Die Nutzung von Wärmepumpentechnologie zur Aufwertung und Effizienzsteigerung von niedrigwertiger Abwärme aus Produktion und Alltag hat ein breites Anwendungspotential. Hierbei können nicht-azeotrope Arbeitsstoffe eine Temperaturanpassung im Wärmeaustauschprozess des Wärmepumpenzyklus ermöglichen und somit eine tiefgreifende Nutzung der Abwärmeressourcen erzielen. Basierend auf einem Wasserquellen-Wärmepumpen-Wassererwärmer-Versuchsstand wurden nicht-azeotrope Arbeitsstoffe CO₂/R1234yf, CO₂/R290, CO₂/R600a und CO₂/R32 hinsichtlich großer Gleittemperaturen experimentell analysiert und mit R290 als Referenzmedium das Wärmepumpenverhalten unter gleichzeitiger Erfüllung großer Temperaturdifferenzen in Verdampfer und Kondensator untersucht. Die Ergebnisse zeigen: Die Füllmenge der nicht-azeotropen Arbeitsstoffe beeinflusst hauptsächlich die Kühlungsunterkühlung des Kreislaufs und damit den System-COP. Bei einem Massenanteil von CO₂/R1234yf von 15%/85% existiert eine optimale Füllmenge im Kreislauf. Unter den Versuchsbedingungen (Wärmequelleneintrittstemperatur 25 ℃, Austrittstemperatur 5 ℃; Wärmeabsorptionseintrittstemperatur 15 ℃, Austrittstemperatur 45 ℃) entspricht die optimale Füllmenge einem COP von 7,66. Gleichzeitig steigerte unter den Versuchsbedingungen CO₂/R290 im Vergleich zum Ein-Komponenten-Medium R290 den optimalen COP um 75,2%, wodurch q_v (Volumenspezifische Heizleistung) um 107,7% erhöht wurde; CO₂/R1234yf steigerte den optimalen COP um 27,7%, q_v wurde um 92,0% erhöht; CO₂/R32 steigerte den optimalen COP um 15,0%; während CO₂/R600a den optimalen COP nur um 1,7% steigerte, was auf ein geringes Anwendungspotential hinweist.

Wärmepumpe; Abwärmerückgewinnung; nicht-azeotropes Gemisch; Gleittemperatur