Die effiziente Rückgewinnung industrieller Abwärme ist entscheidend für die Erreichung der industriellen "Doppel-Kohlenstoff"-Ziele. Dieser Artikel befasst sich mit den Herausforderungen der niedrigen Ausnutzung von mittel- und niedrigtemperaturiger Abwärme, dem hohen Bedarf an großer Temperaturerhöhung und der zeitlichen Nichtübereinstimmung. Durch die Rückgewinnung der kontinuierlichen Abwärme einer Druckluftstation zur Deckung des intermittierenden industriellen Heizbedarfs hoher Temperatur wurde ein Design- und Leistungsstudie eines transkritischen Hochtemperatur-Wärmepumpensystems auf Basis eines nicht-azeotropen Arbeitsstoffs und gestaffelter Phasenwechsel-Speicherung durchgeführt. Zunächst wurde durch Einzelzieloptimierung das optimale nicht-azeotrope Kältemittel R290/cis-Buten (0,5/0,5) ausgewählt, dessen COP 3,31 beträgt und die volumetrische Heizleistung (VHC) 5.975,63 kJ/m³ erreicht. Anschließend wurden die Strukturparameter des Wärmespeichers ermittelt und die optimale Konfiguration der gestaffelten Phasenwechselmaterialien (PCM) mit einem Volumenverhältnis von Hochtemperatur-Paraffin zu Niedertemperatur-Paraffin von 25∶35 bestimmt. Schließlich wurde die Systembetriebsleistung untersucht, die Ergebnisse zeigen: Die gestaffelte PCM-Konfiguration (Fall 1) reduziert die Temperaturungleichmäßigkeit des PCM während des Lade- und Entladeprozesses und hält während der Entladung eine höhere durchschnittliche Austrittstemperatur aufrecht. Die Leistung ist optimal, mit einem durchschnittlichen COP von 2,88 und dem niedrigsten Kompressorenergieverbrauch.

transkritisch; Hochtemperatur-Wärmepumpe; nicht-azeotrope Arbeitsstoffe; gestaffelte Phasenwechsel-Speicherung