PRODUKTINFORMATION ADR Druckluft-Kältetrockner. www. durr-thermea.com. Rev.0 Datum:

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1 PRODUKTINFORMATION ADR Druckluft-Kältetrockner Rev.0 Datum: www. durr-thermea.com

2 COPYRIGHT Alle Rechte vorbehalten. Nichts aus dieser Ausgabe darf ohne die vorherige schriftliche Genehmigung der Dürr thermea GmbH in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) vervielfältigt oder verbreitet werden. Diese Einschränkung gilt auch für die entsprechenden Zeichnungen und Diagramme. GESETZLICHER HINWEIS Diese Publikation wurde mit bestem Gewissen erstellt. Die Dürr thermea GmbH haftet nicht für die in dieser Anleitung evtl. enthaltenen Fehler bzw. für die sich daraus ergebenden Folgen. Änderungen und Weiterentwicklungen des Produktes im Sinne des technischen Fortschritts vorbehalten. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

3 Inhaltsverzeichnis 1 BAUREIHE ADR BESCHREIBUNG BESONDERE VORZÜGE TECHNISCHE DATEN TYPENSCHLÜSSEL ÜBERSICHTSTABELLE, LEISTUNGSDATEN EINSATZGRENZEN BETRIEBSSTOFFE BESONDERHEITEN BEI DER PROZESSFÜHRUNG MIT CO 2 ALS KÄLTEMITTEL FUNKTIONSBESCHREIBUNG R&I-SCHEMA FUNKTIONSABLAUF LEISTUNGSREGELUNG UND TEILLASTBETRIEB KONSTRUKTION ANORDNUNG DER HAUPTKOMPONENTEN BESCHREIBUNG DER HAUPTKOMPONENTEN MSR-TECHNIK ALLGEMEINE INFORMATIONEN NOT-AUS-KREIS SICHERHEITSKREIS FERNÜBERWACHUNG UND FERNWARTUNG SICHERHEITSEINRICHTUNGEN LIEFERUMFANG UND OPTIONALES ZUBEHÖR PLANUNGSHINWEISE GRUNDLAGEN DIN EN BESCHAFFENHEIT UND AUSRÜSTUNG DES AUFSTELLRAUMES CO 2 -ABBLASELEITUNG TRANSPORT, EINBRINGUNG, AUFSTELLUNG UND ANSCHLUSS ELEKTRO- NETZANSCHLUSS UND EINBINDUNG IN MSR-TECHNIK ANFORDERUNGEN AN DIE WASSERQUALITÄT PROJEKTCHECKLISTE HABEN SIE AN ALLES GEDACHT? Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Typenschlüssel... 8 Tabelle 2: Technische Daten, Leistungswerte... 8 Tabelle 3: Korrekturfaktoren Trocknerleistung... 9 Tabelle 4: Einsatzgrenzen... 9 Tabelle 5: Hauptkomponenten Tabelle 6: Lieferumfang Tabelle 7: Zusätzliche Ausrüstung Tabelle 8 Zulässige Grenzwerte der Wasserhärte in Abhängigkeit der Gesamtheizleistung und des spezifischen Anlagenvolumen... Fehler! Textmarke nicht definiert. Tabelle 9 zulässige Grenzwerte der Wasserhärte in Abhängigkeit der Gesamtheizleistung und des spezifischen Anlagenvolumen Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Prozessdarstellung im T-s-Diagramm (Beispiel) Abb. 2: Prozessführung transkritisch Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

4 Abb. 3 Warmwasservolumenstrom bei Nutzung der max. verfügbaren Heizleistung (Beispiel ADR ) Abb. 4: Abwärmenutzungsmöglichkeiten an thermeco 2 ADR Druckluftkältetrocknern Abb. 5: Prozessführung subkritisch Abb. 6: R&I-Schema (Beispiel ADR mit vier Verdichtern) Abb. 7: Funktionsprinzip ADR Abb. 8: Varianten der Leistungsregelung Abb. 9: Anordnung der Hauptkomponenten Abb. 10: Touchpanel Abb. 11. Fernüberwachung und Fernwartung Abb. 12: Mindestabstände Abb. 13: Skizzen zur Ausführung der Befestigung der Sicherheitsventile Abb. 14 Anschlagpunkte Abb. 15: Druckluft- und Kühlwasseranschlüsse Verwendete Formelzeichen und Indizes t DL.V.E = Drucklufttemperatur Verdampfereintritt (Eintritt DL) t DL.V.A = Drucklufttemperatur Verdampferaustritt (Austritt DL) t W.GK.E = Wassertemperatur Gaskühlereintritt (Eintritt KW) t W.GK.A = Wassertemperatur Gaskühleraustritt (Austritt KW) t K.GK.A = Kältemitteltemperatur Gaskühleraustritt t 0 = Verdampfungstemperatur t 2 = Druckgastemperatur (Verdichteraustritt) V = Luftvolumenstrom (Trocknerleistung gemäß DIN ISO 7183) Q PH = Wärmeleistung P el = elektrische Leistungsaufnahme DL = Druckluft KW = Kühlwasser Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

