Im Wettbewerb um den Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis 2022 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) erreichte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE mit dem Projekt „LC 150“ den zweiten Platz in der Kategorie „Forschungseinrichtung“. Ausgezeichnet wurde die Entwicklung eines Kältekreises mit dem umweltfreundlichen Kältemittel Propan. Alfa Laval hatte als einer der Industriepartner spezielle Wärmetauscher für das Projekt beigesteuert.
Wärmepumpenhersteller wollen die Verwendung alternativer, umweltfreundlicher Kältemittel ermöglichen. Propan hat ein äußerst niedriges Treibhauspotenzial und zeichnet sich durch sehr gute thermodynamische Eigenschaften aus. Wegen der leichten Entzündlichkeit des Gases ist die Füllmenge allerdings gesetzlich beschränkt. Das Fraunhofer ISE testete im Rahmen des Forschungsprojekts „LC 150“ (low charge 150 Gramm) in einer Mess- und Simulationskampagne mehrere Dutzend Kombinationen aus Wärmepumpen-Komponenten mit Einsatz von maximal 150 Gramm Propan. Dabei arbeitet das Institut mit einem Konsortium aus Wärmepumpen- und Komponentenherstellern zusammen. Alfa Laval wurde als Spezialist für Wärmetauscher in der Wärmepumpenanwendung mit Propanexpertise in das Projekt eingebunden.
Hocheffiziente Wärmetauscher für die Verflüssigung und die Verdampfung
Verflüssigen und Verdampfen sind zentrale Prozesse in einer Wärmepumpe. Als erster Kondensator auf dem Markt wurde der Wärmetauscher CB24 von Alfa Laval speziell für den Betrieb mit dem Kältemittel Propan optimiert. Die Konstruktion des gelöteten Plattenwärmetauschers ermöglicht eine sehr niedrige Kältemittelfüllung in Kombination mit einem erhöhten thermischen Wirkungsgrad. So steigert der CB24 die Nachhaltigkeit beim Heizen und Kühlen. Die patentierte Plattendesigntechnik FlexFlow erlaubt eine genau auf das Medium zugeschnittene Kanalasymmetrie, welche die Turbulenz erhöht und den Druckabfall für eine bestimmte Anwendung anpasst.
Der gelötete Plattenwärmetauscher AC65 ermöglicht eine effiziente Wärmeübertragung auf kleiner Standfläche und eignet sich somit besonders für den Einsatz in Wohngebäuden. Zudem ist er für den Einsatz neuer Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial wie Propan ausgelegt. Durch seine hohe, schlanke Bauweise steigert der AC65 die thermische Länge und ist prädestiniert als Verdampfer oder als Kondensator für reversible Wärmepumpen. Wärmepumpen, die mit AC65 als Verdampfer konstruiert wurden, können bei Betrieb unter Nennbedingungen einen COP (Coefficient of performance) von über 4,5 erreichen.
Über den Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis
Mit dem Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis zeichnet das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz herausragende Beispiele rohstoff- und materialeffizienter Produkte, Prozesse oder Dienstleistungen sowie anwendungsorientierte Forschungsergebnisse aus. Diese können aus den Bereichen Rohstoffgewinnung und ‑aufbereitung, Recycling, Wiederverwendung und Kreislaufzuführung von Rohstoffen, Produktdesign mit verringertem oder verändertem Rohstoff- und Materialbedarf, Substitution von primären Rohstoffen, Optimierung von Produktionsprozessen oder Einführung neuer Prozesse oder Neugestaltung des Produktionsumfeldes stammen. Unter fachlicher Leitung der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) werden jährlich bis zu vier Unternehmen sowie eine Forschungseinrichtung mit dem Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis prämiert.
