte.

Mehrere Kammern arbeiten gleichzeitig in unterschiedlichen Phasen. Deshalb strömt das Gas fast ohne Druckstöße. In Wärmepumpen sind Motor und Spiralen meist vollhermetisch in einem verschweißten Gehäuse eingeschlossen. Das Prinzip ist alt: Léon Creux patentierte es 1905. Erst präzise Fertigung machte Serien möglich. Hitachi baute 1983 den ersten hermetischen Scroll in ein Klimagerät ein. Copeland folgte 1987 mit Scrollverdichtern für Klimageräte und Wärmepumpen in den USA.

Warum verträgt ein Scrollverdichter Flüssigkeit besser?

Ein Scrollverdichter verträgt kleine Mengen flüssiges Kältemittel besser, weil sich die Spiralen bei Überlast voneinander lösen können. Copeland nennt das Compliance, also die Fähigkeit, sich unter abnormalen Bedingungen zu trennen. Flüssigkeit kann dann entweichen, statt die Mechanik zu beschädigen. Das hilft beim Abtauen, wenn sich die Strömung im Kältekreis umkehrt. Laut Copeland-Anwendungsrichtlinie verdünnt zu viel Flüssigkeit aber das Öl. Ein passend ausgelegter Kältekreis bleibt deshalb Pflicht.

Was bedeutet das feste Volumenverhältnis?

Ein Scrollverdichter verdichtet immer im gleichen eingebauten Verhältnis, unabhängig vom aktuellen Druck im Heizsystem. Passt der Druck im Verflüssiger nicht dazu, verdichtet er zu stark oder zu schwach. Der Verflüssiger ist der Wärmeübertrager, der die Wärme an das Heizwasser abgibt. Beides kostet Wirkungsgrad. Danfoss baut deshalb Zwischenauslassventile (IDV) ein. Sie öffnen, wenn das Druckverhältnis im Betrieb unter dem eingebauten Verhältnis liegt, und lassen das Gas früher austreten. Das vermeidet unnötige Verdichtung im Teillastbetrieb, also wenn die Wärmepumpe nicht volle Leistung braucht.

Ist ein Scrollverdichter effizienter als ein Rollkolbenverdichter?

Ein Scrollverdichter ist nicht grundsätzlich effizienter als ein Rollkolbenverdichter, im kleinen Leistungsbereich liegt der Rollkolben teils vorn. Die verbreitete Angabe „10 bis 20 % effizienter“ findet sich bereits in einem Fachartikel von Wolfgang Zaremski (Copeland), erschienen 1998 in der Zeitschrift DIE KÄLTE & Klimatechnik. Dort heißt es: „Dieser Wert liegt um ca. 10 bis 20 % über dem COP-Wert eines vergleichbaren Hubkolbenverdichters.“ Der Vergleich betraf also Hubkolben, nicht Rollkolben. Er bezog sich auf die Kälteleistungszahl unter US-Normbedingungen (ARI). Die Leistungszahl COP gibt an, wie viel Wärme oder Kälte pro Kilowattstunde Strom entsteht.

Eine Studie auf der Purdue-Verdichterkonferenz 2021 verglich beide Bauarten in US-Wärmepumpen. Die Autorinnen und Autoren Li, Carow, Bacellar und Martin maßen folgende Unterschiede beim isentropen Wirkungsgrad, also der Güte der Verdichtung, und bei der Saisoneffizienz des Gesamtsystems:

Kurz eingeordnet: Im Heizbetrieb lag der Rollkolben in beiden Klassen vorn, beim Kühlen von 17,6 kW der Scroll. In der Saisoneffizienz lag das System mit Rollkolben in beiden Klassen vorn, bei 17,6 kW nur knapp. HSPF ist eine US-Kennzahl für die Heizeffizienz über die Saison. Die Messung betrifft US-Geräte mit Kältemitteln der R410A-Klasse. Für Hausbesitzende heißt das: Die Verdichterbauart allein entscheidet nicht über die Effizienz. Wichtiger sind der Wert im Datenblatt (SCOP) und eine passende Auslegung.

Was bringt ein Inverter-Scrollverdichter?

Ein Inverter-Scrollverdichter passt seine Drehzahl stufenlos an den Wärmebedarf an und startet dadurch seltener. Ein Frequenzumrichter, der Inverter, regelt die Motordrehzahl. Die Copeland-Baureihe XHV arbeitet laut Anwendungsrichtlinie mit 900 bis 7.200 Umdrehungen pro Minute, das entspricht 15 bis 120 Hz. Die neueren R290-Modelle YHV laufen mit 1.100 bis 7.200 Umdrehungen. Als Antrieb dienen bürstenlose Permanentmagnetmotoren.

Weniger Starts schonen den Verdichter. Copeland empfiehlt höchstens 10 Starts pro Stunde. Zusätzlich braucht jede Anlage eine Mindestlaufzeit, damit das Öl in den Verdichter zurückfließt. Häufiges Ein- und Ausschalten nennt die Fachwelt Takten. Wie die Drehzahlregelung im Gesamtsystem wirkt, erklärt der Beitrag Inverter-Wärmepumpe.