5 1 Baureihe ADR Beschreibung Die thermeco₂-druckluft-kältetrockner sind mit bewährten Komponenten der CO 2 -Kältetechnik konstruiert und speziell für das umweltfreundliche und zukunftsorientierte Kältemittel R744 (CO 2 ) ausgelegt. Die Baureihe ADR umfasst Kältetrockner für Druckluftsysteme mit möglicher Hochtemperatur-Wärmerückgewinnung bis 90 C und Trocknerleistungen für Luftvolumenströme von bis m³/h (bezogen auf die Normbedingungen gemäß DIN ISO 7183). Die hocheffizienten Maschinen gewährleisten kurze Amortisationszeiten. Über die Option der Wärmerückgewinnung können sich die Kältetrockner im Unterschied zu herkömmlichen Druckluft - Kältetrocknern zu 100 % refinanzieren. Der Leistungsbereich wird von 10 Grundtypen mit einer optimierten engen Stufung abgedeckt. Eine solide Bauweise, ein robustes Industriedesign mit hochwertigen Komponenten von geprüften Herstellern zeichnen die thermeco 2 -Drucklufttrockner aus. Basis für Auslegung und Konstruktion der Trockner sind die bewährten von der thermea entwickelten CO 2 -Kältemaschinen der Baureihe Hochtemperaturwärmepumpen und Flüssigkeitskühlsätze thermeco 2 HHR, die für den Trocknereinsatz modifiziert wurden. Je nach Leistungsgröße sind die Kältemodule mit 1 bis 5 Hubkolbenverdichter ausgerüstet. Damit ist eine optimale Leistungsanpassung an den jeweiligen Einsatzfall mit einer feinstufigen Leistungsregelung durch Verdichterabschaltung oder optional mit Frequenzumformer gegeben. Zur Vermeidung von Korrosionsschäden ist die Druckluftseite einschließlich der Wärmeübertrager in Edelstahl ausgeführt. Ein automatisch arbeitender Kondensatableiter sowie Tropfenabscheider sind integriert. Für die Automobilindustrie wird eine silikonfreie Ausführung angeboten. Alle Komponenten sind komplett intern verrohrt, elektrisch mit dem Schaltschrank verdrahtet und mit der für die Steuerung und Regelung zuständige SPS Siemens Simatic S7 mit komfortablem Touch Panel verknüpft. Am Einsatzort sind lediglich der elektrische Anschluss, der Druckluftanschluss, der Kühl- oder Warmwasseranschluss, der Kondensatabfluss und der Anschluss an die übergeordnete Steuerungsebene vorzunehmen. Durch weitgehende subkritische Prozessführung bei Wärmeabgabe an eine Rückkühlanlage erreichen die CO 2 -Kältemaschinen eine hohe Energieeffizienz. Mit optionaler vollständiger Nutzung der warmen Seite können Heizleistungen von 44 kw bis 695 kw bei Temperaturen bis zu 90 C ausgekoppelt werden. 1.2 Besondere Vorzüge Die Antwort auf die neue F-Gase-Verordnung: Umweltneutrales Kältemittel R744 (CO 2 ) Durch den Einsatz des natürlichen Kältemittels CO 2 ist eine hohe Umweltfreundlichkeit gegeben. CO 2 wird den natürlichen Stoffwechselkreisläufen oder technischen Prozessen entnommen und leistet deshalb keinen zusätzlichen Beitrag zum Treibhauseffekt (GWP = 1) und trägt nicht zur Ozonschichtzerstörung (ODP = 0) bei. R744 (CO 2 ) ist ein farbloser, geruchloser Stoff, der in keiner Konzentration mit Luft brennbar und in Sicherheitsgruppe A1 (keine oder nur unwesentliche Gift- oder Ätzwirkung) eingestuft ist. Ein weiterer Vorteil ist seine chemische Stabilität bei hohen Temperaturen und das neutrale Verhalten gegenüber den im Kältekreislauf eingesetzten Betriebsstoffen und Materialien. Die gegenwärtig verbreitet eingesetzten fluorierten Kältemittel tragen zur Verstärkung des Treibhauseffektes und damit zur Beschleunigung des Klimawandels bei. Aus diesem Grund beschloss das EU-Parlament ab 2015 mit der Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

