*** Wärmepumpe mit Zwischeneinspritzung und Zwischendruckkühlung

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: 31783

Schlüsselwörter (Deutsch)

TP0074;F-Wärmepumpen und Kälte

Kurzbeschreibung (Deutsch)

*** Wärmepumpe mit Zwischeneinspritzung und Zwischendruckkühlung

Schlussbericht (Deutsch)

In der vorliegenden Arbeit werden die Eigenschaften eines Wärmepumpen-Kreisprozesses mit Zwischeneinspritzung bei Scrollkompressoren theoretisch und praktisch untersucht (Abb. 2.1). Mittels eines internen Wärmeübertragers wird das zur Einspritzung geführte Kältemittel teilverdampft. Eine Glykol-Wasser Wärmepumpe mit ca. 12 kW Heizleistung bei B-5/W50 ist als Funktionsmuster gebaut worden, um im Labor bei verschiedenen Betriebsbegingungen (B-5/0/5 bei W35/50 und B-10/W60) getestet zu werden. Als Kältemittel wird R407C verwendet. Für die theoretische Behandlung wurden die exakte Geometrie der Einspritzungsöffnungen bestimmt. Die Ergebnisse werden im Bezug auf die Verwendung der monovalent betriebenen Heiz-Wärmepumpe im Gebiet der Sanierungsbauten beurteilt.Stationäre Messungen mit Einspritzung ergeben eine Erhöhung der Heizleistung um 15%, verglichen mit dem Betrieb ohne Einspritzung (Abb. 4.2 und 4.5). Durch Verstellen des Einspritz-Handventiles wird die erbrachte Heizleistung nicht verändert, die Verdichtungsendtemperatur hingegen kann damit kontrolliert werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Erweiterung des Betriebsbereiches. Beim Betriebspunkt B-10/W60 kann eine Senkung der Verdichtungsendtemperatur von 110_C auf 75_C mittels Einspritzung erreicht werden.Durch die optimale Einspritzung bleibt die Leistungszahl (COP) praktisch unverändert (Abb. 4.1 und 4.4). Der bisher einzige in dieser Grösse verfügbare Verdichtertyp mit Zwischeneinspritzöffnungen hat eine für die Nassdampfeinspritzung nicht optimale Einspritzgeometrie. Die dadurch entstehenden Verluste kompensieren daher in nahezu allen Betriebspunkten die thermodynamischen Vorteile eines solchen Konzeptes. Der optimale COP wird bei einer minimalen Einspritzmenge, welche sich bei einer thermostatischen Einspritz-Regelung ergibt, erreicht. Bei Erhöhung der Einspritzmenge fällt der COP linear ab und erreicht beim gemessenen Betriebspunkt B-10/W60 einen um bis 15% tieferen Wert.Zwei miteinander verglichene Einspritz-Konfigurationen (Trennung der Kältemittelströme vor und nach dem internen Wärmeübertrager) ergeben gleichwertige Ergebnisse in COP und Heizleistung.Die Simulation des Prozesses und insbesondere der Einspritzung kann mittels der aus den Messungen gewonnenen Erkenntnissen erarbeitet werden. Für die Kompressionsphase während der Einspritzung wird eine Anpassungskonstante definiert, deren Wert durch die Messungen ermittelt wurde. Die Simulationsergebnisse genügen für eine qualitative Betrachtung. Aus der Simulation ergibt sich ein grosses Verbesserungspotential durch Senkung des Mitteldruckes (Tab. 5.2). Eine Verschiebung der Position der Einspritzöffnungen in eine spätere Kompressionsphase bringt keine Verbesserung der Leistungsmerkmale, entfernt aberdie Kompressionskurve weiter weg von der Sättigungsgrenze.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:


Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Favrat,Daniel
Zehnder,Michele
Zahnd,Erich
Cizmar,Juraj
Trüssel,Daniel

Zugehörige Dokumente

• Wärmepumpe mit Zwischeneinspritzung bei Scrollkompressoren - Schlussbericht [PDF] 404 kB