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Energy efficient heat exchangers for HVAC applications

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Energieineffiziente HLK-Systeme für Gebäude

HLK-Systeme (Heizung, Lüftung, Klimatechnik) machen annähernd 35 % des Gesamtenergieverbrauchs in Wohn- und Geschäftsgebäuden aus. Neue nanotechnologische Lösungen, die im Zuge eines EU-finanzierten Projekts entwickelt wurden, sollen diesen massiven Energieverbrauch durch HLK-Systeme erheblich verringern.

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Auch wenn heutzutage ein Großteil der verbrauchten Energie für das Heizen aufgewendet wird, kann eine Verbesserung der Energieeffizienz in HLK-Systemen große Einsparungen ermöglichen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ENE-HVAC (Energy efficient heat exchangers for HVAC applications) wurden innovative Technologien angewandt, die dabei behilflich sind, eine wesentlich bessere Wärmeübertragungseffizienz bei Wärmetauschern und Energieeinsparungen von bis zu 50 % gegenüber dem Gesamtverbrauch von HLK-Systemen zu erreichen. Das Projekt brachte drei neue technologische Ansätze ins Spiel, um Wärmeübertragung und -transport über das gesamte HLK-System zu verbessern. Nanotechnologische Beschichtungen vermindern die Eisbildung in HLK-Systemen, nanostrukturierte Oberflächen erhöhen die Wärmeübertragung in Kältesystemen und Nanofluide steigern die Effizienz von Solesystemen. Die Partner realisierten die ehrgeizigen Projektziele, indem die Effizienz sämtlicher HLK-Systembestandteile angegangen wurde. Die angewandten Technologien adressierten die Effizienz von Wärmetauschern luft- und flüssigkeitsseitig, etwa im Hinblick auf Kondensatoren/Verdampfer und Wärmerückgewinnungssysteme. Ferner wurde das Wärmetransportsystem untersucht, um eine hohe Effizienz für das gesamte HLK-System sicherzustellen. Um schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, wurde im Rahmen des ENE-HVAC-Projekts auf natürliche Kältemittel wie bspw. Kohlenstoffdioxid und Ammoniak anstelle von Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Fluorkohlenwasserstoffen zurückgegriffen. Die Frostbildung an der Oberfläche von Wärmetauschern ist eine große Herausforderung für die Energieeffizienz. In regelmäßigen Abständen ist ein Enteisen erforderlich, bei dem Energie verbraucht wird. Etwa 13 % der gesamten Pumpenenergie werden auf die zyklische Enteisung bei Umgebungstemperaturen von unter 7 °C aufgewendet. Über ENE-HVAC wurden besonders wasserabweisende Beschichtungssysteme entwickelt, um die Eisbildung an kalten Oberflächen zu verlangsamen. Oberflächentests an Wärmetauschern im vollen Maßstab zeigten eine signifikant verzögerte Eisbildung. Die neu entwickelten nanostrukturierten Oberflächen demonstrierten über eine gesteigerte Kondensationseffizienz einen Anstieg von 15 % bei der Wärmeübertragung von Kältemitteln in Wärmetauschern. Die innovativen ENE-HVAC-Technologien tragen dazu bei, den Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen kommerziell verfügbaren Systemen um die Hälfte zu senken. Die Errungenschaften des Projekts sollen der europäischen Industrie einen Wettbewerbsvorteil bei den Technologien zur Energieeinsparung verschaffen.

Schlüsselbegriffe

Energieeffizient, HLK, Gebäude, ENE-HVAC, Wärmetauscher, Wärmeübertragung

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