6 Reduzierung der Verkaufsmengen dieser F-Gase zu beginnen. Ziel ist es im Jahr 2030, also innerhalb der üblichen Nutzungsdauer einer Wärmepumpe oder Kältemaschine, nur noch ca. 20 % des heutigen F-Gas-Absatzes zu erreichen. Mit der Wahl des Kältemittels CO 2 sind diese aktuellen Entwicklungen zur Reduzierung der Umweltbelastung in der Wärmepumpen- und Kälteindustrie hervorragend berücksichtigt. CO 2 ist nicht wie andere Kältemittel von Restriktionen oder gar von Verboten durch die neue F-Gase-Verordnung bedroht. Aufgrund der betreiberfreundlichen einfachen Handhabung, des sehr geringen Gefahrenpotentials, sowie der großen Einsatzflexibilität ist es die natürliche Alternative zu den üblicherweise verwendeten fluorierten Kältemitteln. Durch den Einsatz des natürlichen Kältemittels Kohlendioxid entfallen auch die gesetzlich vorgeschriebenen Dichtheitskontrollen und das Führen von Nachweisen gemäß F-Gase-Verordnung vollständig. Breites Einsatzspektrum, Wärme-Kälte-Kopplung Durch die Auswahl und großzügige Dimensionierung aller Bauteile und die sehr feine Leistungsanpassung an den jeweiligen Anwendungsfall sind die Drucklufttrockner im Einsatzbereich nahezu uneingeschränkt einsetzbar. Eine Leistungserhöhung durch Verbundbetrieb mehrerer Module mit übergeordneter Regelung ist einfach möglich. Hauptanwendungsgebiet ist die Drucklufttrocknung in größeren Druckluftnetzen für industrielle Produktionsprozesse. Mit einer angepassten Rückkühlanlage, wie in den meisten Anwendungsfällen üblich, arbeiten die CO 2 - Drucklufttrockner bei mitteleuropäischen Klimabedingungen ca. 75 % ihrer Laufzeit im energetisch effizienten subkritischen Betrieb. Teilweise oder vollständige Wärmerückgewinnung (Wärme-Kälte- Kopplung) ist mit Temperaturen bis 90 C optional möglich. Betriebssicherheit Für die Steuerung und Regelung mit Überwachung der Betriebsbedingungen ist eine SPS Siemens Simatic S7 mit komfortablem Touch Panel im Schaltschrank integriert. Eine Leistungserhöhung durch den Verbundbetrieb mehrerer Module mit übergeordneter Regelung ist einfach realisierbar. Das breite Einsatzspektrum in Verbindung mit der flexiblen und frei programmierbaren Steuerung sorgt für eine sehr hohe Betriebssicherheit, da auch in extremen Betriebssituationen eine kundenspezifische Lösungsstrategie für einen störungsfreien Betrieb umgesetzt werden kann. Die thermeco 2 Druckluft- Kältetrockner sind in Übereistimmung mit den allgemein gültigen und anerkannten Regeln der Technik hergestellt. Sie entsprechen den relevanten grundlegenden Normen und Richtlinien. Die Saugseite des CO 2 -Kreislaufes ist für einen möglichen Druckanstieg bis auf 100 bar ausgelegt, so dass keine zusätzliche Kühlung im Stillstand notwendig ist. Servicefreundliches, baumustergeprüftes Industriedesign - Halbhermetische CO 2 -Verdichter Das moderne Konzept der thermeco 2 ADR- Druckluft-Kältetrockner basiert auf dem Einsatz der von der thermea entwickelten bewährten CO 2 - Kältemaschinen der Baureihe HHR. Sie sind mit halbhermetischen Hubkolbenverdichtern ausgerüstet, die für transkritische CO 2 -Anwendungen bis zu einem Druck von 130 bar entwickelt wurden. Durch die nahezu wartungsfreien zuverlässigen Verdichter und den Einsatz erprobter hochwertige Komponenten von erfahrenden ausgewählten Herstel- Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

7 lern wird eine hohe Servicefreundlichkeit und Dichtheit der Anlage erreicht. Die Maschinenteile wurden so dimensioniert, dass nach den deutschen Richtlinien keine wiederkehrenden Prüfungen der Druckbehälter im Nutzungszeitraum notwendig sind (außer Luftkühler und Luft-Luft-Wärmeübertrager, die entsprechend BetrSichV wiederkehrend zu prüfen sind). Die Druckluftseite einschließlich der Wärmeübertrager besteht zur Vermeidung von Korrosionsschäden aus Edelstahl. Die druckluftseitigen Komponenten werden von profilierten Herstellern für Drucklufttechnik bezogen. In den Wärmeübertragern ist die Führung der Medien so gewählt, dass eine einfache mechanische oder chemische Reinigung und Wartung der Apparate möglich sind. Optional sind zusätzliche Ausführungsvarianten möglich Engineering und Fertigung Made in Germany - mit Zertifikat Die Dürr thermea GmbH entwickelt und fertigt die Druckluft-Kältetrockner nach grundlegenden europäischen Richtlinien und Normen und ist gemäß ISO 9001 zertifiziert. Alle Maschinen sind Baumuster geprüft vom TÜV SÜD in Deutschland und besitzen die CE-Kennzeichnung. Die werkseitigen Qualitätskontrollprüfungen, Druckfestigkeitsprüfungen, Dichtheitsprüfungen und elektrischen Prüfungen sind erfüllt. Alle Maschinen absolvieren zur Überprüfung der Funktionssicherheit einen Probelauf auf dem Prüfstand. Auf Wunsch bieten wir unseren Kunden eine Teilnahme an der Werksabnahme an, wo auch die angebotenen Leistungswerte nachgewiesen werden, soweit der vorhandene Prüfstandsaufbau das ermöglicht. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

