Ziel der Entwicklung

In der Industrie werden neue Technologien entwickelt, um Wärme auch im höheren Temperaturbereich mittels Wärmepumpe (WP) bereitstellen zu können. Alternative
Arbeitsstoffe für den Kreislauf in der WP müssen dabei zum Einsatz kommen, wofür die Komponenten, z.B. Kältemittel-Verdichter neu entwickelt werden müssen. Hier geht es um den
Arbeitsstoff Wasser bzw. Wasserdampf, der sich in seinen verfahrenstechnischen Eigenschaften sehr deutlich von konventionellen kältetechnischen Arbeitsstoffen unterscheidet
und entsprechende Besonderheiten aufweist, die für den WPProzess und den darin installierten Komponenten zu berücksichtigen sind. Bevor die neu entwickelten Komponenten, wie Verdichter, in WP praktisch verwendet werden können, sind umfangreiche Tests und Prüfungen erforderlich. Dafür wurde im Projekt ein innovatives Prüfverfahren entwickelt. Ein sehr wichtiger Aspekt bei der Entwicklung der neuen Verdichter bzw. der neuen Hochtemperatur-WP ist es, eine hohe Energieeffizienz zu erreichen. Dies kann ebenfalls mit dem Prüfverfahren nachgewiesen werden.

Vorteile und Lösungen

Für das Prüfverfahren wurde ein kältetechnischer Kreislauf geplant, mit dem alle potentiellen Betriebszustände und Kennfeldpunkte der Prüflinge (Kältemittelverdichters bzw.
Hochtemperatur-Wärmepumpe) eingestellt und geprüft werden können. Auch Bewertungen zur Energieeffizienz werden mit dem entwickelten Prüfverfahren durchgeführt. Die generellen Rahmenbedingungen und Dimensionierungen (z.B. Leistungs- bzw. Volumenstrombereiche, Druck- und Temperaturbereiche für Saug- und Druckseite des Verdichter-Prüflings u.a.) wurden entsprechend den Anforderungen aus der Industrie festgelegt. Bei der Entwicklung des Kreisprozesses für das Prüfverfahren wurden unter Berücksichtigung des Arbeitsstoffes
Wasserdampf mehrere Schaltungsvarianten untersucht und die technisch mögliche und optimale Schaltung sowie die geeigneten Messverfahren herausgearbeitet. Für die praktische Umsetzung des Prüfverfahrens wurde ein Prüfstand entwickelt. Dafür wurde die Verfahrens-, Elektro- und
MSR-Technik konzipiert, ausgelegt und geplant. Es wurden konkrete Angebote für die Komponenten des Prüfstandes eingeholt. Auch wurden sicherheitstechnische Betrachtungen,
die nach Maschinen-Richtlinie u.a. erforderlich sind, durchgeführt.
Mit dem Projektergebnissen ist eine sofortige praktische Realisierung des Prüfverfahrens möglich.

Zielgruppe und Zielmarkt

Zielgruppe für das im Projekt entwickelte Prüfverfahren sind Hersteller von Kältemittelverdichtern und industriellen Wärmepumpen, vor allem Hersteller, die die Technologie der Hochtemperatur-Wärmepumpen vorantreiben und dafür neue Komponenten (Kältemittelverdichter) entwickeln.
Dabei geht es vordergründig um die Technologie der Hochtemperatur-Wärmepumpen mit dem Arbeitsstoff Wasserdampf. Dafür sind die konventionellen, marktgängigen Prüfmethoden nicht oder nur sehr bedingt geeignet. Mit dem hier entwickelten Prüfverfahren können entsprechende
Verdichter getestet, geprüft und nicht zuletzt bzgl. der Energieeffizienz bewertet werden.
Das ILK hat enge Kontakte zu einem Industriepartner, der bislang konventionelle Kältemittelverdichter herstellt und künftig (unter den neuen Rahmenbedingungen der
Energiewende) sich bei der oben genannten Technologie einbringen möchte. Endgültige Entscheidungen im Konzern stehen jedoch noch aus. Generell steht die Anwendung des entwickelten Prüfverfahrens aber auch anderen interessierten Herstellern offen. Das ILK
wird auf der Homepage, bei entsprechenden Fachtagungen sowie in Publikationen dafür werben.
Das ILK profitiert selbst von dem Projekt, indem es das Knowhow für die Technologie der Hochtemperatur-Wärmepumpen mit dem Arbeitsstoff Wasserdampf erweitern konnte. Durch das Projekt werden künftig zusätzliche Umsätze im ILK generiert für Beratungsleistungen, Analysen, Gutachten u.ä. sowie im Bereich des Prüfstandbaus.