HexTraSim

Bedingt durch die weltweit enorm große Anzahl an Kühlgeräten und dem damit verbundenen hohen Gesamtenergiebedarf des Kühlsektors sowie den daraus folgenden Emissionen sind die Hersteller von Kühlgeräten gefordert, noch effizientere Geräte zu entwickeln, welche eine bestmögliche Energienutzung gewährleisten sollen.

Nach dem bisherigen Wissenstand am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik über den Kälteprozess und insbesondere über dessen Modellierung stellen die Wärmetauscher (Verdampfer, Kondensator) die Komponenten dar, die noch die größte Unsicherheit und damit auch das größte Potential hinsichtlich der Effizienz bergen. Im Zentrum des geplanten Forschungsprojekts steht daher die Vertiefung der grundlegenden Kenntnisse über die verwendeten Wärmetauscher in Haushaltskühlgeräten, um in weiterer Folge deren energetische Ausnutzung und damit den gesamten Kältekreislauf zu optimieren. Dies schlägt sich in einer Effizienzsteigerung nieder, die vor allem bei globaler Betrachtung der hohen Anzahl an Kühlgeräten einen deutlichen Rückgang des Stromverbrauchs und der damit verbundenen Emissionen zufolge hat.

Diese Grundlagenforschung zu Wärmetauschern wird sowohl mit experimentellen als auch mit simulationsbasierten Methoden durchgeführt. Um die Wärmetauscher in hoher Genauigkeit modellieren und damit in einer 1D-Kältekreislaufsimulation verwenden zu können, wird die sogenannte Methode der Einflussfaktoren angewandt. Die Einflussfaktoren sollen experimentell sowie simulationsbasiert ermittelt und beide Methoden bezüglich ihrer Tauglichkeit für die Anwendung in einem Entwicklungsprozess verglichen werden. Durch die experimentelle Vermessung transienter Betriebsbedingungen des Gesamtgeräts wird das mit den Wärmetauschern bestückte 1D-Kältekreislaufmodell validiert. Mithilfe dieses 1D-Kältekreislaufmodells sind in Folge tendenzielle Vorhersagen der Energieeffizienz von Haushaltskühlgeräten u.a. bei der Verwendung unterschiedlicher Wärmetauscher-Varianten möglich. Weiters können erstmals sinnvolle Erkenntnisse über die Kältemittelfüllmenge, -verteilung und -verlagerung unter transienten Betriebsbedingungen gewonnen werden.

Das Forschungsvorhaben wurde bei der Österreichischen Förderungsgesellschaft FFG (Förderprogramm: "Bridge 1, 32. Ausschreibung") zur Förderung eingereicht und bewilligt. Das Forschungsprojekt wurde im Jänner 2021 gestartet und erstreckt sich insgesamt über 2 Jahre. Durchgeführt wird das Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der Firma Liebherr-Hausgeräte Lienz GmbH. 

Abbildung: Temperaturverteilung an der Oberfläche eines Kondensators.