Entwicklung einer kompakten zweimodularen Adsorptionswärmepumpe

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer kompakten und leistungsfähigen Adsorptionswärmepumpe zur Wohnraumbeheizung unter der Berücksichtigung von produktions- und fertigungstechnischen Aspekten, deren Realisierung in der Großserie erfolgen kann. Einleitend werden zunächst der periodische Adsorptionswärmepumpenprozess erläutert und die Haupteinflussfaktoren auf das Wärmeverhältnis aufgezeigt. Vor dem Hintergrund der anwendungsbezogenen Anforderungen nach einer kompakten und kostengünstigen Anlage wird ein zweckmäßiges Verschaltungskonzept ausgewählt, an Hand dessen geeignete Lösungen für die einzelnen Bauteilkomponenten zunächst als Prototyp entwickelt und im zweimodularen Betrieb einer Laboranlage unter realen Betriebsbedingungen untersucht werden. Im Hinblick auf eine Großserie werden die als Prototyp angefertigten Bauteile in einem stetigen Entwicklungsprozess zum Teil durch seriengefertigte Bauteile ersetzt, um deren Realisierbarkeit und Funtionstauglichkeit zu verifizieren.

Im Vordergrund steht die Entwicklung und Ausführung eines Adsorbers mit guten Wärmeund Stofftransporteigenschaften zum Sorbens sowie eines leistungsstarken und kompakten Verdampfers. Für die Prozessphasensteuerung werden eigens für den vorliegenden Anwendungsfall konzipierte, multifunktionale Umschalteinheiten integriert, die trotz Realisierung einer komplexen Prozessführung im Solekreislauf einen störungsfreien Betrieb gewährleisten.

Neben der Entwicklung und Untersuchung der Bauteilkomponenten wird auch die Prozessführung im Detail betrachtet. Der Basisprozess wird durch Implementierung von zusätzlichen Prozessschritten im Solekreislauf erweitert, die der Leistungssteigerung dienen und speziell auf das gewählte Anlagenkonzept abgestimmt sind. Der Einfluss dieser prozessoptimierenden Sekundärphasen wird im realen Betrieb der Wärmepumpenanlage experimentell untersucht. Die Ergebnisse werden abschließend ausführlich diskutiert und geben Aufschluss über das prozesstechnische Potenzial.