Projekt 10266/01

Prototypentwicklung einer Heizkessel-Wärmepumpe РVorphase

Projektträger

Zeolith-Technologie GmbH
Ohmstr. 3
85716 Unterschlei√üheimZielsetzung und Anlass des Vorhabens Entwicklung eines energieeffizienten Heizsystems f√ľr Raumheizungen durch Kombination der Brennwerttechnologie mit einer thermisch angetriebenen Zeolith/Wasser-Sorptionsw√§rmepumpe. Die erwartete Energieeinsparung - bezogen auf den Stand der Technik - betr√§gt 25%. In der Vorphase sollen Heiz- und Leistungszahlen f√ľr ein mit Gas angetriebenes System ermittelt werden, um belastbare Daten f√ľr die Auslegung und Berechnung einer Gesamtanlage zu erhalten. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen der Vorphase werden in drei Teilschritten durchgef√ľhrt. Nach Festlegung auf ein Gesamtkonzept wird im Teilschritt 2 mit dem Aufbau von verschiedenen Versuchsw√§rmetauschern f√ľr den Brenngas/Zeolith-WT begonnen werden. Die experimentellen Untersuchungen der W√§rmetauscher und die Auswertungen der Messungen f√ľhren zu Verbesserungen an den W√§rmetauschern. Neben der Optimierung der W√§rmetauscher werden im Teilschritt 3 in einem Teststand verschiedene Brenngeometrien getestet und Experimente zur Zu- und Abfuhr der W√§rme durchgef√ľhrt. Die in Teilschritt 2 und 3 ermittelten W√§rmeverh√§ltnisse mit verschiedenen W√§rmetauschern und die resultierende Bauform des Zeolithbettes liefern Daten f√ľr die Auslegung einer Gesamtanlage wie sie in der darauffolgenden Hauptphase untersucht werden soll. Ergebnisse und Diskussion Die Untersuchungen der Vorphase f√ľhrten zu einer Best√§tigung des gew√§hlten Konzeptes. Insbesondere konnte gezeigt werden, da√ü die Kombination eines Gasbrenners mit einer periodisch arbeitenden Zeolith-W√§rmepumpe technisch realisierbar und preiswert als Serienprodukt produzierbar ist. Die zu Grunde liegende, periodische Betriebsweise hat den entscheidenden Vorteil, da√ü in nur einem einzigen Sorberbeh√§lter sowohl die Desorption als auch die Adsorption ablaufen k√∂nnen. Der damit zwangsl√§ufig einhergehende Nachteil, da√ü w√§hrend der Desorptionsphasen keine aktive K√§lteerzeugung m√∂glich ist, wird dadurch wettgemacht, da√ü √ľber den Eisspeicher K√§lte abgerufen werden kann. Der Eisspeicher selbst wird w√§hrend der Adsorptionsphase geladen. Er dient zugleich als preiswerter K√§ltepuffer. Die K√§ltenutzung und die W√§rmebereitung ist somit weitestgehend entkoppelt. Auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse und unter Mithilfe eines namhaften Heizkesselherstellers wurde ein geeignetes Anforderungsprofil erarbeitet. Auf der Basis dieses Anforderungsprofils und eines neu entwickelten Berechnungsprogrammes zur Ermittlung der W√§rmeverh√§ltnisse wurden alle relevanten Bewertungskennzahlen variiert. F√ľr eine typische Heizkessel-W√§rmepumpe mit 55/45 (Vorlauf/R√ľcklauf) und einer Eiserzeugung bei -2 ¬įC kommen die Berechnungen zu dem erfreulichen Ergebnis, da√ü die zu erwartenden realen W√§rmeverh√§ltnisse bei 1,25 liegen werden und zwar relativ unabh√§ngig von den gew√§hlten Desorptions- bzw. Adsorptions-Endtemperaturen. Entscheidenderen Einflu√ü auf die W√§rmeverh√§ltnisse haben hingegen die Effizienz des Sorberw√§rmetauschers und die des Lammellen-W√§rmetauschers. In beiden W√§rme√ľbertragern sollten die Abgase m√∂glichst gut abgek√ľhlt werden. Durch das gefundene W√§rme√ľbertragungskonzept (erzwungene Gasstr√∂mung sowohl bei Desorption als auch bei Adsorption) l√§√üt sich diese Forderung wie in keinem anderen Fall verwirklichen. Bemerkenswert ist auch, da√ü der zum Einsatz kommende Gasbrenner gegen√ľber der zu Grunde liegenden Normheizleistung etwa die doppelte Heizleistung hat. F√ľr den Auslegungsfall von 10 kW Normleistung erfordert dies also Brenner mit 20 kW Leistung. Dieser Leistungsbereich ist heute in EFH √ľblich und auch mit √Ėlbennern optimal erzielbar. Ein weiterer Vorteil liegt darin, da√ü die Heizkessel-W√§rmepumpe somit, bei eingeschr√§nktem W√§rmeverh√§ltnis, sogar mit der doppelten Heizleistung betrieben werden kann. Zur Warmwasserbereitung im Durchlaufverfahren ein √ľberaus n√ľtzlicher Nebeneffekt. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Die Ergebnisse der Vorphase werden interessierten Herstellern von Heizger√§ten vorgestellt. Eine Ver√∂ffentlichung ist erst nach Abschu√ü der Hauptphase vorgesehen. Fazit Die Ergebnisse der Vorphase haben die gestellten Erwartungen erf√ľllt. In der nunmehr vorgesehenen Hauptphase sollen mehrere Heizkessel-W√§rmepumpen aufgebaut werden und der Nachweis der Energieeinsparung von unabh√§ngigen Stellen √ľberpr√ľft werden. Der erste Prototyp k√∂nnte dann auf der EXPO 2000 einer breiten √Ėffentlichkeit demonstriert werden und im Anschlu√ü daran in Kooperation mit einer Heizkesselfirma in Serie gehen.

√úbersicht

Telefon

089/310-4484

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Bundesland

Bayern

Fördersumme

65.854,39 ‚ā¨

Förderzeitraum

20.06.1997 - 13.09.1999