Ziel der Entwicklung
Das natürliche Kältemittel Propan hat einen geringen GWP-Wert und ist damit sehr viel umweltfreundlicher als heute oft genutzte synthetische Stoffe. Allerdings ist Propan brennbar, sodass sehr strenge Aufstellbedingungen für Propan-Kälteanlagen und -Wärmepumpen gelten. Bis zu einer Füllmenge von maximal 150 g brennbarem Kältemittel gibt es in hermetisch dichten Anlagen jedoch keine besonderen Einschränkungen zu beachten. Deshalb war es Ziel des Projektes, Technologien zur Reduzierung der Kältemittelfüllmenge auf maximal 150 g zu entwickeln, um die Anwendung von Propan in einem Bereich der Kälte- bzw. Wärmepumpentechnik zu erschließen, der auch für „Weiße Ware“, z.B. Wäschetrockner, Bauwerkstrockner, Raumklimageräte oder Ähnliches interessant ist.
Vorteile und Lösungen
Das Ziel des Projektes wurde erreicht. Die Kältemittel-Füllmenge wurde auf maximal 150 g Propan reduziert, ohne dass Einschränkungen bei der erforderlichen Kälte- oder Wärmeleistung, beziehungsweise bei der Trocknungsleistung, auftraten. Der Nachweis wurde folgendermaßen geführt:
- Ein handelsüblicher Wärmepumpen-Wäschetrockner wurde auf das Kältemittel R290 (Propan) umgerüstet und entsprechende Funktionstests und Messungen vorgenommen. Damit konnte nachgewiesen werden, dass Propan als Kältemittel für Anwendungen wie Wärmepumpen-Wäschetrockner problemlos einsetzbar ist und die Funktion vollständig gewährleistet wird. Aufgrund der Einhaltung der Kältemittel-Füllmengen-Grenze von 150 g müssen keine besonderen Anforderungen an die Aufstellbedingungen gestellt werden.
- Mit einem Funktionsmuster, das im Rahmen dieses Forschungsvorhabens hergestellt wurde, konnte ebenfalls die Machbarkeit der Zielstellung dieses Projektes nachgewiesen werden. Der Kältekreislauf des Funktionsmusters enthält ebenfalls weniger als 150 g Kältemittel Propan.
- Auf Basis der Mini-Channel-Technologie wurde in diesem Projekt ein neuer Verdampfer entwickelt und mit dem Funktionsmuster vermessen. Dieser neue Verdampfer zeichnet sich durch gleichmäßige Kältemittelverteilung und relativ hohe Wärmeübertragerleistung aus, enthält aber wegen des geringen Innenvolumens nur eine kleine Kältemittelfüllmenge.
- Die Neuentwicklung des Verdampfers ist ein wesentliches Projektergebnis, sie wurde zum Patent angemeldet.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für die Ergebnisse des Projektes gibt es folgende Anwendungsbereiche bzw. Zielgruppen, die angesprochen werden können:
- Hersteller von Wärmepumpen-Wäschetrocknern,
- Hersteller von Bauwerkstrocknern, Kleinklimaanlagen, Wärmepumpen,
- Hersteller von HVAC-Ausrüstung,
- Hersteller von Wärmeübertragern (kältetechnische Verdampfer).
In diesen Bereichen kann die Verwertung der Ergebnisse erfolgen durch:
- Anwendung der Forschungsergebnisse in den Produkten der oben genannten Hersteller, insbesondere bei der Umstellung der Produkte auf das Kältemittel R290.
- Anwendung des neu entwickelten Verdampfers auf Lizenz-Basis für die oben genannten Produkte.
- Beratungsleistungen des ILK für Hersteller im Zusammenhang mit der Anwendung des Kältemittels R290.
Mit den Ergebnissen des Forschungsvorhabens kann die Richtigkeit der Projekt-Idee belegt werden. Im Rahmen des Projektes wurden wertvolle, weiter nutzbare Erfahrungen und Erkenntnisse im Zusammenhang mit dem Kältemittel Propan (R290) gesammelt bezüglich
- des thermodynamisch/ kältetechnischen Verhaltens,
- verfahrenstechnischer Eigenschaften, beispielsweise die Verträglichkeit zu Materialien, zu Öl,
- des sicherheitstechnischen Umgangs aufgrund der Brennbarkeit von Propan.