Entwicklung Flex-Wärmepumpe, Teilvorhaben: Voruntersuchungen und Entwicklung Flex-Wärmepumpe

Description: Wärmepumpen werden bei der Wärmeversorgung der Zukunft (Stichworte: Wärmewende, Sektorenkopplung, 'bezahlbares Heizen') eine große Rolle spielen. Unter Nutzung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie können sie die unterschiedlichsten Wärmequellen (z.B. Abwärme oder Umweltwärme) auf ein nutzbares Temperaturniveau heben. Sogenannte 'kalte' Netze (Wärmenetze der neuesten Generation) können insbesondere in neu zu erschließenden Gebieten als Quelle dienen. Dezentral können dann Raumwärme und Warmwasserbereitung getrennt voneinander und sehr energieeffizient 'erzeugt' werden. Geplant ist die Entwicklung einer für unterschiedliche Anwendungen flexibel einsetzbaren Wärmepumpe (Flex-WP) auf Basis natürlicher zeotroper Kältemittelgemische mit einem mittleren bis hohen Temperaturgleit sowohl auf der kalten als auch auf der warmen Seite im Leistungsbereich von ca. 50 kW. Damit können große Spreizungen zwischen Vor- und Rücklauf sowohl auf der Wärmequellen- als auch -senkenseite genutzt bzw. erzeugt werden. Durch den Temperaturgleit bei der Wärmeübertragung passt sich die Wärmepumpe sehr energieeffizient an die Temperaturen der externen Medien an. Im Vergleich zu Wärmepumpen mit Einstoffkältemitteln bzw. azeotropen Gemischen sind Effizienzsteigerungen von bis zu 20% möglich. Allerdings ist die technische Umsetzung insbesondere in den Wärmeübertragern ein seit Jahrzehnten bekanntes, aber ungelöstes Problem. Die Entwicklung einer grundsätzlichen, technischen Lösung ist ein wesentlicher Schwerpunkt und stellt ein hohes Risiko dar. Entsprechend dem weltweit anvisierten Ausstieg aus fluorierten Kältemitteln (auch europäische 'F-Gase-Verordnung') sollen natürliche Kältemittel zum Einsatz kommen. Die geplante Verwendung von brennbaren Kohlenwasserstoffen erfordert dabei die Erarbeitung von Sicherheitskonzepten für die Innen- und Außenaufstellung. Dies reicht von der Begrenzung der Füllmenge über die Vermeidung von Leckagen und Zündquellen bis hin zur Detektion von Undichtheiten (Text abgebrochen)

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Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Umgebungswärme ? F-Gas-Verordnung ? Raumwärme ? Natürliches Kältemittel ? Wärmewende ? Halogeniertes Kältemittel ? Abwärmenutzung ? Kältemittel ? Kohlenwasserstoff ? Wärmeversorgung ? Abwärmeverstromung ? Wärmepumpe ? Warmwasserbereitung ? Technisches Risiko ? Heizung ? Leckage ?

Region: Saxony

Bounding boxes: 13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2022-12-01 - 2025-11-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Preliminary investigations and development of flex heat pump
  Description: Heat pumps will play a major role in the heat supply of the future (keywords: heat transition, sector coupling, 'affordable heating'). Using regeneratively generated electrical energy, they can raise a wide variety of heat sources (e.g. waste heat or environmental heat) to a usable temperature level. So-called 'cold' networks (latest-generation heat networks) can serve as a source, especially in newly developed areas. Decentralized space heating and hot water preparation can then be 'generated' separately and very energy-efficiently. The development of a heat pump (Flex-WP) based on natural zeotropic refrigerant mixtures with a medium to high temperature glide on both the cold and the hot side in the power range of approx. 50 kW, which can be used flexibly for different applications, is planned. Thus, large spreads between supply and return can be utilized or generated on both the heat source and –sink sides. Due to the temperature glide during heat transfer, the heat pump adapts to the temperatures of the external media in a very energy-efficient manner. Compared to heat pumps with single-substance refrigerants or azeotropic mixtures, efficiency increases of up to 20% are possible. However, the technical implementation, especially in the heat exchangers, has been a known but unsolved problem for decades. The development of a fundamental, technical solution is a major focus and represents a high risk. In line with the globally targeted phase-out of fluorinated refrigerants (also European 'F-Gases Regulation'), natural refrigerants are to be used. The planned use of flammable hydrocarbons requires the development of safety concepts for indoor and outdoor installation. This ranges from the limitation of the filling quantity to the avoidance of leakages and ignition sources to the detection of leakages. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126384

Status

Aktiv

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