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Wärmepumpe als Zuheizsystem bei CO2 -Klimaanlagen


14. Dezember 2005

Bei zukünftigen Klimaanlagen, die mit dem umweltfreundlichen Kältemittel R744 (CO2) betrieben werden, bieten sich bei hohen Komfortansprüchen R744-Wärmepumpen als Zuheizsysteme an. Dies ergab eine Untersuchung von Behr, Systempartner der internationalen Automobilindustrie. In einer Vergleichsanalyse haben Ingenieure von Behr unterschiedliche R744-Zuheizsysteme mit konventionellen Zuheizsystemen wie Brennstoffzuheizer und PTC-Heizkörper sowie dem so genannten Dreiecksprozess verglichen. Der Dreiecksprozess ist streng genommen keine Wärmepumpe, da keine Wärme von außen aufgenommen wird. Hier wird nur die Energie für die Zuheizung genutzt, die durch die Verdichtungsarbeit im Kompressor entsteht. Da für den Heizbetrieb im Wesentlichen nur Kompressor, Heizer und Expansionsorgan benötigt werden, sprechen die Ingenieure vom „Dreiecksprozess“.

Wärmepumpen hingegen nutzen zusätzliche Wärmequellen, so handelt es sich bei den untersuchten R744-Wärmepumpen um eine Luft-Luft-Wärmepumpe, bei der die Umgebungsluft als Wärmequelle dient und um eine Kühlmittel-Luft-Wärmepumpe, die das Kühlmittel des Motors als Wärmequelle nutzt. Das Kühlmittel-Luft-Konzept ist sehr effizient, da sich das Motorkühlmittel schnell nach einem Kaltstart erwärmt. So stellten die Behr-Ingenieure fest, dass nach einem Kaltstart bei minus 20 Grad Celsius bereits drei Minuten später die volle Leistung des Systems erreicht wird.

Die Analyse von Behr hat gezeigt, dass R744-Wärmepumpen vor allem beim Aufheizverhalten gegenüber konventionellen Systemen Vorteile erzielen und schneller die Komforttemperatur erreichen. Gegenüber dem PTC-Heizkörper oder Brennstoffzuheizer können die R744-Wärmepumpen den Komfortzugewinn mehr als verdoppeln und sorgen bereits nach etwa zehn Minuten für die gewünschte Komforttemperatur.

Im Gegensatz zu heutigen konventionellen Zuheizsystemen wie Brennstoffzuheizer oder PTC-Elementen bringt der Dreiecksprozess nur zu Beginn der Heizphase Vorteile mit sich. Im weiteren Verlauf verliert sich dieser Vorteil und wird aus diesen Gründen derzeit nicht als R744-Zuheizsystem favorisiert. Die R744-Wärmepumpen sind laut der Behr-Analyse vor allem dann attraktiv, wenn der Komfortanspruch gegenüber den Kosten im Vordergrund steht.

„Das ideale Zuheizsystem für R744-Klimaanlagen hängt nicht nur von den Ansprüchen an den thermischen Komfort ab, sondern auch vom vorhandenen Bauraum im Fahrzeug, von den Einflüssen des Systems auf andere Systeme und von den Kosten“, sagt Dipl.-Ing. Dieter Heinle, Leiter Vorentwicklung Klimatisierung von Behr. „Aufgrund unserer Analysen empfehlen wir daher, für jedes geplante Zuheizsystem vorher eine detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse zu erstellen, um sich dann zu entscheiden. Sicher ist aber, dass das Prinzip der Wärmepumpe bei den zukünftigen R744-Klimaanlagen als alternatives Zuheizsystem eine wichtige Rolle spielen wird.“

Weitere Informationen unter: www.behrgroup.com


 

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