Highlights der Energieforschung Erneuerbares Heizen und Kühlen. Sunsorber Die Klimaanlage der Zukunft

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Karin Pfaff
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1 Highlights der Energieforschung Erneuerbares Heizen und Kühlen 19. April 2012 > Dachsaal VHS Urania > Wien Sunsorber Die Klimaanlage der Zukunft Dr. Richard Zweiler 1 Inhalt Bisherige Aktivitäten Sunsorber 2 Sunsorber 3 Weitere Schritte 2 1

Gebäudetechnik; Diplomarbeit, FH Pinkafeld, 2003 Sunsorber: Adsorptionskältemaschine kleiner Leistung < 10 kw Quelle:

2 Grundlagen wärmebetriebenen Kältemaschine => geschlossener Ab- oder Adsorptionsprozess Quelle: Lux A.: Literaturrecherche zur Beschreibung des Ad-/Desorptionsprozesses für unterschiedliche Arbeitsstoffpaare in der Gebäudetechnik; Diplomarbeit, FH Pinkafeld, 2003 Sunsorber: Adsorptionskältemaschine kleiner Leistung < 10 kw Quelle: Schramek E-R.: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 70. Auflage, Oldenburg Industrieverlag München, Bisherige Aktivitäten 4 2

Bisherige Entwicklungskosten: 1,8 Mio. EUR Davon eingebrachte Eigenmittel: 700.

3 Bisherige Entwicklungskosten: 1,8 Mio. EUR Davon eingebrachte Eigenmittel: ,- EUR Geistige Eigentumrechte: 100% GET Aufbau Serienfertigung in Folgeprojekten Sunsorber 5 Sunsorber 2 FFG Projekt Sunsorber 2 Sorptionsmaterialien Interner Wärmetauscher Ad-/Desorberpaket Regelkonzept Verdampfer Mehrstufiger Adsorptionsprozess Klappen Systemintegration Prozesssimulation 6 3

sorptive Trennfolie 40 % PE, 60 % Silikagel in Pulverform gute Adsorptionsgeschwindigkeit

4 Sorptionsmaterialien Ad-/Desorberpaket Versuche mit diversen Silikagelen Messung der Adsorptionsisothermen Berechnung der Adsorptionsgeschwindigkeit 7 Sorptionsmaterialien sorptive Trennfolie 40 % PE, 60 % Silikagel in Pulverform gute Adsorptionsgeschwindigkeit industriell Hergestellt => Idee: Lamellenrohrwärmetauscher mit sorptiver Folie zwischen Lamellen 4

5 Vergleich Silikagel Zeolith bei niedrigen Austreibertemperaturen Vergleich Silikagel/Zeolith bei 60 C/20 C/15 C Leist Verd_SGEH Leist Verd_AQSOA Leist Verd Durchschnitt_SGEH Leist Ad-/De Durchschnitt_SGEH Leist Verd Durchschnitt_AQSOA Leist Ad-/De Durchschnitt_AQSOA Temp Ad-/De VL_AQSOA durchschnittl. Austreiberleistung Silkagel: W durchschnittl. Austreiberleistung Zeolith: W Austreibertemperatur: 60 C Silikagelmasse: ca. 25 kg Zeolithmasse: ca. 3 kg COP Silikagel: 414 / = 0,126 COP Zeolith: 794 / = 0, Leistung [W] durchschnittl. Verdampferleistung Zeolith: 794 W durchschnittl. Verdampferleistung Silikagel: 414 W Zeit [sek] Temperatur [ C] 9 Verdampfer Kältemittel Wasser sehr niedriger Druck (12 mbar abs bei 10 C Verdampfungstemperatur) => flache Bauweise Verdampfer Ad-/Desorber => 9 mbar Ad-/Desorber => 9 mbar KM verdampft bei ca. 11 mbar (8,4 C) 2 cm 8 cm ~ 8 mbar 10 cm KM verdampft bei ca. 19 mbar (16,7 C) 9 mbar Druck im Verdampfer + 8 cm (8 mbar) Wassersäule = 17 mbar 10 5

6 Verdampfer flache Kupferrohrspirale Rippenrohr Glattrohr? Versuche im Plexiglaszylinder => Sichtprüfung möglich 11 Verdampfer Dampfblasenbildung an Rippenrohr Große Dampfblasen durch geringen Druck 12 6

