Das Themenfeld Wärmetransformation umfasst die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Wärmewandlung mittels Kältemaschinen und Wärmepumpen.
Unser Forschungsansatz reicht dabei von der Entwicklung und Optimierung einzelner Komponenten bis zu ihrer Integration in komplexe Energiesysteme. Unsere langjährige Expertise zu diesem Themenkomplex konzentriert sich besonders auf Sorptionswärmpumpen- und -kühlsysteme (geschlossene Absorption, offene Adsorption), auf Sorptionsspeicher sowie innovative Kompressionswärmepumpenanwendungen.
Wesentliche Schwerpunkte unserer Arbeiten sind dabei:
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Im Vorhaben „BioWap“ wurd ein Funktionsmuster eines mittels Holzpellets direkt befeuerten, hocheffizienten Absorptionswärmepumpensystems mit einer Heizleistung von ca. 90 kWth und einer Kühlleistung von bis zu 75 kWth entwickelt. Der Systemwirkungsgrad soll dabei bis zu 200 % erreichen.
Die direkte Kopplung von Verbrennung und Absorptionswärmepumpe (Arbeitsstoffpaar: Wasser und wässrige Lithiumbromidlösung) macht eine Umweltwärmequelle mit niedriger Temperatur nutzbar. Um Planungs- und Installationskosten möglichst gering zu halten, wurde zudem ein integrales Hydraulik- und Steuerungsmodul entwickelt.
Kernziel des Vorhabens war die Entwicklung und Darstellung eines Funktionsmusters einer mittels Holzpellets direkt befeuerten Absorptionswärmepumpe mit einer Heizleistung von ca. 90 kWth (Feuerungsleistung ca. 50 kWth). So sollte ein neuer Technologiepfad eröffnet werden, um emissionsarm und hocheffizient Wärme bereitzustellen. Verbundpartner war die HDG Bavaria GmbH.
Projektleitung: Manuel Kausche, M.Sc., manuel.kausche@zae-bayern.de
Projektzeitraum: 09.2016–08.2020
Website:
https://www.energetische-biomassenutzung.de/projekte-partner/details/project/show/Project/BioWap-549
Im Projekt GALuWap wird ein mit (Bio-)Gas gefeuertes, kompaktes Absorptionswärmepumpensystem für eine Heizleistung bis 50 kW entwickelt. Als Umweltwärmequelle dient Außenluft, als Arbeitsmedium die umweltneutrale Stoffkombiation aus Wasser und wässriger Lithiumbromidlösung.
Mehrstufige Absorptionswärmepumpen (AWP) können auch mit vergleichsweise kalter Außenluft von minimal -10 °C Temperaturhübe von bis zu 70 K ermöglichen. Sie eignen sich damit zur Heizung von Bestandsgebäuden und zur Bereitung von Brauchwarmwasser mit bis zu 60 °C.
So kann der Bedarf an Wärme und Brauchwarmwasser für eine typische Versorgungssituation in Deutschland fast vollständig im Wärmepumpenbetrieb gedeckt werden. Die saisonale thermische Effizienz des Systems kann einen Wert von 1,3 erreichen. So ist gegenüber Gasbrennwertkesseln eine Einsparung von bis zu 25 % der verbrauchten Primärenergie möglich. Bei gleichzeitiger Bereitstellung von Kälte und Wärme, z. B. in gemischten Wohn- und Gewerbegebäuden, ist eine Steigerung der saisonalen Effizienz bis 1,6 möglich. Im Vergleich zu einem Gasbrennwertkessel mit Kompressionskältemaschine bedeutet das eine Einsparung von bis zu 40 %.
Zur Kosten- und Volumenreduktion wird untersucht, ob in einem früheren Projekt entwickelte Plattenwärmeübertrager die in Wärmepumpen üblichen Rohrbündelwärmetauscher ersetzen können. Außerdem wird ein integrales Hydraulik- und Steuerungsmodul entwickelt, um den nötigen Planungs- und Installationsaufwand zu reduzieren. Die größten Herausforderungen liegen in der betriebssicheren Umsetzung des innovativen Kreislaufkonzeptes einschließlich besonderer Vorkehrungen für den Betrieb unterhalb des Gefrierpunkts des eingesetzten Wassers sowie in der Umsetzung des gasgefeuerten Austreibers.
Verbundpartner sind die TRANE-Roggenkamp Klima- und Kältetechnisches Büro GmbH und das CENERGIE – Forschungsinstitut für energieeffiziente Gebäude und Quartiere der Hochschule München.
Projektleitung: Manuel Kausche, M.Sc.,
manuel.kausche@zae-bayern.de
Projektzeitraum: 12.2019–06.2024