Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

QUEEN-HP-MEEP: Modellbasierte Entwicklung der Verdampfer-Peripherie

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln

Wärmepumpen spielen eine entscheidende Rolle bei der zukünftigen klimaneutralen Beheizung und Klimatisierung von Gebäuden. Im Jahr 2021 wurden in der Hälfte aller Neubauten Wärmepumpen eingesetzt. Deutschland verzeichnete im selben Jahr den Betrieb von 1,2 Millionen Wärmepumpen. Die Mehrheit dieser Wärmepumpen (70%) nutzt die Luft als Quelle. Mit dem weiteren starken Anstieg ihrer Anzahl stellt sich eine zunehmende Herausforderung: die Reduzierung der Geräuschentwicklung von Wärmepumpen auf ein Minimum. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, hat sich ein Projektverbund aus Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten zusammengeschlossen, um die Geräuschentwicklung von Luft/Wasser-Wärmepumpen zu minimieren.

Projektziele

Im Technologieprojekt »QUEEN-HP-MEEP: Modellbasierte Entwicklung der Verdampfer-Peripherie« werden die an den Verdampfer angrenzenden Bauteile adaptiert, sodass neuentwickelte Verdampfer gewinnbringend in einer Wärmepumpe eingesetzt werden können.

Um den Verdampfer einer Wärmepumpe effizient zu betreiben, müssen gewisse Randbedingungen erfüllt werden, sodass Vereisung und Abtauung sowie die Gleichverteilung von Luft und Kältemittel korrekt funktionieren. Dazu zählt, dass die Luftführung optimal ausgestaltet ist, dass das Kältemittel im richtigen Zustand in den Verdampfer einströmt und dass der Eisbrei, der während einer Abtauung in der Tropfwanne entsteht, effizient abschmelzen kann.

Diese Aspekte werden im Technologieprojekt adressiert: Es werden verschiedene Optimierungen in eine Referenzwärmepumpe eingebracht, z. B. die Nutzung von Abwärme der Wärmepumpe zum Schmelzen des Eisbreis, einer technischen Umsetzung zur Konditionierung des Kältemittels für den Betrieb mit Mikrokanal-Verdampfer auf Basis einer modellbasierten Analyse der Wärmepumpe sowie die Implementierung eines Mikrokanal-Verdampfers. Dabei werden thermische, optische und akustische Vermessungen miteinander kombiniert um ein umfassendes Bild des Verdampfers mit neuen Bauteilen und neuen Funktionsintegrationen bewerten und optimieren zu können.

Projektpartner

  • Robert Bosch GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE