Aufgrund des Klimawandels steigt weltweit der Energiebedarf. Die Nutzung erneuerbarer Energien kann einem Anstieg der Treibhausgasemissionen entgegenwirken. Wärmepumpen gewinnen thermische Energie aus der Umwelt, um Gebäude effizient zu heizen oder zu kühlen. Das Projekt untersucht effiziente und kostengünstige Wärmetauscherplatten aus Kunststoff.
Ein wichtiges Element im modernen Wärmepumpensystem ist der Wärmetauscher. Dieser beeinflusst Effizienz und Kosten. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Technologiekonzepts zur Herstellung kosten- und energieeffizienter Wärmetauscher auf Kunststoffbasis, die die klassischen Wärmetauscher aus Edelstahl- oder Kunststoffrohren ersetzen.
rechts: Planare Auslegung der Wärmetauscherplatte mit Endkappen und Rohranschlüssen (orange). (Quelle: Technische Hochschule Deggendorf, Technologiezentrum Weißenburg)
Dieses Projekt umfasst die Untersuchung und gezielte Steuerung aller relevanten Materialeigenschaften, Auslegung und Konstruktion von Wärmetauscherplatten sowie Konstruktion von Werkzeugen, Vorrichtungen und Hilfsmitteln zur Herstellung der Wärmetauscherplatten.
Zukünftig soll diese Technologie einen Baustein für leistungsstärkere Rechenzentren bilden. Um dies zu ermöglichen, entwickelt das Projektteam nicht nur die optischen Bauteile, sondern auch intelligente Regelungssysteme. Ein speziell konzipierter Embedded Controller sorgt dafür, dass die hochdynamischen Prozesse in Echtzeit geregelt werden können. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung moderner Kommunikationstechnologien und unterstützt den Ausbau digitaler Infrastrukturen.
Kunststoffplatten haben im Vergleich zu bisherigen röhrenförmigen Wärmetauschern einen um ein Vielfaches geringeren CO2-Fußabdruck. Sie sind kostengünstiger in Bezug auf Herstellung, Transport und Installation und anschließend leichter recycelbar. Ihre Funktion im Wärmetauscher stellt jedoch hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften der Kunststoffplatten. Sie müssen mechanisch stabil und gleichzeitig robust gegen äußere Einflüsse wie Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und UV-Belastung sein. Zudem muss die geringe Wärmeleitfähigkeit solcher Materialien erhöht werden, um eine möglichst hohe Entzugsleistung zu erzielen. Es wird der Einsatz von „postconsumer“- und „postindustrial“-Rezyklaten untersucht.
Ziel ist die Entwicklung eines recycelbaren Polymers mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das für die nächste Generation von Wärmetauscherplatten wie für die Polymerindustrie eine bahnbrechende Entdeckung sein wird. Am Projektende steht ein Technologiekonzept zur Herstellung von kosten- und energieeffizienten Plattenwärmetauschern auf Kunststoffbasis, das durch einen Demonstrator für den Einsatz in Wärmepumpen Heizungssysteme geprüft und validiert ist. Die entscheidenden Vorteile gegenüber dem aktuellen Stand der Technik sind Flexibilität und Einfachheit.
