Multi-Temperatur Wärmepumpen

Motivation

  • Heizen und Kühlen ist in der Industrie auf unterschiedlichen Temperaturniveaus erforderlich. 
  • Verschiedene Temperaturstufen sollen gleichzeitig erreicht werden.
  • Potentielle Wärmequellen und -senken sind zahlreich vorhanden, wie z.B. aus Abwasser, Kühlkreisläufen, Warmwasser oder Prozessdampf.

Ziele

  • Ziel ist es effiziente und flexible Heiz- und Kühllösungen auf Systemebene zu entwickeln. 
  • Literatur Review über Wärmepumpen und Kälteanlagen mit Fokus auf Multi-Temperatur Anwendungen
  • Präsentation verschiedener Design-Strategien, einschließlich Zyklen mit mehrstufigen Verdichtern, Ejektoren, Expansionsventilen, Kaskaden und getrennten Gaskühlern
  • Anwendungsbeispiele in der Kälte-, Klima- und Heizungstechnik
  • Berechnung der Effizienz von verschiedenen Kreisprozessen auf Basis von thermodynamischen Modellen

Erkenntnisse

  • In Supermarkt Anwendungen sind mehrstufige Verdichterzyklen mit transkritischem CO2 eine etablierte Schlüsseltechnologie. 
  • Kaskaden Schaltungen mit Sekundärkreisläufen sind eine weitere häufig angewandte Art von Systemen.
  • Zyklen mit Expansionsventilen werden in Kühlschränken und Klimaanlagen eingesetzt. 
  • Zyklen mit Ejektoren sind eine vielversprechende Modifikationsmöglichkeit, um die Systemleistung weiter zu verbessern. 
  • Getrennte Gaskühler für die Raumheizung und Warmwassererzeugung lassen sich mit überkritischen CO2-Zyklen kombinieren. 
  • Thermodynamische Simulationen zeigen, dass mehrstufigen Verdichterzyklen die höchste Effizienz erreichen, gefolgt von Kaskaden, Ejektor- und Expansionsventil-Zyklen.

Publikation

 

Downloads

  • Präsentation Multi-Temperatur Wärmepumpen Download
    pdf 3 MB
  • Poster Multi-Temperatur Wärmepumpen Download
    pdf 822 KB

Weitere Informationen

Datum 01.01.2016
Kategorien IES ,
Energie ,
Energie ,
Simulation
Institute IES
Projektleiter Dr. Cordin Arpagaus Dr. Frédéric Bless Prof. Stefan Bertsch, PhD