ÖLFREIES VERDICHTEN VON NATÜRLICHEm KÄLTEMITTEL MITTELS ROTATIONSKOLBENVERDICHTER

Um den Klimawandel zu begrenzen, haben sich die Industrieländer darauf geeinigt, die Treibhausemissionen bis 2050 um 80-95 % (auf den Wert von 1990 bezogen) zu reduzieren. Neben vielen anderen Quellen sind zu großen Teilen auch die sogenannten F-Gase (fluorierte Gase) am Treib-hauseffekt beteiligt. Geraten diese Gase in die Atmosphäre, ist deren Wirkung oft um ein 1000-faches (und mehr) schlimmer als die Emission einer vergleichbaren Menge CO2.

Natürliche Kältemittel sind eine effiziente Alternative zu den F-Gasen in der Kältetechnik. Zur Gruppe der natürlichen Kältemittel gehören auch Ammoniak (NH3), Kohlenwasserstoffe (CmHn) und CO2. Aufgrund der F-Gas-Verordnung (EU) wird CO2 als alternatives Kältemittel deutlich an Bedeutung gewinnen. Um CO2 als Kältemittel in einem Kühl- bzw. Wärme-pumpenkreislauf verwenden zu können, sind Arbeitsdrücke von mehr als 100 bar (überkritischer/ transkritischer CO2-Kältekreislauf) erforderlich. Das Herzstück von jedem Kühl- bzw. Wärmepumpen-system ist der Verdichter (Kompressor). Das Start-up fautech nutzt das Wankelprinzip um neuartige Kompressoren herzustellen, welche einfach skalierbar und insbesondere kompakter gegenüber dem Wettbewerb sind.  In den Abbildungen 1 und 2 ist das Funktionsprinzip eines Rotationskolben-verdichters dargestellt, welcher für technische Gase und für den sub- und transkritischen CO2 Kühl- bzw. Wärmepumpenkreislauf optimiert ist.

Das kooperative Projekt von fautech mit V-Research und dem CDP zielt auf die Schaffung einer digitalen Infrastruktur ab, welche eine Vernetzung von Kundenanforderungen bis hin zum intelligenten Produkt ermöglicht. Das Besondere an der Zusammenarbeit ist die Möglichkeit auf der „digitalen grünen Wiese“ eine flexible und skalierbare Grundlage für das Unternehmen zu erarbeiten. In einem ersten Schritt wurden Möglichkeiten geschaffen, funktionale Kundenanforderungen – in Form von Leistungskennzahlen – direkt in ent-sprechende Auslegungen überführen zu können. Dafür mussten mathematische Modelle entwickelt werden, welche die Anforderungen in entsprechende Geometrien von Rotor und Stator überführen.
Um die Produktmodelle effizient verwalten und mit den Kunden teilen zu können, kommt eine Cloud- basierte Entwicklungsumgebung zum Einsatz. Dabei stellen Cloud-Technologien einen zentralen Aspekt für den Aufbau der neuen digitalen Infrastruktur dar. Im nächsten Schritt strebt fautech den Schritt zur direkten digitalen Integration mit einem Netzwerk aus Lohnfertigern an. Dies erlaubt den Kooperations-partnern fautech, V-Research und CDP an vorderster Front neue modellbasierte Integrationsmöglichkeiten zu entwickeln und unmittelbar im industriellen Umfeld zu validieren. Für fautech bedeutet der Aufbau eines durchgängigen Informations-managements von Kundenanforderungen hin bis zu Fertigungspartnern die Sicherung des Vorsprungs gegenüber dem Mitbewerb auch auf dieser Ebene.

Teilabbildung 1 bis 6, Verdichtungszyklus eines Kältemittelverdichters von fautech, (E) Einlass auf der Niederdruckseite, (A) Kühlmittel-Auslass auf der Hochdruckseite

Schematisches CAD Modell der Variante 1:2 (fautech)

Projektkoordination (Story)
Dipl.-Ing. Christian Nigischer, BSc.
Area 1 Manager, Research Engineer
CDP – Austrian Center for Digital Production GmbH