Was ist ein Scrollverdichter mit Dampfeinspritzung (EVI)?

Ein Scrollverdichter mit Dampfeinspritzung (EVI, Enhanced Vapor Injection) erhält zusätzlich Kältemitteldampf mit mittlerem Druck in die Spiralen und liefert so bei Kälte mehr Heizleistung. Dafür wird das flüssige Kältemittel nach dem Verflüssiger geteilt. Ein kleiner Teilstrom entspannt in einem zusätzlichen Wärmeübertrager, dem Economizer. Er kühlt dabei den Hauptstrom weiter ab. Der verdampfte Teilstrom wird laut Copeland-Fachartikel „bei Mitteldruck in den Scrollverdichter eingespritzt“.

Die Dampfeinspritzung hat 3 Wirkungen:

• Mehr Heizleistung: Durch den Verdichter strömt mehr Kältemittel.
• Bessere Leistungszahl: Der stärker unterkühlte Hauptstrom nimmt im Verdampfer mehr Wärme auf, und der eingespritzte Teilstrom muss nur ab Mitteldruck verdichtet werden.
• Kühleres Heißgas: Die Temperatur am Auslass sinkt, das schützt Öl und Motor.

Eine Studie von Wang und Kollegen (2009) mit R410A ermittelte bei −17,8 °C Außentemperatur rund 30 % mehr Heizleistung und 20 % mehr COP. Diese Werte gelten für die untersuchte Anlage und lassen sich nicht auf jedes Gerät übertragen. Für Wärmepumpen im Altbau ist EVI interessant, weil dort an kalten Tagen hohe Vorlauftemperaturen nötig sind. Copeland-Fachautoren nannten schon 2005 Vorlauftemperaturen von 65 °C für modernisierte Wohngebäude als mit EVI erreichbar. Mitsubishi Electric nutzt mit „Flash Injection“ ein verwandtes Einspritzprinzip.

Gibt es Scrollverdichter für Propan (R290)?

Ja, Copeland und Danfoss bieten Scrollverdichter für Propan (R290) vom Einfamilienhaus bis zur Gewerbeanlage an. Propan ist ein natürliches Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial (GWP) von 0,02. R32 liegt bei 675, R410A bei 2.088. Die folgende Übersicht zeigt aktuelle R290-Baureihen nach Herstellerangaben.

Kurz eingeordnet: Für Einfamilienhäuser sind vor allem die Inverter-Modelle bis 20 kW relevant. Die größeren Baureihen zielen auf Mehrfamilienhäuser und Gewerbe. Danfoss gibt für Mehrkreis-Systeme mit VZN Wassertemperaturen bis 80 °C an.

R290 ist brennbar und gehört zur Sicherheitsklasse A3. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) beschreibt deshalb Schutzbereiche um das Außengerät ohne Zündquellen. Die Abstände legt der jeweilige Gerätehersteller fest. Die EU-F-Gase-Verordnung 2024/573 beschleunigt den Wechsel. Monoblock- und Split-Luft-Wasser-Wärmepumpen bis 12 kW mit einem GWP ab 150 dürfen ab 01.01.2027 nicht mehr neu in Verkehr kommen. Ausnahmen gelten nur aus Sicherheitsgründen. Bestandsgeräte dürfen weiterlaufen. Welche Kältemittel infrage kommen, erklärt der Beitrag natürliche Kältemittel.

Wie laut ist ein Scrollverdichter?

Ein moderner Low-Sound-Scrollverdichter erreicht laut Copeland 55 dB(A) in 1 Meter Abstand, rund 10 dB(A) weniger als Standardmodelle. Eine Pegelminderung um 10 dB empfinden Menschen etwa als halbe Lautstärke. Das bestätigt das Verkehrsministerium Baden-Württemberg. Der Wert gilt für den Verdichter allein, nicht für die ganze Wärmepumpe. Er ist deshalb nicht mit dem Schallleistungspegel im Gerätedatenblatt vergleichbar.

Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen bestimmt meist nicht der Verdichter das Gesamtgeräusch. Das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) stellt fest: „Den größten Anteil am Gesamtgeräusch hat in der überwiegenden Anzahl der Fälle der Ventilator“. Der Verdichter trägt vor allem 2 Anteile bei:

• Tonale Geräusche: Einzeltöne bei Vielfachen der Verdichterdrehzahl.
• Körperschall: Schwingungen, die über Fundament und Leitungen ins Gebäude wandern.

Laut Copeland steigt der Verdichterschall mit Drehzahl, Baugröße und Druckverhältnis. Ein Inverter-Verdichter ist deshalb im Teillastbetrieb in der Regel leiser als bei Volllast. Der BWP empfiehlt, Wärmepumpen möglichst gut vom Untergrund zu entkoppeln. Grenzwerte und Abstände nennt der Beitrag Wärmepumpe Lautstärke.

