Forschung für unsere Zukunft

Die Energie von morgen heute verstehen.

Diese Website verwendet Cookies, um bestimmte Funktionen zu ermöglichen. Mit der Nutzung unserer Seite erklären Sie sich damit einverstanden.
Weiters gilt für sämtliche, über Formulare auf dieser Website übermittelten Daten unsere Datenschutzerklärung

#821841

BubblePlate Neuartiges Konzept für einen Hochleistungs-Mikrokanal-Absorber für Hochdruck-Absorptionswärmepumpen

Im Rahmen dieses Projektes wurde ein neuartiges Konzept für einen Hochleistungs-Wärmeübertrager zum Einsatz als Absorber in Hochdruck-Absorptionswärmepumpen (AWP) im Leistungsbereich etwa 5-10 kW entwickelt. Der Absorber stellt dabei eine kritische Komponente dar, die maßgeblich die Effizienz und Kosten solcher Systeme bestimmt. Beide Faktoren hemmen bis dato den breiten Durchbruch von Absorptionswärmepumpen in diesem Leistungsbereich. Das Ziel dieses Projektes bestand darin, ein neues Wärmeübertragerkonzept für Absorber zu entwickeln, das state-of-the-art Lösungen in punkto Effizienz, Kompaktheit und Herstellungskosten überlegen ist. Die Arbeiten im Projekt waren auf den Absorber als besonders wichtige Komponente fokussiert.

 

 

Ausgangssituation

Die Anwendungsmöglichkeiten von Hochdruck-Absorptionswärmepumpen (AWP) sind vielseitig. Niedertemperaturwärme (80 °C bis 120 °C) aus verschiedenen erneuerbaren und konventionellen Quellen wie z.B. Prozessabwärme, Fernwärme, Solarthermie, Abwärme aus Kraft-Wärme-Kopplungs-Prozessen, etc. kann durch den Einsatz von Absorptionswärmepumpen zur Erzeugung von Kälte nutzbar gemacht werden, womit konventionelle, auf Strom basierende Systeme substituiert werden. Hochdruck- Absorptionswärmepumpen mit Ammoniak als Kältemittel ermöglichen es, Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu erzeugen, wobei zunächst der wichtige Bereich der Lebensmittelkühlung (sowohl stationär als auch mobil) eine Hauptanwendung darstellt. Weitere Anwendungsgebiete sind die Prozesskälteerzeugung und die Erzeugung von Kälte zur Raumklimatisierung aus oben genannten Quellen, vor allem dann, wenn sehr niedrige Temperaturniveaus erforderlich sind. Neben der niedertemperaturgetriebenen Absorptionswärmepumpen ist auch die hochtemperaturgetriebene Absorptionswärmepumpen (Antriebstemperatur 200 °C bis 400 °C) eine wichtige Anwendung. Durch Einsatz der Technologie sind durch die Nutzung erneuerbarer Umgebungswärme (z.B. bodennahe Erdwärme oder Luft) signifikante Effizienzsteigerungen (theoretisch bis zu 100 %) bei der Bereitstellung von Wärme zur Warmwasserbereitung und Wohnraumbeheizung möglich.

Projektverlauf

Im Rahmen des Forschungsprojektes erfolgte die Erarbeitung und Untersuchung des neuen Mikrokanal-Wärmeübertragers in mehreren Stufen. Nach grundlegender Untersuchung einzelner Mikrokanäle, wurden mehrere Konzepte von parallelen Mikrokanälen entworfen und getestet. Die einzelnen Experimente wurden sowohl thermodynamisch (Temperatur, Druck, Dichte, etc.) als auch optisch (Hochgeschwindigkeitskamera) untersucht. Die durch weitere Analysen (Computational Fluid Dynamics-Simulationen, optische Bildauswertung) gewonnenen Resultate mündeten in der Entwicklung und Fertigung eines kompletten Plattenwärmeübertragers.

 

Ergebnisse

Die Eignung des Konzeptes wurde durch Versuche im Leistungsbereich von 5-10 kW untersucht. Es hat sich gezeigt, dass die vorhergesagten Leistungen erreicht und sogar übertroffen werden können. Weiters wurde erkannt, dass der entworfene Plattenwärmeübertrager noch weiteres Potential besitzt, welches durch leichte Geometrie-Modifikationen der Einzelplatten nutzbar gemacht werden könnte.

Da die Ergebnisse äußerst vielversprechend sind, wird angestrebt einen neuen Wärmeübertrager in Partnerschaft mit einem Wärmeübertragerhersteller zu entwickeln. Der Schwerpunkt läge hierbei bei der fertigungstechnischen Machbarkeit und der Optimierung der Plattengeometrien.

Steckbrief

Projektnummer
821841
Koordinator
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Projektleitung
Gerwin Drexler-Schmid, Gerwin.Drexler-Schmid@ait.ac.at
Partner
Pink Ges.m.b.H.
Heliotherm Wärmepumpentechnik Ges.m.b.H.
Schlagwörter
Absorption Ammoniak Wärmepumpe
Förderprogramm
Neue Energien 2020
Dauer
01.2009 - 07.2014
Budget
298.280 €