News aus Wärmepumpen- Forschung und -Markt - FWS

News aus Wärmepumpen-Forschung
und -Markt
17. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen, Wärme-Kraft-Kopplung,
Kälte» 29. Juni 2011, HTI Burgdorf
Seite 122
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Ziel der vorliegenden Arbeit soll sein, einen hocheffizienten, ölfreien Turboverdichter für das
Kältemittel CO2 zur Warmwassererzeugung zu entwickeln.
Auslegung einer Referenzmaschine
Die Kompressorbaureihe wird an einen breiten Betriebsbereich angepasst, welcher sich vor
allem auf Grund der Verdampfungstemperaturen der Wärmequellen definiert (Erdsonden,
Abwasser, Umgebungsluft). Die Anforderung der Warmwassererzeugung erfordert
transkritische Zyklen mit entsprechend hohem Auslassdruckniveau. Im Referenzpunkt soll
aus Wasser mit einer Eintrittstemperatur von 10 °C (Rücklauf) mit 40 bis 200 kW
Wärmeleistung Wasser mit einer Austrittstemperatur von 60 °C (Vorlauf) mit einer
Leistungszahl (COP) von 4 produziert werden. Es sollen Wasseraustrittstemperaturen von bis
70 °C und als Wunsch auch bis zu 130 °C erreicht werden. Falls als Wärmequelle Luft dient,
sind Lufttemperaturen von -12 °C bis 35 °C zu berücksichtigen. (Siehe Tabelle 1 sowie
Abbildung 1.)
Die geforderte Lebensdauer ist auf 15 Jahre bei 4000 Betriebsstunden pro Jahr, also total
60'000 Betriebsstunden festgelegt. Einmal pro Jahr kann eine Instandhaltung und alle 5 Jahre
eine umfangreiche Wartung durchgeführt werden. Aus diesen Anforderungen an die
Wärmepumpe leitet sich das in Tab. 1 aufgeführte Pflichtenheft der Kompressorbaureihe ab:
Anforderung Wert
Referenzpunkt Wärmequelle: Sole 5 °C
Wassereintritt (Rücklauf): 10 °C
Wasseraustritt (Vorlauf): 60 °C
Wasseraustrittstemperatur 70 °C
Wärmequelle: kälteste Lufttemperatur: -12 °C
wärmste Lufttemperatur: 35 °C 1
Wärmeleistung pro Maschine 40 kW bis 200 kW (im Referenzpunkt) in marktgerechten
Abstufungen
Wirkungsgrad im Referenzpunkt: COPWP = 4.0
Teillastbetrieb Leistungsgeregelter Betrieb
Modulhersteller müssen bei Markteintritt in der Lage sein, eine CO2-Wärmepumpe mit den
entsprechenden Leistungsdaten zu bauen.
Lebensdauer 15 Jahre bei 4000 Betriebsstunden pro Jahr (total 60'000
Betriebsstunden)
Wartung/Instandhaltung - jedes Jahr max. 4 h Instandhaltung 2
- alle 5 Jahre umfangreiche Wartung
Lärm: maximal 70 dB
Erfüllung aller relevanter europäischen Normen für Wärmepumpen
Tabelle 1: Auszug aus dem Lastenheft der Kompressorbaureihe
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1
Auch bei hohen Aussentemperaturen muss Warmwasser produziert werden können.
2
Bei industriell gefertigten Wärmepumpen mit synthetischen Kältemitteln ist eine Dichtigkeitskontrolle pro Jahr
vorgeschrieben.