Das Projekt "CO2-Kältemittelkreislauf mit Ejektor und optimiertem Abscheider für Heizungswärmepumpen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiebel Eltron durchgeführt. Bei derzeit hergestellten CO2-Wärmepumpen geht die Drosselenthalpie nahezu vollständig verloren, mittels eines Ejektors lässt sich ein Teil der Drosselenthalpie für eine Vorverdichtung nutzen. Durch den Einsatz eines Ejektors lässt sich die Leistungszahl erhöhen. Auf Grund des hohen Druckunterschieds zwischen der Hoch- und der Niederdruckseite eines CO2 Kältemittelkreislaufes bietet sich CO2 ideal für den Einsatz eines Ejektors an. Ziel des Projektes ist es einen Prototypen eines Ejektors in einen Kältemittelkreislauf zu integrieren. Parallel zu den Untersuchungen am Prototypen, werden mathematische Modelle zur Berechnung der Effizienz sowie zur Simulation des Ejektors gebildet. Es zeigt sich, dass der Ejektor in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunktes eine Effizienz von bis zu 20 Prozent erreichen kann. Der Einsatz von Ejektoren ist auch, wenn auch mit einer geringeren Effizienz bei anderen Kältemitteln möglich. So dass er auch in PKW Klimaanlagen und Kühl- oder Gefrierschränke integriert werden kann. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde eine CO2-Heizungswärmepumpe mit Ejektor und optimiertem Abscheider untersucht. Die im Rahmen dieses Projektes konstruierten und optimierten Prototypen wurden in einem dafür eigens aufgebauten Laborprüfstand als Einzelkomponenten vermessen. Bei den Untersuchungen wurden Randbedingungen und Leistungen eingestellt, wie sie in PKW-Klimaanlagen und kleineren Haushaltswärmepumpen auftreten. Parallel dazu wurden mathematische Modelle für die beiden Komponenten sowie für den Gesamtkreislauf entwickelt und in eine Modellbibliothek auf Basis der Simulationsplattform Modelica/Dymola integriert. Die Verifikation der Modelle erfolgte mit Hilfe der Messergebnisse aus den Laboruntersuchungen. Im Verlauf der Modellbildung wurde eine Ejektoreffizienz definiert, die unabhängig von den Effizienzen anderer Kreislaufkomponenten bestimmbar ist. Diese messtechnisch direkt bestimmbare Effizienz ermöglicht den Vergleich verschiedener Ejektoren. Theoretische Untersuchungen, bei denen abgeschätzt wurde, welche Effizienzsteigerung durch einen Ejektor zu erwarten ist, haben gezeigt, dass ein Ejektor in einem Wärmepumpensystem nur in Verbindung mit dem Kältemittel CO2 sinnvoll ist, da CO2 die größten Drosselverluste im Vergleich zu anderen Kältemitteln aufweist. Ein CO2-Ejektorwärmepumpen-system kann sehr effizient Wärme auf einem hohen Temperaturniveau bereitstellen. Ab einer Vorlauftemperatur von mehr als 40 C besitzt das CO2-Ejektor-System Vorteile gegenüber Wärmepumpensystemen, die mit herkömmlichen Kältemitteln betrieben werden. Die Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass ein CO2-Wärmepumpensystem mit einem Schichtenladespeicher betrieben werden sollte, da mit steigender Rücklauftemperatur der COP stärker abnimmt als bei herkömmlichen Kältemitteln. usw.