{"id":85964,"date":"2022-10-15T02:32:00","date_gmt":"2022-10-15T00:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=85964"},"modified":"2022-10-14T15:35:06","modified_gmt":"2022-10-14T13:35:06","slug":"effizienzrekord-fuer-waermepumpen-kaeltekreis-mit-propan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/effizienzrekord-fuer-waermepumpen-kaeltekreis-mit-propan\/","title":{"rendered":"Effizienzrekord f\u00fcr W\u00e4rmepumpen-K\u00e4ltekreis mit Propan"},"content":{"rendered":"\n

W\u00e4rmepumpen-Hersteller arbeiten derzeit sowohl an Kostensenkungen als auch an nachhaltigen K\u00e4ltemitteln f\u00fcr ihre Ger\u00e4te. <\/p>\n\n\n\n

Im Projekt LC150 (\u00bblow charge 150 g\u00ab) entwickeln das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE und ein Konsortium aus W\u00e4rmepumpenherstellern einen standardisierten und k\u00e4ltemittelreduzierten Propan-K\u00e4ltekreis. Dem Team gelang nun ein Effizienzrekord: mit nur 124 Gramm Propan wurde eine Heizleistung von 12,8 Kilowatt erreicht. Daraus ergibt sich eine spezifische K\u00e4ltemittelf\u00fcllmenge von ca.10g\/kW. <\/p>\n\n\n

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\u00a9 Fraunhofer ISE | Ziel des Projekts LC 150 ist es, eine spezifische F\u00fcllmenge von 15- 30 Gramm Propan pro kW K\u00e4lteleistung zu erreichen. Der nun erreichte Rekordwert liegt sogar darunter.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Seit Oktober 2021 baut das Projektteam des Fraunhofer ISE Prototypen f\u00fcr Sole-W\u00e4rmepumpen, wobei die einzelnen Komponenten (Verdampfer, Verdichter, Kondensator, W\u00e4rme\u00fcbertrager und Expansionsventil) in verschiedenen Konstellationen zusammengesetzt werden. Diese werden an Testst\u00e4nden f\u00fcr jeweils zwei Wochen 24 Stunden am Tag vermessen, wobei pro Prototyp zwischen 30 und 150 Betriebspunkte angefahren und die Messwerte von 26 Sensoren aufgezeichnet werden. Auf der Suche nach der idealen W\u00e4rmepumpe wurden bisher 26 Prototypen aufgebaut, von denen 14 bereits die komplette Messmatrix durchlaufen haben.<\/p>\n\n\n\n

5 Feuerzeuge f\u00fcr 1 Kilowatt Heizleistung<\/h5>\n\n\n\n

Die beste Komponenten-Konstellation erreichte mit nur 124 Gramm Propan eine maximale Heizleistung von 12,8 Kilowatt und eine Effizienz von 4,7 (Verh\u00e4ltnis der erzeugten W\u00e4rme zum eingesetzten Strom). Das hei\u00dft, dass die notwendige K\u00e4ltemittelmenge pro Kilowatt Heizleistung bei nur 9,7 Gramm Propan lag. \u00bbDas entspricht etwa der Propan-Menge in f\u00fcnf Feuerzeugen\u00ab, vergleicht Projektmanager Clemens Dankwerth vom Fraunhofer ISE. Das Ziel des Projekts, die spezifische K\u00e4ltemittelmenge auf 15- 30 Gramm\/Kilowatt zu reduzieren, ist damit deutlich \u00fcbertroffen. Handels\u00fcbliche W\u00e4rmepumpen liegen bei etwa 60 Gramm Propan pro Kilowatt. Propan zeichnet sich durch sehr gute thermodynamische Eigenschaften und ein geringes Treibhausgaspotenzial aus. Da es aber brennbar ist, wird eine m\u00f6glichst geringe Propanmenge angestrebt.<\/p>\n\n\n\n

