Jens Philipp:
Optimierung von Haushaltkühlgeräten mittels numerischer Modellierung

Kurzfassung:

Kühlgeräte sind zu einem wesentlichen Anteil am Energiebedarf der privaten Haus­halte beteiligt. Dessen wird sich eine für energie- und kostensparende Produkte sensi­bilisierte Bevölkerung zunehmend bewußt.

Um die Leistung der Kältemaschine dem stark variierenden Kältebedarf anzupassen, wird in Haushaltkühlgeräten eine Zweipunktregelung verwendet. Die intermittierende Betriebsweise und die Abstimmung der einzelnen Bauteile des Kältemittelkreislaufs aufeinander beeinflussen den Energiebedarf des Kühlgerätes wesentlich.

Die Entwicklung energiesparender Haushaltkühlgeräte erfolgt seitens der Hersteller derzeit durch sehr zeitaufwendige experimentelle Untersuchungen. Die Vorgabe kos­tengünstige Produkte herzustellen beschränkt den Entwicklungsaufwand, so daß bei einer hauptsächlich empirischen Optimierung nicht alle, die Energieaufnahme beein­flussenden Parameter beachtet werden können.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines numerischen Modells. Die Software soll den Entwickler von Haushaltkühlgeräten in den Stand setzten, bereits im Entwurfs­stadium eine energetische Optimierung des Kältemittelkreislaufs durchzuführen.

Im Hauptteil der Arbeit, der Modellierung, werden die physikalischen Zusammen­hänge im Kühlgerät dargestellt und durch Gleichungen beschrieben. Einen besonde­ren Schwerpunkt stellt dabei die Einbeziehung der Kältemittelsorption im Öl dar. Nach experimentellen Untersuchungen wird ein detailliertes Modell zur Beschreibung der transienten Sorptionsvorgänge im Ölsumpf des Hermetikverdichters vorgestellt.

Das Simulationsmodell wird an Messungen verifiziert und dann auf Problemstellungen bei der Entwicklung von Haushaltkühlgeräten angewendet. Einzelne energetische Ver­luste im Kältemittelkreislauf werden aufgezeigt und genau analysiert. Es kann gezeigt werden, wie bereits durch einfache Modifikationen am Kältemittelkreislauf eine signi­fikante Verringerung der Energieaufnahme zu erzielen ist.

Preis: € 30.-