InnoREva - Innovative Kältemittel-Plattenverdampfer

Das Vorhaben adressiert den stark steigenden Bedarf an zukunftsfähigen Kompressionskälteanlagen und Wärmepumpen (WP), die mit neuartigen sog. „Low-GWP“-Kältemitteln energieeffizient, sicher und leistungsflexibel betrieben werden können. Dem Verdampfer als eine Schlüsselkomponente jeder Kälteanlage kommt dabei unter den Aspekten Energieeffizienz, Leistungsflexibilität, Sicherheit und Kosten eine spezielle Bedeutung zu. Derzeit sind jedoch noch keine optimierten Verdampfertechnologien für diese Kältemittelgruppe marktverfügbar, was die Einführung von Kälteaggregaten und WP mit umweltfreundlichen Kältemitteln erschwert. In diesem Vorhaben sollen in einem effizienten Wechselspiel von Theorie und Experiment die spezifischen Verdampfungseigenschaften neuer „Low-GWP“-Kältemittel in kältetechnischen Anwendungen analysiert werden. Zudem sollen Lösungsansätze für geeignete Verdampfungstechnologien erarbeitet und in kältetechnischen Anwendungen getestet und validiert werden. Für die Untersuchungen werden thermohydraulische Modellierungsansätze und numerische Simulationsmethoden eingesetzt und weiterentwickelt. Zudem wird eine kältetechnische Versuchsanlage hierfür aufgebaut und neuartige optische Messtechnik für die Charakterisierung von zweiphasigen Kältemittelströmungen zum Einsatz kommen. Im Vorhaben soll das Problem gelöst werden, dass Kälteanlagen und WP für die derzeit gebräuchlichen Kältemittel entwickelt und optimiert sind, für künftige „Low-GWP“-Kältemittel mit ihren deutlich anderen Verdampfungseigenschaften optimierte Lösungen aber noch fehlen.

Die EU-Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase schreibt seit 01.01.2021 eine Reduktion des CO2-Äquivalents der Kältemittel (Global-Warming-Potential, GWP) in neuen Kälteanlagen und Wärmepumpen auf 21 % bis 2030 gegenüber dem Wert aus 2015 vor. Dem gegenüber steht in Deutschland ein stetig steigender Bedarf nach Kältetechnik [1] und Wärmepumpen [2] und damit auch an Kältemitteln. Neben einer Verbesserung der füllmengenbezogenen Kälte- respektive Wärmeleistung, können die gesetzten Ziele nur durch den Einsatz von neuartigen „Low-GWP“-Kältemitteln erreicht werden. Diese Kältemittel haben häufig grundlegend andere Stoffeigenschaften und damit Verdampfungseigenschaften [3, 4]. Damit Deutschland auch weiterhin die Technologieführerschaft auf dem Gebiet der WP und der hochwertigen Kältetechnik einnehmen kann, müssen Hersteller ihre Produkte anpassen oder neu entwickeln. Dabei gibt es einen erheblichen Forschungsbedarf, welchen dieses Vorhaben adressiert. 

Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung 

[1] Energiebedarf für Kältetechnik in Deutschland, Preuß, G., 2019 

[2] Branchenstudie 2021:Marktanalyse – Szenarien – Handlungsempfehlungen, Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V., 2020 

[3] Domanski, P. A., Brignoli, R., Brown, J. S., Kazakov, A. F. u. McLinden, M. O.: LOWGWP REFRIGERANTS FOR MEDIUM AND HIGH-PRESSURE APPLICATIONS. International Journal of Refrigeration 84 (2017), S. 198–209 

[4] Shon, B. H., Jeon, S. W., Kim, Y. u. Kang, Y. T.: Review. Condensation and Evaporation Characteristics of Low GWP Refrigerants in Plate Heat Exchangers. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration 24 (2016) 02, S. 1630004