LowEx-Bestand NK4HTWP – Neue Kältemittel für Hochtemperatur-Wärmepumpen

Im Forschungsprojekt »NK4HTWP«wird eine Demonstrationswärmepumpe aufgebaut, die mit einer neuen Generation an Kältemitteln mit niedrigem Ozon- und Treibhauspotenzial betrieben wird und für die Beheizung und Warmwasserbereitung mit Warmwassertemperatur von 60°C an der Zapfstelle in einem Mehrfamilienhaus sorgen soll. Niedrige Schallemissionen des Gerätes, hohe Effizienz beim Heizen und der Bereitstellung von Warmwasser sowie eine hohe Robustheit des Gerätes sind Ziele des Projekts.

Derzeit werden Wärmepumpen für hohe Vorlauftemperaturen mit Kältemitteln betrieben, die kein ozonschädigendes Potential aber immer noch ein hohes Treibhauspotenzial (GWP) aufweisen. Eingesetzt werden dabei die Kältemittel R410A, vor allem aber noch R134a, das sich aufgrund seiner hohen kritischen Temperatur gut für derartige Wärmepumpen eignet. Ein zukunftsfähiger Ersatzkandidat der neuen Kältemittelgeneration ist R455A mit einem GWP von 148. Dieses Kältemittel existiert als neu zugelassene Mischung seit 2015. Es sind so gut wie keine zugelassenen Komponenten zum Bau derartiger Anlagen auf dem Markt.

Ziel des Projekts ist es, einen kompakten und effizienten Demonstrator einer Wärmepumpenerzeugungsanlage auszulegen, zu bauen und zu testen, der die Kriterien der DVGW W 551 für Großanlagen bei maximalem Einsatz der Wärmepumpe in monovalenter Betriebsweise einhält. Im Projekt werden vor allem Maßnahmen zur kälte- und regelungstechnischen Anlagenentwicklung einer geeigneten Wärmepumpe durchgeführt. Kältetechnisch steht dabei im Vordergrund, Maßnahmen zur Wärmeauskopplung (z.B. Enthitzer, massive Unterkühlung) zu prüfen sowie einen geeigneten Verdichter an nicht-standardisierten Prüfpunkten zu testen, so dass für eine Hochtemperaturwärmepumpe Effizienz und Lebensdauer gewährleistet sind. Diese Arbeiten werden kombiniert mit schwingungstechnischen Untersuchungen, um sowohl ein geringes Bauvolumen als auch eine geringe Geräuschentwicklung im Betrieb zu erreichen. Darüber hinaus umfasst das Projekt Studien zur Beurteilung der Effizienzsteigerung für diese Anlage durch die Anwendung geeigneter Kombinationen einer Leistungsregelung des Verdichters sowie eine Eignungsuntersuchung von Gebläsekonvektoren anstelle konventioneller Wärmeverteilungssystemen.