Die Effizienz von außenluftbasierten Wärmepumpensystemen wird durch die Vereisung des Außenraumwärmetauschers und die dadurch notwendige Enteisung deutlich verringert. Zusätzlich vergrößert sich durch die (teilweise) Blockade des Luftpfads der Druckverlust und die zur Wärmeübertragung vorhandene Fläche wird verkleinert. Deshalb ist es notwendig, entweder die Eisbildung durch geeignete Maßnahmen zu verhindern oder eine Enteisung des Wärmetauschers in gewissen Zeitabständen durchzuführen. Während dieser Enteisung muss der Komfort im Innenraum aufrechterhalten werden, zum Beispiel durch zwischenzeitliche elektrische Beheizung. Zur Optimierung des Gesamtvorgangs (Erkennung der Vereisung - Umschaltung in den Enteisungsbetrieb - Rückkehr zum Wärmepumpenbetrieb nach abgeschlossener Enteisung) wurden Messungen am Prototyp einer CO2-Klimaanlage mit Wärmepumpenfunktion durchgeführt. Zudem wurden mit der Simulationssoftware Dymola und der Modelica-Bibliothek Airconditioning-Simulationsmodelle für das Gesamtsystem erstellt, um verschiedene Enteisungsstrategien zu bewerten und die Systemeffizienz zu optimieren. Mithilfe der durchgeführten Prüfstandsmessungen sowie des erstellten Simulationsmodells konnte eine energetische Betrachtung des Gesamtzyklus im Wärmepumpenbetrieb (Vereisungs- und Enteisungsvorgang) durchgeführt werden. Die Simulationsergebnisse für den COP in Abhängigkeit vom Enteisungszeitpunkt haben gezeigt, dass es (abhängig von den Umgebungsbedingungen und Prozessparametern) einen energetisch optimalen Enteisungszeitpunkt gibt, in dem die Systemeffizienz deutlich höher ist als bei zu früh oder zu spät gestartetem Enteisungsvorgang. Durch die Erstellung eines entsprechenden Kennfelds zur Bestimmung des energetisch optimalen Enteisungszeitpunkts abhängig von den Umgebungsbedingungen und Prozessparametern konnte eine hohe Effizienz des Gesamtprozesses des Wärmepumpensystems gewährleistet werden.
Energieeffiziente Enteisung bei Pkw-Wärmepumpensystemen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 117 , 2 ; 40-43
2015
4 Seiten, 6 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch