Der größte Absatzmarkt von Wärmepumpen in Deutschland ist der Bereich der Ein- und Mehrfamilienhäuser. Im Zuge der Umstellung der Neuanlagen auf Low-GWP-Kältemittel, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, ist eine Anpassung der Anlagen notwendig, um einen effizienten und sicheren Betrieb sicherstellen zu können. Kohlenwasserstoffe können unter den Randbedingungen von Wärmepumpen in Gebäuden effizient betrieben werden, unterliegen aufgrund ihrer Brennbarkeit allerdings speziellen Sicherheitsmaßnahmen wie der Füllmengenbeschränkung. Durch eine Reduktion der Kältemittelfüllmenge können die sicherheitstechnischen Herausforderungen herabgesetzt werden. Ein Großteil des Kältemittels, insbesondere bei Kohlenwasserstoffen, ist im Kältemaschinenöl gelöst. Ziel eines aktuellen Forschungsvorhabens ist es, durch eine gezielte Anpassung des Schmierstoffs die Kältemittellöslichkeit zu verringern, wodurch die Kältemittelfüllmenge der Anlage ohne Änderung an den Komponenten herabgesetzt werden kann.
Neben der Stoffdatenuntersuchung verschiedener Kältemittel- Schmierstoff-Kombinationen werden ebenfalls die Auswirkungen der Schmierstoffanpassung auf den einzelnen Komponenten des Kältemittelkreislaufs untersucht. Innerhalb dieser Arbeit werden das Kältemittel R-290 und zeotrope Gemische mit R-600a fokussiert. Die Ergebnisse der Stoffdatenuntersuchungen werden (u.a. Mischungslücken, Daniel-Plots, Wärmeleitfähigkeit) in entsprechende Zustandsgleichungen eingebunden und bilden die Basis für die Modellierung einzelner Anlagenkomponenten. Ein weiteres Ziel besteht darin, am Verdichteraustritt eine Trennung des Schmierstoffs vom Kältemittel durch ein entsprechendes Ölabscheiderkonzept zu realisieren, womit die Effizienz der Wärmeübertrager erhöht wird. Im Zuge dessen werden systematische Untersuchung von marktverfügbaren Komponenten mittels Verdichterprüfständen sowie eines modularen Wärmepumpenprüfstandes durchgeführt.