Ingenieure entwickeln optimierte Propan-Wärmepumpe
2023-07-13 10:54
DEUTSCHLAND: Ingenieure in Deutschland haben eine funktionsfähige Sole-Wärmepumpe mit einem vollständig hermetischen Kompressor mit einer Heizleistung von 11,4 kW und nur 146 g Propan entwickelt.
Diese geringe Kältemittelfüllung würde eine Installation innerhalb von Gebäuden ermöglichen, ohne dass umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssten. Pro Kilowatt Wärmeleistung benötigt das Gerät nur etwa ein Fünftel der Propanmenge im Vergleich zu marktüblichen Systemen.
Die Neuentwicklung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und einem Industriekonsortium im gerade abgeschlossenen Projekt LC150 (Low Charge 150g) und wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima gefördert Aktion.
Während des LC150-Projekts hat ein Team mehr als 20 verschiedene Kombinationen von Wärmetauschern und Kompressoren aufgebaut, gemessen, bewertet und optimiert.
Im Oktober letzten Jahres gab das LC150-Team bekannt, dass es einen Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf entwickelt hat, der mit nur 124 g Propan eine maximale Heizleistung von 12,8 kW und einen COP von 4,7 erreichen kann. Dabei kam jedoch ein Autokompressor zum Einsatz, der nicht für die hohen Betriebsstunden und die Lebensdauer einer Wärmepumpe ausgelegt ist. Die neueste Entwicklung nutzt einen vollhermetischen Kompressor.
„Ziel des Projekts war es, ein nahezu marktreifes Wärmepumpenmodul zu entwickeln, das das klimafreundliche Kältemittel Propan nutzt, die 150g-Grenze für den Innenbereich nicht überschreitet und dennoch ausreichend Wärme für Einfamilienhäuser liefert“, erklärt Dr. Lena Schnabel , Leiter der Abteilung Heizen und Kühlen am Fraunhofer ISE. „Dieses Ziel haben wir nun gemeinsam mit unseren Industriepartnern erreicht und ihnen die Werkzeuge an die Hand gegeben, um eine marktreife Wärmepumpe zu entwickeln.“
Für den Prototyp verwendete das Team kommerziell erhältliche Komponenten. Eine Schlüsselkomponente waren die asymmetrischen Plattenwärmetauscher, die weniger Kältemittel benötigen. Das Forschungsteam konnte den Kältemittelbedarf unter anderem durch eine Verringerung der Ölmenge im Kompressor deutlich senken. Zusätzliche Komponenten wie Sensoren wurden auf ein Minimum reduziert und die Leitungen so kurz wie möglich gehalten, um den Kältemittelbedarf zu reduzieren.
Mehrfamilien-Heizungsprojekt
Im Dezember 2022 starteten die Forscher das neue Projekt LCR290, um einfach umsetzbare und breit einsetzbare Lösungen für den Ersatz von Gas- und Ölheizungen in Mehrfamilienhäusern zu entwickeln.
Ziel der Projektpartner ist die Entwicklung von Wärmepumpenlösungen für Fußbodenheizungen, Zentralheizungsanlagen im Innenbereich sowie Wärmepumpen höherer Leistungsklassen für die Außenaufstellung.
Für die Fußbodenheizung werden die Projektpartner auf Basis der Ergebnisse des LC150-Projekts geeignete Speicher- und Quellkonzepte, Lösungen für die Anbindung an das Wasser- und Quellsystem sowie adäquate Regelungsansätze entwickeln.
Das Budget des neuen Gemeinschaftsprojekts beträgt 7 Mio. Euro. Wie das Projekt LC150 wird auch dieses Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Das LC290-Projekt läuft bis zum 30. Juni 2025.
Abdruck"Kühlposten"
