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.
Das Projekt "Untersuchungen zur Dimensionierung von Ejektor-Schalldaempfern und der Vergleich mit anderen Druckluft- und Abblas-Schalldaempfern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Accon GmbH, Ingenieurbüro für Schall- und Schwingungstechnik durchgeführt. Es werden Dimensionierungs- und Konstruktionsregeln fuer den als besonders druckverlustarm geltenden Ejektor-Schalldaempfer, der bisher nur als Labormuster zur Verfuegung stand, entwickelt. Die Eigenschaften werden mit denen anderer Druckluftschalldaempfer verglichen und bewertet nach den Kriterien: Schalldaempfung, Stroemungswiderstand, Verschmutzung, Kosten. Der praktische Einsatz in Betrieben wird beobachtet und ausgewertet.
Das Projekt "Innovativer, steuer- und regelbarer CO2-Ejektorwärmepumpenkreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiebel Eltron GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Rahmen dieses Projekts sollen für eine CO2-Heizungswärmepumpe mit Ejektor ein ganzheitliches Regelungskonzept und ein geregelter Ejektor entwickelt werden. Folgende Ziele sollen im Rahmen des geplanten Projekts verfolgt werden: 1. Bewertung und Untersuchung neuartiger Stellglieder im Ejektorkreislauf, 2. Entwicklung eines ganzheitlichen Steuer- und Regelungskonzepts, 3. Darstellung eines regelbaren Ejektors mit einfach herstellbarer und strömungsoptimierter Geometrie, 4. Bewertung der neuen Systeme. Durch die neuartige Prozessführung und den innovativen optimierten Ejektor kann die Leistungszahl einer CO2-Heizungswärmepumpe weiter gesteigert werden und das Betriebsspektrum, in dem die Wärmepumpe signifikante energetische Vorteile gegenüber den herkömmlichen Kältemitteln besitzt, erweitert werden. Die zum Erreichen der Ziele notwendigen Arbeiten werden zu Arbeitspaketen zusammengefasst und Gruppen zugeteilt. Die Arbeitspaketgruppen sind an die Ziele des geplanten Projekts angelehnt. Folgenden drei Gruppen werden die Arbeitspakete zugeordnet: 1. Entwicklung eines steuer- und regelbaren Ejektorkreislaufes, 2. Entwicklung eines regelbaren Ejektors, 3. Bewertung der neuen Systeme und Technologien. Das Institut für Thermodynamik der TU Braunschweig wird Stiebel Eltron als Partner bei diesem Vorhaben unterstützen.
Das Projekt "Entwicklung eines CO2-Ejektorkreislaufs für eine umschaltbare Wärmepumpen-Klimaanlage für Omnibusse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Bei Omnibussen mit herkömmlichen R134a-Klimaanlagen werden durch Leckagen, Unfälle oder Wartungsarbeiten aufgrund der großen Kältemittelfüllmenge erhebliche Mengen des synthetischen Kältemittels freigesetzt. Dies stellt einen beachtlichen Beitrag zur direkten Emission von Treibhausgasen dar, der durch den Einsatz des alternativen Kältemittels CO2 vermieden werden kann. Allerdings treten beim Kältemittel CO2 üblicherweise hohe Drosselverluste auf, die sich jedoch durch die Verwendung eines Ejektors anstelle eines herkömmlichen Expansionsventils reduzieren ließen. Neue Herausforderungen an zukünftige Klimatisierungssysteme für Omnibusse bestehen aber nicht nur in der Kühlung, sondern auch in der bedarfsgerechten Bereitstellung von Heizleistung, da durch die Optimierung der Dieselmotoren im Winter oftmals nicht mehr ausreichend Motorabwärme zur Beheizung des Fahrgastraums zur Verfügung steht. Neben der Verwendung von Brennstoffzuheizern ist die Beheizung des Businnenraums auch durch einen Betrieb der Klimaanlage im Wärmepumpenmodus möglich. Gegenstand des beantragten Projekts ist daher die Erforschung, Entwicklung und Optimierung einer umschaltbaren CO2-Klima-Wärmepumpenanlage für Stadtbusse, wobei erstmals untersucht werden soll, wie ein Ejektor in einer solchen Anlage effizient eingesetzt werden kann. Die optimale Auslegung der Anlagenkomponenten und die Untersuchung ihrer gegenseitigen Beeinflussung, sowie die Optimierung des Heizkonzepts stellen dabei wesentliche Teilaspekte des Projekts dar.
In theoretischen Studien konnte gezeigt werden, dass Ejektorkreisläufe großes Potential besitzen, die Kälte- und Heizleistung von CO2-Klima- und Wärmepumpenanlagen zu erhöhen, bzw, bei gleicher Leistung diese effizienter bereitzustellen. Die Diskrepanz zwischen theoretisch ermittelten und experimentell bestimmten Ejektoreffizienzen erfordern aber weitere detaillierte experimentelle Untersuchungen zu Ejektorkreisläufen. Aufgrund der gegenseitige Beeinflussung aller Anlagenkomponenten erfordert die technische Umsetzung von Ejektorkreisläufen in Stadtbussen zudem eine neue Dimensionierung und Optimierung aller Anlagenkomponenten, und gegebenenfalls auch des Anlagendesigns.
Das Projekt "Optimierung pneumatischer Vakuum-Ejektoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Fluidtechnik durchgeführt. Forschungsziele: Verbesserung der Kenntnisse über die komplexen Zusammenhänge zwischen Geometrie, turbulenter Strömung und Betriebsverhalten pneumatischer Vakuum - Ejektoren - Erarbeitung systematischer, wissenschaftlich begründeter Auslegungsmethoden für pneumatische Vakuum-Ejektoren. Angestrebte Ergebnisse: Im Rahmen des Projektes soll ein Berechnungsmodell zur Ermittlung des Betriebsverhaltens pneumatischer Vakuum-Ejektoren entwickelt werden. Dies soll eine genauere Vorhersage der Eigenschaften des entwickelten Ejektors schon im Projektstadium ermöglichen und ist die Basis für eine rechnergestützte Geometrieoptimierung. Das Berechnungsmodell soll insbesondere für die Entwickler in kleinen und mittleren Unternehmen (kmU) als Softwaremodul zur Nutzung in einer kommerziellen Software zur Verfügung gestellt werden. Damit lässt sich die Leistungscharakteristik moderner einstufiger Vakuum-Ejektoren der Pneumatik verbessern und der Entwicklungsaufwand durch den Einsatz von Softwarewerkzeugen reduzieren.