LC150 - Entwicklung eines kälte-mittelreduzierten Wärmepumpen-Moduls mit Propan

Das Forschungsvorhaben LC150 hat sich zum Ziel gesetzt, Kältekreise für Wärmepumpen mit dem umwelt-freundlichen Kältemittel R290 (Propan) mit einer maximalen Füllmenge von 150 g zu entwickeln, um diese Wärmepumpen in jedem Raum unabhängig von Aufstellungsrestriktionen installieren zu können. Alle entwickelten Wärmepumpen sind als Sole/ Wasser Wärmepumpen ausgeführt und haben eine Zielheizleistung von 5-10 kW. Die Kältekreise sollten ein möglichst hohe Füllmengeneffizienz erreichen. Das heißt, dass die spezifische Füllmenge (in g/kW) möglichst gering bei gleichzeitig hoher Heizleistung sein soll. Der erfolgreichste Wert liegt bei einer spezifischen Füllmenge von unter 10 g Kältemittel pro kW Heizleistung mit einer Heizleistung von 12,8 kW. Die Kältekreise wurden nicht nur hinsichtlich ihrer Kältemitteleffizienz, sondern auch hinsichtlich ihrer thermischen Effizienz bewertet und verglichen. Die Mindestanforderungen lagen bei einem SCOP von 4,3 bei einer Senkentemperaturen zwischen 24-35 °C und einer Quellentemperatur von 0 °C. Obwohl die Kältekreise eine Füllmenge kleiner 150 g aufweisen und damit keinen Restriktionen hinsichtlich des Aufstellungsortes unterliegen, wurden für ausgewählte Kältekreise Leckageszenarien simulativ und experimentell untersucht und bewertet. Mit dem experimentellen Datensatz sind nun die Grenzen zwischen gefahrlosen und gefahrbehafteten Anlagen bekannt. Durch konstruktive Änderungen an den Wärmepumpen-Gehäusen und dem Einsatz zusätzlicher Sicherheitsmaßnahmen können die Datensätze genutzt werden, um die Gefahrenlage neu zu bewerten. Es kann festgestellt werden, dass eine Ausströmhöhe von 2,2 m zu den geringsten Risiken aufgrund von Verdünnungseffekten führt. Dies stimmt mit den Standardbedingungen überein, die größere Raumflächen oder Kältemittelfüllungen für Geräte ermöglichen, die auf anderen Ebenen als der Bodenhöhe installiert sind.