8 2 Technische Daten 2.1 Typenschlüssel Beispiel: thermeco 2 ADR W Tabelle 1: Typenschlüssel thermeco 2 ADR AD R Baureihenbezeichnung Air Dryer Reciprocating compressor Standardtrocknerleistung gemäß DIN ISO 7183 in m 3 /h 7 Betriebsdruck in bar W W wassergekühlte Gaskühler L L luftgekühlt (auf Anfrage) 2.2 Übersichtstabelle, Leistungsdaten In Tabelle 2 sind die Durchflussleistungen zur Trocknung eines Luftvolumenstromes bei Normbedingungen nach DIN ISO 7183 für die Reihe thermeco 2 ADR angegeben. Wegen der niedrigen kritischen Temperatur des CO 2 (kritischer Punkt 30,98 C / 73,77 bar) arbeiten die CO 2 -Drucklufttrockner unter Normbedingungen im transkritischen Bereich. Mit einem optimierten Rückkühlsystem ist bei Kühlmedientemperaturen unter 20 C der energetisch wesentlich effizientere subkritische Betrieb möglich. In Tabelle 2 sind die Leistungswerte beispielhaft für Kühlwassertemperaturen von 15 C eingetragen. Tabelle 2: Technische Daten, Leistungswerte Tabelle 2: Technische Daten thermeco2 ADR 4100 bis ADR Änderungen vorbehalten, Leistungswerte können +/-10 % abweichen MASCHINENTYP ADR Nennpunkt Trockner bei Referenzbedingungen entsprechend DIN ISO 7183 )* Trocknerleistung (Volumenstrom) 25 C m 3 /h Leistungsaufnahme Kühlwasser 25 C kw 9,9 12,8 16,2 25,7 32,4 48,6 74,6 103,5 138,0 172,5 Trocknerleistung (Volumenstrom) 15 C m 3 /h Leistungsaufnahme Kühlwasser 15 C )** kw 7,5 9,8 12,4 19,6 24,8 37,2 52,1 72,3 96,4 120,5 Kühlwasserbedarf bei Normbedingungen m3/h 3,8 4,7 5,9 10,2 12,0 18,0 26,3 35,2 47,6 59,5 Nennpunkt Heizen bei Drucktaupunkt 3 C und Warmwassertemperaturen 25 /80 C, (Kühlwassertemperaturen) Heizleistung kw Leistungsaufnahme heizen kw 14,7 19,2 24,2 37,5 48,5 72,7 96,9 134,5 178,7 223,4 COP heizen - 3,0 2,9 2,9 3,1 2,9 2,9 3,1 3,2 3,1 3,1 Hubkolbenverdichter Verdichteranzahl Spannung/Frequenz 3~/ V/50 Hz oder 3~/ V/ 60 Hz (alle Werte bezogen auf 50 Hz) max. Betriebsstrom je Verdichter A 29,4 38,7 48,5 38,7 48,5 48,5 48,5 92,0 92,0 92,0 max. Leistungsaufnahme je Verdichter kw 17,7 23,1 29,0 23,1 29,0 29,0 29,0 54,1 54,1 54,1 Anlaufstrom Teilwindung/Direkt A 133/ / / / / / / / / /374 Anlaufstrombegrenzung optional mit Frequenzumrichter Anschlüsse, Abmessungen und Gewicht Gaskühler Anschlüsse (warm VL/RL) PN 10 DN 25 DN 25 DN32 DN 50 DN 50 DN 80 DN 80 DN 80 DN 100 DN 100 Länge mm Breite mm Höhe mm Auf Anfrage Leergewicht, ca. kg Betriebsgewicht, ca. kg )* Referenzbedingungen nach DIN ISO 7183: Volumenstrom in m3/h, bezogen auf:20 C, 1 bar(ansaugvolumenstrom Luftverdichter) Betriebsdruck p 1ü: 7bar Drucklufteintrittstemperatur t 1: 35 C Kühlwassertemperatur tc: 25 C Drucktaupunkt tpd: 3 C )** unterkritisch Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

9 Mit den Korrekturfaktoren in Tabelle 3 können die Leistungswerte zur Vorauswahl eines Trocknertyps einfach auf von den Normbedingungen abweichende Betriebsbedingungen umgerechnet werden Tabelle 3: Korrekturfaktoren Trocknerleistung Korrekturfaktoren für die Trocknerleistung (Volumenstrom) bezogen auf Normzustand Kühlwasser-Eintrittstemp. tw ( C) 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 45 C Korrekturfaktor Kühlw.-Eintrittstemp. ftw 1,14 1,08 1 0,96 0,92 0,84 0,74 Betriebsdruck p [ bar ] Faktor fp 0,72 0,81 0,89 0,94 1 1,04 1,06 1,09 1,1 1,12 1,15 1,17 Druckluft-Eintrittstemp. tdl ( C) 30 C 35 C 40 C 45 C 50 C Korrekturfaktor Druckluft.-Eintrittstemp. fdl 1,21 1 0,85 0,71 0,58 Umrechnung auf Normzustand Beispiel: gegeben: Lösung: gewählt: Faktoren V= m³/h tw= 15 C 1,14 p= 8 bar 1,04 tdl= 40 C 0,85 =V x ftw x fp x fdl = x 1,14x 1,04 x 0,85 = m³/h ADR Einsatzgrenzen Die thermeco₂-druckluft-kältetrockner dürfen nur innerhalb der Einsatzgrenzen betrieben werden. Über- oder Unterschreitung der Grenzen ist je nach Betriebspunkt und nur mit ausdrücklicher Zustimmung von thermea möglich. Tabelle 4: Einsatzgrenzen Einsatzgrenzen für Druckluft- Kältetrockner ADR Sekundärkreisläufe: Maßeinheit min. max. Wassertemperatur Gaskühlereintritt (t W.GK.E ) C 5 50 Wassertemperatur Gaskühleraustritt (t W.GK.A ) C Druckluftaustrittstemperatur Verdampfer (t DL.V.A ) C 0 9 Drucklufteintrittstemperatur Luft- Luft- Wärmetauscher Druckluftaustrittstemperatur Luft- Luft- Wärmetauscher max. zulässiger Betriebsdruck Wasserseite Gaskühler max. zulässiger Betriebsdruck Druckluftseite Verdampfer max. zulässiger Betriebsdruck Luft- Luft- Wärmetauscher Kältekreislauf: C - 60 C bar - 16 bar - 16 bar - 16 Verdampfungstemperatur t 0 C max. zulässiger Betriebsdruck (PS max ).Druckseite bar max. zulässiger Betriebsdruck Saugseite bar max. Druckgastemperatur (Verdichteraustritt) (t 2 ) C max. Druckgastemperatur (Gaskühleraustritt) C - 50 (t Sauggastemperatur ) (Verdichtereintritt) C Umgebungstemperatur im Betrieb C Temperatur bei Lagerung und Transport C Abweichende Werte auf Anfrage Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

