News aus Wärmepumpen- Forschung und -Markt - FWS
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<strong>News</strong> <strong>aus</strong> <strong>Wärmepumpen</strong>-<strong>Forschung</strong><br />
<strong>und</strong> -<strong>Markt</strong><br />
17. Tagung des BFE-<strong>Forschung</strong>sprogramms<br />
«<strong>Wärmepumpen</strong>, Wärme-Kraft-Kopplung,<br />
Kälte» 29. Juni 2011, HTI Burgdorf<br />
Seite 124<br />
�<br />
einem grossen Bereich skaliert werden. Es werden Umrichter- <strong>und</strong> Elektromotoreffizienzien<br />
von je über 95% erwartet. Verdichterdimensionierungen zeigen, dass bei den zu erwartenden<br />
Volumenströmen die Laufraddurchmesser bei weniger als 35 mm <strong>und</strong> dadurch die Drehzahlen<br />
bei über 100‘000 U/min liegen werden. Die Auslegung wurde für Impeller mit Deckscheibe<br />
durchgeführt, der Verdichter ist mehrstufig, um den ganzen Betriebsbereich mit <strong>aus</strong>reichender<br />
Effizienz abzudecken. Die Geschwindigkeiten im Verdichter bleiben dabei selbst im<br />
Betriebspunkt mit dem grössten Hub unter der lokalen Schallgeschwindigkeit des Mediums.<br />
Bild 2: Prognostizierte isentrope Stufenwirkungsgrade (total-total, z-Achse) in Abhängigkeit<br />
der Machzahl (x-Achse) <strong>und</strong> der Lieferzahl (y-Achse) unter Berücksichtigung der<br />
Leckageströme am Laufrad.<br />
Durch die Skalierung zu sehr kleinen Dimensionen der an sich gut bekannten<br />
Radialverdichter sind Oberflächen- bzw. Grenzflächeneffekte zu erwarten, welche die<br />
Schluckfähigkeit des Laufrads negativ beeinflussen könnten, sowie Leckageströmungen,<br />
welche ebenfalls zu verringertem Wirkungsgrad führen. F<strong>und</strong>amentale Daten über<br />
Skalierungseffekte fehlen zurzeit <strong>und</strong> sollen im Rahmen dieser Entwicklung erarbeitet<br />
werden. Der mit Leckageströmen korrigierte isentrope Verdichterwirkungsgrad beläuft sich<br />
nach konservativen Abschätzungen mit den üblichen Werkzeugen auf etwa 75%. Damit sollte<br />
der Bau eines Verdichters möglich sein, welcher in einer CO2-Wärmepumpe einen COP von<br />
über 4 erlaubt.<br />
Zur Verifizierung der Machbarkeit bzw. der theoretischen Auslegung wird ein<br />
semihermetischer Radialverdichter aufgebaut. Ein Fertigungsmuster eines Laufrads ist in<br />
Abbildung 3 gezeigt. Die Leistungsdaten weiterer Laufräder können aufgr<strong>und</strong> der<br />
dimensionslosen Ähnlichkeit der Impeller hergeleitet werden. Der Verdichter wird an einem<br />
‚hot gas loop‘ betrieben, in dem <strong>aus</strong> dem Hochdruckgebiet bis zur Isenthalpen des Sattdampfs<br />
gekühlt, <strong>und</strong> dann an den Zweiphasenraum expandiert wird.
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