Refrigeration and heat pump systems play an important role in energy technology for heating and cooling.
Particularly in the field of building air conditioning and heating, these systems are an energy-efficient way of producing heat and cold with low energy input. But heat pumps can also make a key contribution to process heating and cooling. High-temperature heat pumps in particular can reduce CO2 emissions in the industry. Optimization potential can also be found in special refrigeration applications such as freeze drying. 

At BOKU, research is being conducted on innovative refrigeration technology systems, but also on intelligent control concepts for these systems in the industrial, commercial and building field. For further information, please contact DI Dr. Magdalena Wolf.

Current research initiatives and projects:

Refrigeration and heat pump technology, freeze drying, process simulation, exergy analysis, smart and innovative control systems

Sani60ies

Demonstration of minimally invasive thermal and energy retrofits of classic 1950s - 60s apartment buildings

The project Sani60ies develops, tests and demonstrates a minimally invasive and socially acceptable refurbishment system with façade-integrated building component activation. The technology is being tested in "warm" refurbishments at two smaller properties before it is application in a 1960s housing development with over 200 apartments. The transferability of the system to the numerous building stock of unrenovated housing estates is the declared goal of the project.

ZQ3Demo

Umsetzung von urbanen ZukunftsQuartieren mit Akteursvernetzung und rechtlich‐ökonomisch replizierbaren Lösungen

Hohe Anteile stark volatiler, erneuerbarer Energiequellen stellen große Anforderungen an unser heutiges Energiesystem. Als grundsätzliches Ziel gilt dabei: Auch bei einer hohen Vor-Ort Energieaufbringung sollen die öffentlichen Netze möglichst nicht durch zusätzliche Spitzen auf Grund von hoher Einspeisung (PV) oder gleichzeitigem Verbrauch (E-Autos, Heizungsspitzen) belastet werden.

Gerade in dichten urbanen Gebieten ist daher sinnvoll, Gebäude nicht als Einzelsysteme, sondern als Teil einer größeren Quartiersentwicklung zu optimieren, um so das volle Potential von vernetzten Systemen zu nutzen. Damit können erneuerbare Energiesysteme effizienter in urbane Strukturen und die übergeordneten Energienetze eingebunden und Speicherpotentiale durch unterschiedliche Nutzungen und Lastverschiebungen ausgeschöpft werden. Aktuell fehlt es allerdings noch an einer systemischen Umsetzung von Einzeltechnologien und demzufolge an realisierten Beispielen von Vorzeitequartieren.

Ziele des Projekts sind einerseits die Förderung der Replikation von Vorzeigequartieren durch die Demonstration in der Praxis mit begleitender Forschung, Monitoring und Betriebsoptimierung, sowie andererseits auch die Weiterentwicklung von technischen Systemlösungen hinsichtlich Architektur, Gebäudeenergiesysteme und Quartiersvernetzung. Ein zentrales Element ist die Erprobung eines innovativen, prädiktiven Regelungskonzepts, dass den Wärmeeintrag in die Wohnung nicht nur nach Komfort sondern auch nach ökologischen und ökonomischen Faktoren regelt. Dafür wurden im Zukunftsquartier Campo Breitenlee 15 Forschungswohnungen ausgewählt, die mit diesem speziellen Regler ausgestattet werden, um die Effektivität des Reglers in der Praxis zu testen.

Die Umsetzung in den Quartieren liefert die für den Bausektor so notwendigen realen Vorzeigeprojekte, die im Rahmen des Projekts durch Monitoring und begleitende Forschung validiert werden. Die Erfahrungen werden in Key Findings aufbereitet, um eine fundierte Daten‐ und Wissensbasis für zukünftige Vorzeigequartiere bereitzustellen.
 

Optimization of refrigeration systems for freeze drying

Optimized plant dimensioning of freeze dryers refrigeration system based on process simulation

Freeze-drying processes are widely used in food and biotechnology. Freeze drying systems must be able to generate temperatures down to -80°C and vacuum down to 0.001 mbar.

These high requirements can also be applied to the refrigeration technology used in freeze dryer. In practice, plant planning and design is primarily based on empirical valuee. Technical guidelines and standards are lacking.

In a research cooperation with a company from the freeze drying sector, simulation-based calculation models are being developed in order to provide a technically sound process dimensioning.

Alpenland Zukunftshaus Wolkersdorf

Hygienically safe domestic hot water production with cascaded heat pumps and innovative, forecast-based controller for TAB

An innovative multi-storey residential building with thermal activated components is equipped with a hygienically safe cascaded water heating system and a model predictive control concept.

In the research project, different, cascaded water heating methods will be techno-economically investigated and evaluated. The most efficient system will be implemented in the planned residential building. In addition, an innovative control concept based on weather forecast data will be implemented for optimized heating and cooling operation.

 

High temperature heat pump testing station

Efficiency verification of high temperature heat pumps

To measure high temperature heat pump systems, a good infrastructure is very important because high temperature and pressure levels of the high temperature heat pump system requires special demand for the testing station. The hole system is designed for nominal pressures up to 25 bar and maximum temperatures of 200°C and covers a power range from 15 to 50 kW.

The testing bench runs with an energy efficient recycling heat system and allows individual adjustable temperature levels in the heat circle. With comprehensive measurement techniques, the detection of relevant parameters for scientific research is possible and allows the calculation of major energy operating numbers.