10 Temperatur / C 2.4 Betriebsstoffe Kältekreislauf: Kältemittel: R744 (CO 2 )* Kältemaschinenöl: RENISO C85E, C150 E *CO 2 4.5, entsprechend EN ISO 14175: C1 (Kältemittelqualität) Sekundärkreisläufe: Verdampfer: Gaskühler: * Wasserqualität entsprechend VDI 2035 Druckluft Wasser* / Sole 3 Besonderheiten bei der Prozessführung mit CO 2 als Kältemittel Transkritische Prozessführung Die Besonderheit der transkritischen Prozessführung ist, dass die Hochdruckseite oberhalb des kritischen Punktes (KP= 31 C) liegt. Der kritische Punkt befindet sich an der höchsten Stelle des glockenförmigen Zweiphasengebietes, und ist dadurch gekennzeichnet, dass Dampf- und Flüssigkeitsphase keinen Dichteunterschied mehr aufweisen ,0011 0,0013 COP = Nutzen/Aufwand 0, ist das Verhältnis der Kreisprozessarbeit zur Verdichtungsarbeit durch niedrige Heizwassereintrittstemperaturen wird das CO 2-Gas auf weit herunter gekühlt (die Linie "Expansion" wird weit nach links verschoben), die Kreisprozessarbeit steigt bei gleichbleibender Verdichtungsarbeit, der COP wird 400 besser Gaskühlung Wärmeabgabe mit Temperaturänderung Abb. 1: Prozessdarstellung im T-s-Diagramm (Beispiel) 3 40 KP Gaskühlereintritt 70 Verdampfereintritt 20 Heizwasser feuchte Druckluft 10 Expansion 40 Verdampferaustritt getrocknete Druckluft 30 4 Verdampfung bar spez. Entropie / J/kgK 120 bar Im Punkt 1 liegt überhitzter CO 2 -Dampf vor, der von einem Verdichter angesaugt und durch Zufuhr von technischer Arbeit auf den Punkt 2 verdichtet wird. Der Druck erhöht sich in diesem Beispiel von ca. 35 bar auf ca. 115 bar. Die Temperatur steigt von 8 C auf 123 C. Dieses hoch verdichtete und heiße Gas wird anschließend in mindestens einem Gaskühler bei annähernd gleichem Druck bis zum Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand Gaskühleraustritt Heizwasser (80 C) 520 Verdichtung

11 Punkt 3 auf 32 C abgekühlt. Kühlmedium ist Wasser, das im Gegenstrom zum Gas geführt wird (rote Linie). Das Wasser wird in diesem Beispiel von 25 C auf 80 C erwärmt. Von 3 nach 4 wird das Gas in einem Expansionsventil bis ins Zweiphasengebiet auf Verdampfungsdruck entspannt. Von 4 nach 5 finden die Verdampfung des flüssigen CO 2 und eine geringe Überhitzung (5 nach 1) statt. Die dafür erforderliche Wärme wird der Druckluft entzogen (Abkühlung und Entfeuchtung). Die CO 2 -Kältemaschinen bieten die Möglichkeit der transkritischen Prozessführung und damit eine gleitende Temperaturänderung des CO 2 im Gaskühler. Die Leistungszahl ist beim transkritischen CO 2 -Prozess von der mittleren Warmwassertemperatur abhängig. Mit niedrigen Mitteltemperaturen sind hohe Leistungszahlen erreichbar. Diese Tatsache ermöglicht beim Einsatz von CO 2 Drucklufttrocknern eine Abwärmenutzung auf sehr hohem Temperaturniveau bis zu 90 C. In diesem Einsatzfall erhöht sich zwar die Antriebsleistung des Verdichters, aber neben der Drucklufterzeugung wird gekoppelt Heizwärme sehr wirtschaftlich erzeugt ( Kälte-Wärme-Kopplung ). Darüber hinaus kann der Rückkühlaufwand für die Kältetrocknung vermindert werden. Austritt Heiß Gaskühlung mit Temperaturänderung des Arbeitsstoffes Thermodynamische Mitteltemperatur THM Eintritt Kalt Arbeitsstoff Wasser Exergieverluste Abb. 2: Prozessführung transkritisch Beispiel Abwärmenutzung Abb. 3 zeigt den erzeugbaren Brauch-/Trinkwarmwasservolumenstrom für Nutztemperaturen von 45 C bis 85 C bei einer Heizwasserrücklauftemperatur von 25 C. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