Verdampfer Vergleich Rippenrohr Glattrohr Vor und Rücklauftemperaturn, Druck im Verdampfer VL Glattrohr RL Glattrohr VL Rippenrohr RL Rippenrohr Druck Glattrohr Druck Rippenrohr 20 24 Verdampfer

7 Verdampfer Vergleich Rippenrohr Glattrohr Vor und Rücklauftemperaturn, Druck im Verdampfer VL Glattrohr RL Glattrohr VL Rippenrohr RL Rippenrohr Druck Glattrohr Druck Rippenrohr Verdampfer keine signifikanten Leistungsunterschiede messbar Temperatur [ C] Absolutdruck [mbar] Glattrohr: einfachere Fertigung kostengünstiger Leistung [W] Zeit [sek] Vergleich Verdampferleistung Rippenrohr Glattrohr Leistung, Durchschnittsleistung Ad /Desorber Vorlauf Verd_Glattrohr Leist Verd_Rippenrohr Leist Verd Leist Durchschnitt_Glattrohr Leist Verd Durchschnitt_Rippenrohr Temp Ad /De VL_Glattrohr Temp Ad /De VL_Rippenrohr Zeit [sek] Temperatur [ C] 13 Klappen selbsttätige Klappen - Druckdifferenz Druckverlust sehr gering => leicht billig, einfach Quelle: Schramek E-R.: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 70. Auflage, Oldenburg Industrieverlag München,

8 Klappen Tests haben ergeben => Ablagerungen auf Klappen Silikagel gerät in Verdampfer und lagert sich auf Klappen ab Ablagerungen verhärten Klappen aus Gummi Silikonklappen bleiben trotz Ablagerungen weich 15 Prozesssimulation 16 8

Prozesssimulation grafische Benutzeroberfläche Einzelmodelle zusammengeschaltet und mit Benutzeroberfläche versehen. Laufzeit pro Zyklus (ca. 10-50 min. Echtzeit): 3-15 sec.

9 Prozesssimulation grafische Benutzeroberfläche Einzelmodelle zusammengeschaltet und mit Benutzeroberfläche versehen. Laufzeit pro Zyklus (ca min. Echtzeit): 3-15 sec. auf einem Standard-PC 17 Prozesssimulation grafische Benutzeroberfläche Vergleich von Messdaten und Simulationsergebnissen (**** Messung, Simulation) Bett-Temperatur Ad/Desorber 1 Wasser-Temp. Ad/Des. 2 - Ausgang 18 9

10 Prozesssimulation Ergebnisse und Ausblicke Vergleichsweise einfaches Bilanzierungsmodell, einige wenige anzupassende Parameter Qualitative Übereinstimmung zwischen Simulations- und Messdaten meist sehr gut wichtigste Mechanismen offenbar erfasst An manchen Stellen noch Abweichungen vorhanden weitere Verfeinerung des Modells wären wünschenswert (könnten jedoch schnell sehr maschinenspezifisch werden) 19 Inhalt Bisherige Aktivitäten Sunsorber 2 Sunsorber 3 Weitere Schritte 20 10

Projektziele Sunsorber3 21 Ziele / Ergebnisse Ziele / Ergebnisse Optimierungsziele einzelner Bauteile Optimierung Silikagel - Wärmetauscher

11 Projektziele Sunsorber3 21 Ziele / Ergebnisse Ziele / Ergebnisse Optimierungsziele einzelner Bauteile Optimierung Silikagel - Wärmetauscher Optimierung Verdampfer Optimierung des internen Wärmetausches Optimierung der Klappen Marketing Vertriebspartner Haustechnik Zielmarkt USA 22 11

12 Inhalt Bisherige Aktivitäten Sunsorber 2 Sunsorber 3 Weitere Schritte 23 Herausforderungen Grundlagenforschung Systemintegration Erhöhung der Effizienz Effiziente Rückkühlmöglichkeiten Nationale Förderung für Endkunden in den ersten Jahren Lobbying gemeinsam mit anderen Herstellern Markteinführung Ende

13 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Dr. Richard Zweiler Güssing Energy Technologies GmbH Wiener Straße 49 A-7540 Güssing Tel.: Website: 13

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