Optimierung von Haushaltkühlgeräten mittels numerischer Modellierung

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.