12 /Trinkwasservolumenstrom - möglicher Brauch 10,0 thermeco 2 ADR : Durchflussleistung Luft m³/h Kältetrocknung mit Drucktaupunkttemperatur 3 C, Heizwärmeauskopplung bis 90 C 9,0 8,0 8,6 m³/h 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 6,4 m³/h 5,2 m³/h 4,3 m³/h 3,7 m³/h 2,0 1,0 0,0 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C 65 C 70 C 75 C 80 C 85 C 90 C benötigte Brauch-/Trinkwarmwassertemperatur Abb. 3 Warmwasservolumenstrom bei Nutzung der max. verfügbaren Heizleistung (Beispiel ADR ) In Abb. 4 ist ein vereinfachtes Einsatzschema einer thermeco 2 ADR mit Abwärmenutzung beispielhaft dargestellt. Die Maschine erzeugt Druckluft in diesem Beispiel unter Normbedingungen gemäß DIN ISO Die entstehende Abwärme kann klassisch mit Kühlwasser z.b. 27/32 C über eine Rückkühlanlage an die Umgebung abgeführt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einen Teil der Abwärme auf hohem Temperaturniveau, z.b. 65/85 C in ein Heizsystem einzukoppeln. Steht ein Heizwärmeverbraucher mit niedriger Rücklauftemperatur zur Verfügung (z.b. Brauch- /Trinkwarmwassererwärmung) kann die gesamte Heizwärme genutzt werden. Abb. 4: Abwärmenutzungsmöglichkeiten an thermeco 2 ADR Druckluftkältetrocknern Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

13 Subkritische Prozessführung Während die Wärmeabgabe im transkritischen Bereich gleitend ist, wird das Kältemittel bei subkritischer Prozessführung bei einer konstanten Temperatur verflüssigt (siehe Abb. 5). Abb. 5: Prozessführung subkritisch Die Energieeffektivität von Kältemaschinen wird durch die Leistungszahl COP ausgedrückt. Sie ist der Quotient aus der Kälteleistung Q 0 (Nutzen) und der dazugehörigen Antriebsleistung P el (Aufwand). Beim subkritischen Betrieb der CO 2 Drucklufttrockner ist die Antriebsleistung der Verdichter bei gleicher Kälteleistung (Trocknerleistung) wesentlich niedriger als bei transkritischem Betrieb. Mit angepassten Rückkühlbedingungen werden vergleichbare Leistungszahlen wie mit herkömmlichen Kältemitteln erreicht. Damit kommt der Vorteil des umweltfreundlichen Kältemittels CO 2 voll zum Tragen. Bei mitteleuropäischen Klimabedingungen (z.b. statistischer Jahrestemperaturverlauf in Kassel) arbeiten die CO 2 - Drucklufttrockner ca. 9 Monate des Jahres im energetisch effizienten subkritischen Betrieb. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

14 4 Funktionsbeschreibung 4.1 R&I-Schema Abb. 6: R&I-Schema (Beispiel ADR mit vier Verdichtern) Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

15 Tabelle 5: Hauptkomponenten Pos.- Nummer Bezeichnung Bemerkung Hauptkomponenten 1.1 A Verdichter 1 halbhermetisch 1.1 B Verdichter C Verdichter D Verdichter Ölabscheider 1.5 Gaskühler / Verflüssiger Rohrbündelapparat 1.6 Luft Luft - Wärmeübertrager Rohrbündelapparat 1.7 Verdampfer mit integriertem Tropfenabscheider Rohrbündelapparat 1.61 automatischer Kondensatableiter 1.71 automatischer Kondensatableiter 1.72 automatischer Kondensatableiter 1.8 M Kältemittelsammler liegende Bauform 1.8 Z Zusatzsammler liegende Bauform 1.8 O Ölsammler 4.2 Funktionsablauf Die von den Luftverdichtern kommende Druckluft wird in einem Luft Luft-Wärmeübertrager mittels der kalten, trockenen Luft vom Verdampferaustritt vorgekühlt und dabei vorgetrocknet. Die weitere Abkühlung und Entfeuchtung auf den geforderten Drucktaupunkt erfolgt im Verdampfer. Anschließend wird die kalte Luft nach der Abscheidung von Wassertropfen beim Durchströmen des Abscheiders im Luft Luft-Wärmeübertrager auf die Austrittstemperatur von ca. 25 C erwärmt, wodurch Kondenswasserbildung an den Rohrleitungen des Druckluftnetzes vermieden wird. Das direkt in den beiden Wärmeübertragern abgeschiedene Wasser wird jeweils über einen automatischen Kondensatabscheider aus dem Kreislauf ausgekoppelt. Abb. 7: Funktionsprinzip ADR Als Kältekreislauf ist ein einstufiger transkritischer CO 2 -Kreislauf ausgeführt, der bei günstigen Kühlbedingungen (z.b.im Winter) im subkritischen Bereich abläuft. Das Umschalten und die erforderliche Anpassung der CO 2 - Füllung erfolgen vollautomatisch und dienen einem energetisch optimierten Fahrregime. Umschaltkriterium ist die Temperatur des in die Gaskühler eintretenden Kühlmediums (ca. 20 C). Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

