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 28<br />
Der realisierte Prototyp wurde mit einem handelsüblichen halbhermetischen Hubkolbenkompressor<br />
ausgestattet. Hubkolbenkompressoren weisen im Vergleich zu Scroll-<br />
Kompressoren ein kleines internes Druckverhältnis auf.<br />
Der Verdampfer und Kondensator sind als handelsüblicher Plattenkondensator ausgeführt.<br />
Die Auslegung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner (BMS-<br />
Energietechnik, R. Meister) mit dem Ziel, die Temperaturdifferenz für die Wärmeübertragung<br />
klein zu halten („thermisch lange“, d.h. schlanke und hohe Plattenwärmeübertrager).<br />
Die Niederhub-Anlage mit Hubkolbenkompressor wird mit dem Kältemittel Propan (R 290)<br />
betrieben. Propan besitzt kein Ozon-Abbaupotenzial (ODP), ein vernachlässigbares<br />
Treibhauspotenzial (GWP) und ist unkritisch in Verbindung mit üblichen Metallen. Die<br />
Dampf- und Flüssigkeitsdichten von Propan sind klein, was zu hohen volumetrischen<br />
Kälteleistungen führt. Weiter weist Propan sehr gute thermodynamische Eigenschaften auf<br />
[5].<br />
Niederhub-Anlage mit Turbokompressor<br />
Im HSLU-Forschungsprojekt „Hocheffiziente <strong>Wärmepumpen</strong>- und Kältesysteme“ wurden<br />
wichtige Erkenntnisse bezüglich Auslegung und Betrieb von effizienten <strong>Wärmepumpen</strong> und<br />
Klimakälteanlagen für kleine Temperaturhübe gewonnen. Es zeigte sich, dass zurzeit keine<br />
geeigneten Kompressoren für den Betrieb bei kleinen Temperaturhüben bzw. kleinen<br />
Druckverhältnissen auf dem Markt erhältlich sind. Eine Ausnahme bilden<br />
Turbokompressoren, welche neben der guten Eignung für kleine Temperaturhübe weitere<br />
Vorteile für den Einsatz in <strong>Wärmepumpen</strong> und Klimakälteanlagen aufweisen. Heutige<br />
<strong>Wärmepumpen</strong> und Klimakälteanlagen werden meistens mit Scroll- oder<br />
Hubkolbenkompressoren betrieben. Die Schmierung solcher Kompressoren erfolgt mittels Öl.<br />
Im Betrieb solcher Kompressoren mit kleinen Temperaturhüben und den damit verbundenen<br />
tiefen Heissgastemperaturen können Probleme mit der Ölschmierung auftreten. Turbokompressoren<br />
können hingegen ölfrei realisiert werden. Weiter weisen Turbokompressoren<br />
aufgrund der hohen Leistungsdichte kleinere geometrische Baugrössen auf als herkömmliche<br />
Kompressoren. Auf dem Markt sind bereits <strong>Wärmepumpen</strong> und Klimakälteanlagen mit<br />
Turbokompressoren erhältlich, jedoch nur für grössere Heizleistungen (über ca. 150 kW).<br />
Um die Entwicklung von Niederhub-Anlagen voranzutreiben, wurde in enger<br />
Zusammenarbeit mit der Celeroton AG, Zürich, und der ETH Zürich (Prof. Dr. H.<br />
Leibundgut) ein Prototyp einer Niederhub-Anlage mit Turbokompressor realisiert. Die<br />
Celeroton AG entwickelte und realisierte den entsprechenden Radial-Turbokompressor für<br />
kleine thermische Heizleistungen (ca. 10 kW) und kleine Druckverhältnisse. Die elektrische<br />
Leistungsaufnahme des realisierten Turbokompressors liegt unter 1.5 kW.<br />
Basierend auf den im vorhergehenden HSLU-Forschungsprojekt „Hocheffiziente<br />
<strong>Wärmepumpen</strong>- und Kältesysteme“ gewonnenen Erkenntnissen erfolgte die Auslegung und<br />
Realisierung der Komponenten der Niederhub-Anlage. Zur Erreichung einer hohen
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