Elastokalorische Kühlmaschine

Direktes Heizen und Kühlen – egal ob Fluid oder Gas

Kontinuierlich arbeitender elastokalorischer Systemdemonstrator

In der Heiz- und Kühltechnik werden zum einen immer noch klimaschädliche Kältemittel benötigt und zum anderen ist die Effizienz der verwendeten Systeme gering. Aufgrund des fortscheitenden Klimawandel muss auch ein Umdenken in der Klimatechnik stattfinden. Ein System zum direkten Erwärmen oder Abkühlen strömender Medien, füssig oder gasförmig, mit kompaktem Design und bisher unerreichtem Wirkungsgrad ist gefragt!

Ein Heiz- und Kühlsystem mit hoher Effizienz, das ohne umweltschädliches Kältemittel, strömende Medien aller Art mit elastokalorischem Material erwärmen und abkühlen kann.

Weltweit erster kontinuierlich arbeitender elastokalorischer Systemdemonstrator,
Leistungsbereiche bis 250 W.
Abhängig von der Legierung ist es möglich bis zu dreißigmal mehr thermische Leistung zu transportieren als mechanische Leistung benötigt wird

Durch Weiterentwicklung des kontinuierlich arbeitenden elastokalorischen Systemdemonstrators ist es ebenfalls möglich Flüssigkeiten zu erwärmen oder abzukühlen. Flüssigkeiten haben einen deutlich höheren Wärmeübergang als Gase, wodurch die Effizienz des Heiz- und Kühlsystems noch einmal verbessert werden kann. Durch die weiteren Optimierungen ist es zudem möglich den Bauraum zu verringern, sodass das Heiz- und Kühlsystems in weiteren industriellen Anwendungen, bei welchen kleine Baugrößen erforderlich sind.

Haushaltkühlung
Industriekühlung
Schaltschrankkühlung

Susanne-Marie Kirsch und Felix Welsch

EP3306082A2

Ferroic Cooling SPP1599

Blick durch eine Wärmekamera

Kühl- und Wärmetechnologie anhand eines Schemas

Elastokalorischer Prüstand

Darstellung eines Bündels

Beschreibung anhand eines CAD Modells

NiTi-Based Elastocaloric Cooling on the Macroscale: From Basic Concepts to Realization

Solid-state cooling is an environmentally friendly, no global warming potential alternative to vapor compression-based systems. Elastocaloric cooling based on NiTi shape memory alloys exhibits excellent cooling capabilities. Due to the high specific latent heats activated by mechanical loading/unloading, large temperature changes can be generated in the material. The small required work input enables a high coefficient of performance. An overview of elastocaloric cooling from basic principles, such as elastocaloric cooling cycles, material characterization, modeling, and optimization, to the design of elastocaloric cooling devices is presented. Current work performed within the DFG(Deutsche Forschungsgemeinschaft) Priority Program SPP 1599 “Ferroic Cooling”, which is focused on the development and realization of a continuously operating elastocaloric cooling device, is highlighted. The cooling device operates in a rotatory mode with wires under tensile loading. The design allows maximization of cooling power by suitable wire diameter scaling as well as efficiency optimization by implementing a novel drive concept. Finally, computer-aided design (CAD) models of the discussed solid-state air cooling device are presented.