16 Die Positionsnummern in der weiteren Beschreibung sind im R&I-Schema Abb. 6 und Tabelle 5 angegeben. Die Verdichter (1.1 A bis 1.1 D) saugen das Kältemittel kontinuierlich aus dem Verdampfer (1.7) ab und verdichten es auf Hochdruck. Den Verdichtern ist ein Ölabscheider (1.4) nachgeschaltet, der gefördertes Kältemaschinenöl vom CO 2 trennt. Über ein Ölmanagementsystem mit Ölsammler (1.8 O) wird das Öl den Verdichtern bedarfsgerecht wieder zugeführt. Die Wärmeabgabe des CO 2 an das Kühlwasser erfolgt im Wärmeübertrager (1.5), der temperaturabhängig als Gaskühler oder Verflüssiger arbeitet. Bei überkritischem Betrieb wird in den als Gaskühler funktionierenden Wärmeübertragern dem Druckgas isobar mit Temperaturgleit Wärme entzogen. Danach strömt das unter Hochdruck stehende Kältemittel zum Hochdruckregelventil und wird auf Zwischendruck in den Mitteldrucksammler entspannt, wobei eine Teilverflüssigung im Mischgebiet erfolgt. Der flüssige Anteil wird im Sammler abgeschieden und gespeichert Bei niedrigen Kühlwassertemperaturen arbeiten die Wärmeübertrager als Verflüssiger. Das flüssige CO 2 wird wie bei herkömmlichen Kältemaschinen im Sammler gesammelt. Nähert sich die Verflüssigungstemperatur aufgrund steigender Kühlwassertemperaturen dem kritischen Wert von 31 C, wird auf transkritischen Betrieb umgeschaltet. Die CO 2 - Füllung muss für beide Fahrweisen angepasst werden. Das geschieht vollautomatisch, indem CO 2 aus einem sog. Zusatzsammler (1.8 Z) in den Kreislauf eingespeist oder aus dem Kreislauf in den Zusatzsammler zurückgeführt wird. Das gekühlte oder verflüssigte CO 2 wird über das dem Kältemittelsammler (1.8 M) nachgeschaltete Expansionsventil in den Verdampfer (1.7) eingespritzt. Als Regelgröße dient die Kältemittelüberhitzung, gemessen über Druck und Temperatur des CO 2 am Verdampferaustritt. Damit ist der CO 2 - Kreislauf geschlossen. 4.3 Leistungsregelung und Teillastbetrieb Bei Drucklufttrocknern mit mehreren Verdichtern ist eine stufige Leistungsregelung durch An- und Abschaltung der einzelnen Verdichter möglich. Die Effizienz der Maschine und auch die resultierenden thermischen Leistungen der einzelnen Verdichter steigen im Teillastbetrieb an, da die Wärmeübertrager für die verringerten Wärme- bzw. Kälteleistungen überdimensioniert sind und geringere Temperaturdifferenzen als im Vollastfall benötigen. Die Effizienzsteigerung der Maschine im Teillastbestrieb ist abhängig vom Betriebspunkt, der Teillaststufe und der Auslegung der Wärmeübertrager. Zusätzlich zur stufigen Leistungsregelung und bei Maschinen mit nur einem Verdichter kann ein Frequenzumformer eingesetzt werden. Die Steuerung der Kältemaschine regelt damit die Antriebsfrequenz des / eines Verdichters zwischen 30 und 60 Hz stufenlos, so dass auch die Kälteleistung nahezu stufenlos geregelt werden kann. In jedem Fall sorgt die integrierte Verdichtermanagement-Funktion der Maschine für einen Belastungsausgleich der Verdichter, so dass alle Verdichter annähernd gleiche Betriebsstundenzahlen aufweisen. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

17 ohne Frequenzumformer 1 Frequenzumformer an Verdichter 1 An - und Abschaltung 30 bis 60 Hz ca %, 4 Stufen 1 ca % Abb. 8: Varianten der Leistungsregelung 5 Konstruktion 5.1 Anordnung der Hauptkomponenten Die Abb. 9 zeigt die Anordnung der Hauptkomponenten für eine ADR Maschine mit 4 Verdichtern (Legende Tabelle 5). Abb. 9: Anordnung der Hauptkomponenten Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

18 5.2 Beschreibung der Hauptkomponenten Der Kältekreislauf mit Luft-Luft-Wärmeübertrager und Kondensatableiter ist in Abb. 6: R&I- Schema (Beispiel ADR mit vier Verdichtern) mit den in der folgenden Beschreibung verwendeten Positionsnummern dargestellt. Verdichter Die eingesetzten halbhermetischen Hubkolbenverdichter mit 4- und 6-Zylindern (Pos. 1.1A, 1.1B, 1.1C, 1.1D) sind speziell für die CO 2 -Anwendung entwickelt worden. Zur Reduzierung des Anlaufstroms ist der sauggasgekühlte Antriebsmotor für Teilwicklungsstart ausgelegt und mit einem im Elektro-Anschlusskasten eingebauten Motorschutz ausgerüstet. Die Verdichter sind für die Leistungsregelung durch Ein-/Ausschaltung und für den Betrieb mit Frequenzumformer geeignet. Die erforderliche Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit, auch bei hohen Verdichtungsendtemperaturen werden durch ein thermisch hochbelastbares synthetisches Esteröl und durch die sichere Ölversorgung des Kurbeltriebs mit einer Ölpumpe erreicht. Im Kurbelgehäuse ist eine ausreichend dimensionierte Ölheizung eingebaut, die bei Stillstand der Verdichter eine unzulässige CO 2 - Anreicherung im Öl verhindert. Die Ölheizung wird beim Abschalten der Verdichter automatisch eingeschaltet. Ölreguliersystem (nur bei Maschinen mit mehreren Verdichtern) Das Ölmanagement besteht aus Ölabscheider (Pos. 1.4), Ölsammelgefäß (Pos. 1.8O), Ölspiegelregulatoren an den Verdichtern und Magnetventilen zur bedarfsgerechten Ölrückführung. Die Ölspiegelregulatoren sorgen für einen ausreichenden Ölstand im Kurbelgehäuse jedes einzelnen Verdichters. Für die Ölabscheidung werden speziell für transkritische CO 2 Anwendungen entwickelte Ölabscheider eingesetzt. Gaskühler / Verflüssiger Die Gaskühler / Verflüssiger (Pos.1.5) sind entweder als Rohrbündelwärmeübertrager oder Plattenwärmeübertrager mit Gegenstromprinzip konzipiert. Bei Rohrbündelausführung wird das Kältemittel in den Rohren geführt, während das Warmwasser (Wärmesenke, Kühlwasser) im Mantelraum strömt, sofern nicht reinigbare Gaskühler bestellt wurden. Hochdruckregelventil Das Hochdruckregelventil (Pos. 9.81) ist ein automatisches Motorventil und befindet sich vor dem Sammlereintritt. Es regelt im transkritischen Betrieb den Hochdruck im Gaskühler. CO 2 -Sammler Die für den funktionssicheren Betrieb erforderlichen Mitteldrucksammler (Pos. 1.8M) wurden unter Berücksichtigung der CO 2 -Besonderheiten und vorhandener Erfahrungen leistungsbezogen dimensioniert. Sie sind mit Anschlussstutzen für Rohrleitungen, Sensoren und Sicherheitsventil ausgerüstet. Optional wird ein Zusatzsammler (Pos. 1.8Z) zur Füllmengenregelung bei extremen Betriebspunkten vorgesehen. Expansionsventil Als Expansionsventil (Pos ) kommt ein elektronisches Motorventile zum Einsatz. Es regelt die Kältemittelüberhitzung am Verdampferaustritt und sorgt damit für eine optimale Kältemittelbeaufschlagung des Verdampfers. Verdampfer Die Verdampfer (Pos. 1.7) sind als Rohrbündelwärmeübertrager mit Gegenstromprinzip konzipiert. Die Verdampfung des Kältemittels erfolgt in den Rohren. Eine geschlossenzellige Wärmedämmung verhindert die Bildung von Kondenswasser bei niedrigen Temperaturen. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

