Simulation eines Luft/Sole-Wärmeübertragers unter trockenen und feuchten Bedingungen

Zur realitätsnahen Wiedergabe des dynamischen Betriebsverhaltens eines Luft/Sole Lamellen‐Rohr‐Wärmeübertragers (WÜT) müssen die unterschiedlichen luftseitigen Betriebszustände berücksichtigt werden. Diese stellen sich abhängig von den Umgebungsbedingungen (Lufttemperatur und ‐feuchte) sowie der Oberflächentemperatur des WÜT ein, wobei eine Taupunktunterschreitung in feuchten Zuständen resultiert. Mögliche Betriebszustände sind der trockene, kondensierende, vereisende, bereifende, schmelzende oder verdunstende Betrieb des WÜT. In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines graybox Modells eines Lamellen‐Rohr‐Wärmeübertragers zur dynamischen Simulation von Luft/Sole‐Wärmepumpensystemen vorgestellt. Das entwickelte Modell verknüpft mehrere Modellansätze zu den genannten luftseitigen Betriebszuständen, wodurch eine lückenlose Simulation des WÜT ermöglicht wird. Hierbei berücksichtigt das Modell den dynamischen Auf‐ und Abbau von Kondensat, Eis oder Reifschichten und ermöglicht somit auch Simulationen des WÜT unter zyklisch wiederkehrenden Bereifungs‐ und Abtauprozessen. Das Modell ist Teil des Projektes "LowEx‐Bestand HEAVEN" (FKZ: 03ET1540B, www.lowex‐bestand.de/ index.php/heaven‐viessmann). Hier wird eine umfassende simulative Untersuchung von Mehrquellen‐Wärmepumpensystemen aus Außenluft und Erdreich für Mehrfamilienhäuser durchgeführt. Der Schwerpunkt dieser Analyse liegt in der Ermittlung von geeigneten Regelstrategien und Auslegungskriterien für Mehrquellensysteme, was die dynamische und realitätsnahe Wiedergabe von Systemkomponenten erfordert. Der Konferenzbeitrag soll zunächst eine kurze Vorstellung des Projekthintergrunds und der Betriebszustände eines Wärmeübertragers enthalten. Anschließend soll das entwickelte Modell vorgestellt und ein Vergleich mit experimentell ermittelten Ergebnissen präsentiert werden.