Der Rekord-K\u00e4ltekreis ist in dieser Form allerdings noch nicht f\u00fcr eine Markteinf\u00fchrung reif, da ein halbhermetischer Automobil-Verdichter eingesetzt wurde. Dieser ben\u00f6tigt dank seiner hohen Drehgeschwindigkeit und der geringen \u00d6lmenge weniger K\u00e4ltemittel bei h\u00f6herer Leistung. Die Verdichter aus der Automobilbranche sind bisher nicht auf die hohen Betriebsstunden einer 20 Jahre laufenden W\u00e4rmepumpe ausgelegt. \u00bbDer Hersteller arbeitet aber bereits an vollhermetischen Verdichtern mit l\u00e4ngerer Lebenszeit\u00ab, blickt Clemens Dankwerth voraus. Die finale Ausf\u00fchrung des Rekordk\u00e4ltekreises w\u00fcrde mit etwas mehr K\u00e4ltemittel und einem etwas gr\u00f6\u00dferen W\u00e4rme\u00fcbertrager umgesetzt, um ein ausgewogeneres System zu erreichen. Die Ziele des Projekts LC 150 \u2013 ein K\u00e4ltekreis mit 8 bis 10 Kilowatt Leistung bei einer maximalen F\u00fcllmenge von 150 Gramm K\u00e4ltemittel \u2013 seien damit auch unter realen Einsatzbedingungen erreichbar, ist sich das Forschungsteam sicher.<\/p>\n\n\n\n

Auch der bisher zweitbeste K\u00e4ltekreis im Testprogramm erf\u00fcllte mit einer F\u00fcllmenge von 164 Gramm Propan bei einer Effizienz von 4,8 und einer Heizleistung von 8,1 Kilowatt die Zielvorgaben des Projekts. Hier kam ein herk\u00f6mmlicher vollhermetischer Verdichter zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n

Optimierung weiterer W\u00e4rmepumpen-Komponenten<\/h5>\n\n\n\n

Neben dem Verdichter arbeitet das Forschungsteam an weiteren Stellschrauben, um die K\u00e4ltemittelmenge zu senken: das innere Volumen der W\u00e4rme\u00fcbertrager und die ben\u00f6tige \u00d6lmenge wurden reduziert, auch Zusatzbauteile wie Sensoren wurden auf das N\u00f6tigste beschr\u00e4nkt. Die Rohrleitungen wurden so kurz wie m\u00f6glich gehalten, um die inneren Volumina zu reduzieren.<\/p>\n\n\n\n

Das vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gef\u00f6rderte Projekt l\u00e4uft noch bis M\u00e4rz 2023. Aus der in den Kreuztests gewonnenen Datenbasis wollen die Forscherinnen und Forscher methodische Zusammenh\u00e4nge ableiten, damit k\u00e4ltemittelreduzierte W\u00e4rmepumpen zuk\u00fcnftig mit weniger Aufwand ausgelegt werden k\u00f6nnen. Die Polytechnische Universit\u00e4t von Valencia entwickelt daf\u00fcr mit ihrer Software IMST-Art ein Werkzeug f\u00fcr simulative Voraussagen. W\u00e4hrend der Messkampagne werden die Simulationsergebnisse mit den tats\u00e4chlichen Messwerten abgeglichen und die Software so laufend verbessert. Auch die Industriepartner des LC150- Projektkonsortiums k\u00f6nnen auf Ergebnisse der Messkampagne zugreifen, um diese nach ihren eigenen Vorgaben auszuwerten.<\/p>\n\n\n\n

Auf der internationalen Weltleitmesse der K\u00e4ltetechnik Chillventa 2022 zeigt das Fraunhofer ISE an seinem Stand (Halle 4A\/Stand 306) einen K\u00e4ltekreis aus dem \u00bbLC150\u00ab- Projekt. Weitere Themen sind das aktuelle Monitoring-Projekt zu W\u00e4rmepumpen in Bestandsgeb\u00e4uden sowie effiziente Gro\u00dfw\u00e4rmepumpen f\u00fcr die Industrie.<\/p>\n\n\n\n