Technologie
Die Entwicklung von hocheffizienten Produkten und Systemen zur signifikanten Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen ist eine der grössten Herausforderungen dieses Jahrhunderts. Das Heizen und Kühlen von Gebäuden benötigt grosse Energiemengen und Experten sind sich einig, dass bei Klimakälteanlagen und Wärmepumpen für die Gebäudekühlung und -heizung erhebliches Effizienzsteigerungspotenzial vorhanden ist.
[Quelle: B. Wellig, B. Kegel, M. Meier: Verdoppelung der Jahresarbeitszahl von Klimakälteanla-gen durch die Ausnützung eines kleinen Temperaturhubes, Bundesamt für Energie BFE, 2006]
Die Leistungszahlen Energy Efficiency Ratio (EER) einer Kälteanlage und Coefficient of Performance (COP) einer Wärmepumpe sind stark vom inneren Temperaturhub abhängig. Bei Kompressions-Kälteanlagen und -Wärmepumpen entspricht der innere Temperaturhub der Differenz zwischen Verdampfungs- und Kondensationstemperatur. Für moderne Gebäudetechniksysteme sind Temperaturhübe zwischen 10 K und 30 K ganzjährig ausreichend.
Wärmepumpen und Klimakälteanlagen werden oftmals nur wenige Tage oder gar Stunden im Jahr unter Volllast betrieben. Die Jahresarbeitszahlen sind folglich stark von Teillastwirkungsgraden abhängig. Mit Turbokompressoren sind hohe Verdichtungswirkungsgrade bei kleinen Druckverhältnissen im Volllast- und auch im Teillastbetrieb möglich. Demzufolge eignen sich Turbokompressoren gut für Gebäudeheiz- und Gebäudekühlanwendungen, insbesondere mit kleinen Temperaturhüben. Die mit Turbokompressoren möglichen Jahresarbeitszahlen können signifikant höher ausfallen als mit anderen Kompressoren.
Stand der Technik
Der Einsatz von Turbokompressoren in Kompressions-Kälteanlagen und -Wärmepumpen hat seinen Ursprung im Jahr 1922 [Quelle: National Museum of American History, “Carrier Centrifugal Refrigeration Compressor.” [Online]. Available: http://americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_846092. [Accessed: 23-Aug-2018]], als der erste Radialturbokompressor für diese Anwendungen vorgestellt wurde. Heute sind Turbokompressoren vor allem in grösseren Anlagen mit bis zu mehreren Megawatt Kälte- bzw. Heizleistung weit verbreitet.