Sicherer Betrieb einer 12-kW-Propan-Wärmepumpe

Die europäische Umsetzung des Montrealer Protokolls, die F-Gas-Verordnung, schränkt die Verwendung von Kältemitteln mit hohem GWP ein. Daher werden Kältemittel mit niedrigem GWP, insbesondere R290, zum Standard auf dem wachsenden Wärmepumpenmarkt. Die Produktionskapazitäten und Sicherheitslösungen müssen weiterentwickelt werden, um das prognostizierte Wachstum zu unterstützen. In diesem Beitrag werden die sicherheitsorientierten Ergebnisse zweier Forschungsprojekte zu kältemittelreduzierten Kältekreisen (LC150) und Wärmepumpen-Lösungen für den Austausch von Gasetagengeräten (LCR290) vorgestellt, insbesondere Maßnahmen zur Sicherstellung einer unkritischen Propanverteilung im Aufstellraum bei Propanleckagen. Im Rahmen dieser Projekte wurden am Fraunhofer ISE verschiedene Komponenten kombiniert, um Wärmepumpenkreisläufe mit niedriger Kältemittelfüllmenge zu realisieren. Die derzeit besten Lösungen haben eine spezifische Heizleistung <10 g/kW mit einem SCOP (ErP) >4,5 und einer maximalen Heizleistung von 12 kW. Die Ergebnisse wurden als Grundlage für die Gehäuseabmessungen und die freizugebende Kältemittelmenge verwendet. Zum Zweck einer sicheren und zuverlässigen R290-Ausströmung im Leckagefall wurde ein spezieller Teststand entwickelt, der in diesem Beitrag beschrieben wird. Der Teststand erlaubt es, Leckagen gemäß der Norm EN60335-2-40 darzustellen. Um individuelle Gehäuseansätze zu bewerten, wurden zwei modulare und anpassbare Gehäusemodelle erstellt. Die Gehäusemodelle sind in Weißwarenabmessungen und Gasetagengeräte-Abmessungen verfügbar. Eine Vielzahl von R290-Sensoren in und um die Gehäusemodelle ermöglichte es, Verteilungskarten der R290-Konzentration auf der Grundlage der freigesetzten Ladung, der Gehäuselösungen und der Umgebungsparameter wie Luftwechselrate und Temperatur zu erstellen.