Allgemeines Projekt

Mobile Klimakammererweiterung für Tieftemperaturanwendung

Motivation:

Im Jahr 2016 wurde an der NTB das neue Wärmepumpen-Testzentrum WPZ eingeweiht. Dieses besitzt neue Prüfstände für Wärmepumpen und Kälteanlagen, welche den aktuellen Prüfnormen und -anforderungen mehr als gerecht werden.
Mit den Prüfständen können Wärmepumpen nach geltenden Normen bis zu folgenden Grenzen geprüft werden:

Luft / Wasser Wärmepumpen:
Heizleistung: bis max. 100kW
Temperaturbereich: -25 ... +50°C
Massenstrom: bis 15'000kg/h
Sole / Wasser & Wasser / Wasser Prüfstände:
Heizleistung: bis max. 200kW
Volumenstrom Senke: bis 20'000kg/h
Volumenstrom Quelle: bis 28'000kg/h
Prüfstände für Brauchwarmwasserwärmepumpen und Wärmespeicher:
Schallgedämmte Klimakammer:

Die Dimensionen der neuen Klimakammern / Prüfstände erlauben es auch grosse Objekte zu prüfen und bei extremen Klimabedingungen zu testen.
Das Wärmepumpen-Testzentrum WPZ und das Institut für Energiesysteme IESerhalten dank dieser neuen Messinfrastrukturvermehrt Anfragen aus dem automotive Sektor. Bei diesen Anfragen handelt es sich hauptsächlich um Komponentenentwicklung und -tests von Kälteanlagen oder Wärmepumpen für den automotiven Bereich, aber auch für Eisenbahn und Aviatik-Anwendungen. Die Anforderungen an diese Kälteanlagen und Wärmepumpen sind enorm. Diese müssen auch noch bei -40°C und +40°C ihre Funktion erfüllen und die entsprechenden Normen einhalten können.

Die neuen Klimakammern können zurzeit jedoch nur auf maximal -25°C gekühlt werden.

Aus diesem Grund entwickeln das WPZ und das IES eine mobile Tieftemperaturkältemaschine, damit die Klimakammern auf bis zu -50°C gekühlt werden können.

Projektziele:

Im Rahmen dieses Projekts soll eine möglichst kompakte und mobile zusätzliche Kälteanlage entwickelt werden, welche es erlaubt die neuen als auch die bestehenden Prüfstände des WPZ auf -50°C abzukühlen.
Nach den Simulationsberechnungen kann die Anlage bei -50°C noch eine Kälteleistung von 10kW erzeugen.

Besonderheit:

Die Anlage ist als zweistufiger Kreislauf mit Zwischenkühlung aufgebaut, und zusätzlich instrumentiert, um auch Semesterarbeiten durchführen zu können. Dabei können verschiedene Regelungskonzepte wie Drehzahlregelung, indirekte Heissgasbypassregelung und Wärmepumpenkreisläufe im Praktikum untersucht werden. Zudem gibt die Anlage mit dem Kältemittel R744 (CO2) den Studenten einen Einblick in die Welt der natürlichen anorganischen Kältemittel. Deren Bedeutung in der Praxis aufgrund der immer strenger werdenden F-Gas Verordnung in Bezug auf Ozon- und Treibhauseffekt steigt.