Wie lange hält ein Scrollverdichter?

Für Scrollverdichter haben wir keine belastbare Angabe in Betriebsstunden gefunden, die VDI 2067 setzt für Wärmepumpen insgesamt 15 bis 20 Jahre rechnerische Nutzungsdauer an. Die Richtlinie VDI 2067 Blatt 1 (Ausgabe 09/2012) dient zur Wirtschaftlichkeitsberechnung. Die oft genannten 70.000 bis 80.000 Betriebsstunden haben wir bei keinem Hersteller und keinem Institut gefunden. Die Lebensdauer des Verdichters hängt vor allem von 3 Faktoren ab:

1. Starthäufigkeit: Copeland empfiehlt höchstens 10 Starts pro Stunde.

2. Ölrückführung: Zu kurze Laufzeiten lassen Öl im Kältekreis zurück.

3. Flüssigkeitsrückfluss: Dauerhaft zu viel flüssiges Kältemittel verdünnt das Öl.

Alle 3 Faktoren hängen von Auslegung und Regelung der gesamten Wärmepumpe ab. Garantien und Erfahrungswerte vergleicht der Beitrag Lebensdauer Wärmepumpe.

Welche Hersteller bauen Scrollverdichter?

Zu den großen Herstellern von Scrollverdichtern für Wärmepumpen gehören Copeland, Danfoss, Mitsubishi Electric und Hitachi. Sie liefern den Verdichter als Bauteil, das andere Firmen in ihre Wärmepumpen einbauen können. 4 Hersteller im Überblick:

• Copeland: Früher Teil von Emerson Climate Technologies. Laut eigener Angabe sind über 150 Millionen Copeland-Scrollverdichter installiert.
• Danfoss: Baureihen wie VZH mit Inverter und Zwischenauslassventilen sowie VZN für R290.
• Mitsubishi Electric: Fertigt Scroll- und Rollkolbenverdichter. Das Werk in Thailand erweiterte die Scroll-Kapazität ab Oktober 2022 von 745.000 auf 870.000 Stück pro Jahr.
• Hitachi: Pionier der hermetischen Scroll-Bauweise, Markteinführung im Klimagerät 1983.

Welche Wärmepumpen nutzen einen Scrollverdichter?

Scrollverdichter stecken in Luft-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen und überwiegen laut Faustregel aus der Praxis oberhalb von rund 10 kW, kleinere Geräte nutzen oft auch Rollkolben. Eine feste Regel gibt es nicht. Viele Hersteller nennen die Bauart nicht einmal im Datenblatt. NIBE nennt für die S2125 etwa die Invertertechnik, aber nicht die Verdichterbauart. So finden Sie die Bauart heraus:

1. Technische Unterlagen prüfen: Die Installationsanleitung enthält oft eine Ersatzteilliste mit Verdichtertyp.

2. Fachbetrieb fragen: Lassen Sie sich Verdichterhersteller und Baureihe ins Angebot schreiben.

3. Typenschild ablesen lassen: Bei der Wartung kann der Fachbetrieb die Bezeichnung am Verdichter notieren, etwa „YHV“ bei Copeland oder „VZH“ bei Danfoss.

Für die Kaufentscheidung zählen am Ende SCOP, Schallleistung, Einsatzgrenzen und Service. Wie Verdichter ausfallen und was ein Tausch bedeutet, zeigt der Beitrag Verdichter Wärmepumpe.

Häufige Fragen zum Scrollverdichter in der Wärmepumpe

Ist ein Scrollverdichter besser als ein Rollkolbenverdichter?

Nein, keine der beiden Bauarten ist grundsätzlich besser. Der Scroll punktet bei größeren Leistungen und verträgt Flüssigkeit besser. Der Rollkolben war in einer Purdue-Studie von 2021 bei 8,8 kW im Heizbetrieb effizienter.

Ist ein Klacken beim Start des Scrollverdichters normal?

Ein kurzes metallisches Geräusch beim Anlaufen ist laut einem Fachbetrieb normal. Es entsteht, wenn sich die Spiralen beim Start kurz berühren. Die Einschätzung stammt aus der Praxis, nicht aus einer Herstellerangabe. Hält das Geräusch an oder wird es lauter, sollte ein Fachbetrieb den Verdichter prüfen.

Funktioniert ein Scrollverdichter auch bei −20 °C?

Ja, sofern die Wärmepumpe dafür freigegeben ist: Scrollverdichter mit Dampfeinspritzung sind für tiefe Außentemperaturen ausgelegt. Die Einspritzung hebt die Heizleistung bei Kälte deutlich an. Die genauen Einsatzgrenzen stehen im Datenblatt der jeweiligen Wärmepumpe.

Braucht ein Scrollverdichter eine eigene Wartung?

Nein, ein vollhermetischer Scrollverdichter braucht keine eigene Wartung. Er ist verschweißt und lässt sich nicht öffnen. Gewartet wird die Wärmepumpe als Ganzes, inklusive Kältekreis und Regelung.