Download - Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS
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News aus der <strong>Wärmepumpen</strong>-Forschung<br />
19. Tagung des BFE-Forschungsprogramms<br />
«<strong>Wärmepumpen</strong> und Kälte»<br />
26. Juni 2013, HTI Burgdorf<br />
Seite 26<br />
Dimensionierung der Komponenten und des Gesamtsystems. Sämtliche Komponenten<br />
müssen speziell für den Betrieb bei kleinen Temperaturhüben ausgelegt werden [1].<br />
Zur Erreichung einer hohen Energieeffizienz sind geringe Sauggasüberhitzungen anzustreben.<br />
Bei der Verwendung von thermostatischen Standard-Expansionsventilen sind Überhitzungen<br />
im Verdampfer unter 7 K nur schwer erreichbar. Aus diesem Grund müssen Niederhub-<br />
Anlagen mit einem elektronischen Expansionsventil ausgestattet werden. Die Evaluierung des<br />
Expansionsventils darf nicht nach der Kälteleistung erfolgen, wie es in Kältetechnik-<br />
Katalogen beschrieben wird. Als Auswahlkriterium dient stattdessen der maximal zulässige<br />
Druckverlust über das Expansionsventil. Der bei voller Ventilöffnung resultierende<br />
Druckverlust Δp Exp offen darf nicht grösser sein als die Differenz zwischen Kondensations- und<br />
Verdampfungsdruck und des Druckverlustes in den Kältemittelleitungen Δp Exp<br />
(Δp Exp offen < Δp Exp , vgl. Bild 3). Für die Auslegung ist der Betriebspunkt mit der höchsten<br />
Verdampfungstemperatur und dem kleinsten Temperaturhub (grösster Massenstrom des<br />
Kältemittels und kleinstes Druckverhältnis) relevant. Dieses Auswahlkriterium führt, im<br />
Vergleich zur üblichen Auswahl gemäss Kälteleistung, zu massiv überdimensionierten<br />
Expansionsventilen [4].<br />
Eine weitere Bedingung zur Realisierung von effizienten Niederhub-Anlagen ist die Wahl<br />
eines geeigneten Kompressors. Die Verwendung von volumetrisch fördernden Kompressoren<br />
mit einem grossen internen Druckverhältnis, wie z.B. Scroll-Kompressoren, ist auf Grund der<br />
starken „Überverdichtung“ zu vermeiden.<br />
Δp V<br />
Δp Exp offen<br />
Δ p Exp Δp K<br />
Bild 3: Schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs und Bezeichnungen des<br />
Druckverlustes im Verdampfer, Kondensator, Kältemittelleitung und Expansionsventil sowie<br />
resultierender Druckverlust bei voll geöffneten Expansionsventil<br />
Die Auslegung des Verdampfers und des Kondensators erfolgt mit dem Ziel, die<br />
Temperaturdifferenz für die Wärmeübertragung klein zu halten. Dadurch können hohe<br />
Verdampfungstemperaturen und tiefe Kondensationstemperaturen erreicht werden.<br />
Die Wahl des Kältemittels spielt eine zentrale Rolle bei der Realisierung von effizienten<br />
Niederhub-Anlagen. Zur Erreichung einer hohen Energieeffizienz sind Kältemittel mit<br />
kleinen Dampf- und Flüssigkeitsdichten anzustreben, was zu hohen volumetrischen
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