News aus der Wärmepumpen-Forschung - FWS

News aus der Wärmepumpen-Forschung
18. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen und Kälte»
27. Juni 2012, HTI Burgdorf
Seite 25
Sind die optimale Kompressordrehzahl, die zugehörige optimale Ventilatordrehzahl sowie die
optimale Ventilatordrehzahl bei Volllastbetrieb der L/W-WP bekannt, ist die optimale
Regelung verhältnismässig einfach zu realisieren. Die erzeugte Heizleistung wird durch
gleichmässige Reduktion Kompressor- und Ventilatordrehzahl der erforderlichen Heizleistung
angepasst, sofern dazu die optimalen Drehzahlen von Kompressor und Ventilator nicht
unterschritten werden müssen. Müssten diese zur Anpassung der erzeugten an die
erforderliche Heizleistung unterschritten werden, wird die L/W-WP bei reduzierter Leistung
mit den optimalen Drehzahlen von Kompressor und Ventilator Ein/Aus-geregelt.
Experimenteller Nachweis
Wärmepumpen-Prototyp und Versuchsanlage
Zur Bestätigung des Effizienzsteigerungspotenzials der kontinuierlichen Leistungsregelung
sowie zur Überprüfung der entwickelten Regelung wurde ein Prototyp einer
leistungsgeregelten L/W-WP entwickelt und realisiert (Bild 9). Der L/W-WP-Prototyp ist mit
einem drehzahlvariablen Inverter-Scroll Kompressor mit Dampfeinspritzung der Emerson
Climate Technologies GmbH ausgestattet, welcher mit R410A als Arbeitsfluid betrieben
wird. Dieser Kompressor wurde speziell für Wärmepumpen-Anwendungen entwickelt und
ermöglicht eine kontinuierliche Leistungsregelung über die Drehzahlvariation (1800 min -1 bis
7000 min -1 ) mittels Inverter. Er zeichnet sich neben der guten Effizienz insbesondere durch
ein grosses Betriebskennfeld aus, welches u.a. durch die Dampfeinspritzung erreicht wird. Die
verwendete Kombination von Verdampfer und Ventilator gewährleistet, dass der drehzahlvariable
Axial-Ventilator mit EC-Motor der Ziehl-Abegg Schweiz AG nahezu unabhängig
von der Drehzahl bei maximalem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Zusammen mit den
tiefen luftseitigen Druckverlusten des Verdampfers führt dies zu sehr kleinen
Ventilatorleistungen und dadurch zu einer verbesserten Effizienz der L/W-WP. Detaillierte
Spezifikationen des L/W-WP-Prototyps sind im BFE-Abschlussbericht [3] zu finden.
Für die experimentelle Untersuchung des L/W-WP-Prototyps mit kontinuierlicher
Leistungsregelung wurde eigens eine Luftaufbereitungsanlage entwickelt und aufgebaut (Bild
10). Die Luftaufbereitungsanlage besteht aus zwei Kreisläufen (Primär- und
Sekundärkreislauf) und ermöglicht dadurch eine hohe Dynamik und äusserst stabile
Prüfbedingungen. Die resultierenden Abweichungen des Luftzustandes vom Sollwert sind
deutlich geringer als die in der Prüfnorm EN14511 spezifizierten.