19 Luft / Luft Rekuperator Der Luft-Luft-Wärmeübertrager (Pos. 1.6) ist ein an den Maschinentyp angepasster Spezialwärmeübertrager mit Gegenstromprinzip und dient dem Wärmeaustausch zwischen eintretender feuchter Druckluft und der entfeuchteten trockenen Druckluft vom Verdampfer. Die gesamte Druckluftseite besteht zur Vermeidung von Korrosionsschäden aus Edelstahl. Alle Wärmeübertrager und Druckbehälter sind mit einem Typenschild nach europäischer Norm mit Angaben für Druck und Temperatur ausgestattet. Weiterhin sind Stutzen mit Absperrventilen zum Füllen und Entleeren des Wasserraums und Entlüfter an den höchsten Stellen vorgesehen. Automatische Kondensatableiter Es werden automatische Kondensatableiter eingesetzt, die für eine zuverlässige Kondensatableitung ohne unnötige Druckluftverluste sorgen. Elektrische Schaltanlage Die elektrische Schaltanlage mit Netzeinspeisung, Leitungs-/Leistungsschaltern, Schützen, Messund Steuergeräten ist in einem gemeinsamen Schaltschrank untergebracht. Die Schaltanlage ist in Schutzart IP 54 ausgeführt und unter Einhaltung der gültigen europäischen Normen und Vorschriften gebaut und geprüft. Die Schaltanlage ist betriebsfertig verdrahtet. In der Schaltschranktür befinden sich Hauptschalter, Bediengerät (TouchPanel), Not-Aus-Taster und Signallampen für Betrieb, Bereitschaft, Warnung, Störung. Not-Aus- und Sicherheitskreis gewährleisten alle für die Betriebssicherheit notwendigen Schalthandlungen. Beim Netzanschluss muss die Sicherheitsnorm EN :2006 eingehalten werden. Die Anschlussbedingungen des örtlichen Energieversorgers sind zu beachten. Ein Stromlaufplan gehört zum Lieferumfang. 6 MSR-Technik 6.1 Allgemeine Informationen Hauptbestandteil der ADR-Steuerung ist eine SPS mit Bedien- und Anzeigeeinheit (TouchPanel). Die Steuerung realisiert folgenden Funktionsumfang: Konfiguration/Parametrierung der Anlage Überwachung der Betriebsparameter Anzeige aller wichtigen Prozessgrößen, z.b. Drücke, Temperaturen Anzeigen für Betriebsstunden und Verdichter-Starts Automatisches An- und Abfahren Optimale Hochdruck- und Überhitzungsregelung Automatische Leistungsregelung in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen, z.b. Wassertemperaturen Benutzerverwaltung mit mehrstufigem Sicherheitskonzept zur Verhinderung von nicht autorisierten Zugriffen auf Anlagenparameter Übersichtliche Darstellung von Hinweis-, Warn- und Störmeldungen im Meldemenü, Quittierung von Störmeldungen Gepufferte Echtzeituhr (gibt auch nach Stromausfall richtige Uhrzeit an) Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

20 Kommunikationsmöglichkeit zu übergeordneter Steuerung (GLT) Die freiprogrammierbare SPS und der flexible SPS-Ausbau ermöglichen eine einfache Anpassbarkeit an vom Standard abweichende Betriebs- oder Kommunikationsbedingungen. Komfortable Bedienung Die Bedienung erfolgt über ein vollfarbiges 7 Widescreen-TouchPanel. Die wichtigsten Zustandsgrößen werden bereits im Grundbild angezeigt. Weitere Sensor- und Stellsignale können über die intuitive Menüführung abgefragt werden. