18 Sep. Teilprojekt Kältemittellabor an der RWTH Aachen

Urban Energy Lab 4.0 – Teilprojekt Kältemittellabor

Derzeit werden vermehrt Forschungsprojekte für den Einsatz brennbarer Kältemittel vergeben. Das folgende Projekt wird von der RWTH Aachen durchgeführt, demnächst soll es ein weiteres Projekt bei der HRW Bottrop geben.

Ein Großteil der Emissionen in Deutschland ist auf die Wärmeversorgung von Gebäuden zurückzuführen. Neben der Wärmeversorgung nimmt in Zukunft die Kühlung von Gebäuden eine zunehmend wichtigere Rolle ein. Konventionelle Versorgungssysteme, wie zum Beispiel Gas- oder Ölkessel, beziehen fossile Energiequellen und können technologisch nicht zur Kühlung eingesetzt werden. Sie eignen sich daher nicht primär zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors und erlauben ohne zusätzliche Technologien nicht die Bereitstellung von Kälte. Eine Technologie, die sowohl zur Beheizung als auch zur Kühlung eingesetzt werden kann, ist die Wärmepumpe. Wärmepumpen nutzen Strom, um Umgebungswärme nutzbar zu machen. Durch die Integration erneuerbarer Energiequellen in das Stromnetz, können Wärmepumpen systematisch zur emissionsarmen Gebäudeversorgung eingesetzt werden.

Zum Einsatz von Wärmepumpen sind sogenannte Arbeitsmittel notwendig. Die Effizienz einer Wärmepumpe ist daher im Besonderen von der Wahl des Arbeitsmittels abhängig. Zusätzlich ändert sich die Leistungsfähigkeit bedarfsabhängig zum Teil stark durch Last- und Temperaturänderungen. Unter- und Überdimensionierungen einer Wärmepumpe führen daher direkt zur Minderung der Leistungsfähigkeit. Die Kenntnis des zu deckenden Bedarfs ist zur korrekten Wahl des Arbeitsmittels und zur optimalen Auslegung der Wärmepumpe notwendig.

Arbeitsmittel unterliegen seit 1987 immer strengeren globalen Regularien, sodass natürliche Arbeitsmittel wie brennbare Kohlenwasserstoffe aktuell im Fokus der Entwicklung stehen. In der Literatur werden daher zu diesem Thema viele simulative Studien durchgeführt, wohingegen Experimentelle Studien eher selten dargelegt werden. In simulativen Studien wird das theoretische Potential von Arbeitsmitteln abgeschätzt. Anlagenspezifische Eigenschaften wie zum Beispiel Druckverluste in Bauteilen oder die fluidspezifische Kompression werden häufig vernachlässigt. Für eine objektive Betrachtung ist eine Ergänzung zu der theoretischen Überlegungen das Experiment daher notwendig.

Am Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik wird im Rahmen des Projekts „Urban Energy Lab 4.0“ im Teilprojekt Kältemittellabor ein Labor zur experimentellen Untersuchung von brennbaren Arbeitsmitteln entwickelt. In diesem innovativen Labor wird es möglich sein die Leistungsfähigkeit von Arbeitsmitteln in Einzelkomponenten (Kompressor, Expansionsventil) und in Wärmepumpen zu untersuchen. Eine virtuelle Begehung des Labors ist hier möglich.

Projektinfos:

Website des Projekts: Urban Energy Lab 4.0
Gesamtprojektleitung: Prof. Dr. Rita Streblow
Projektleitung Kältemittellabor: Christian Vering M. Sc.
Autoren: Christian Vering, Thomas Henn, Rita Streblow, Dirk Müller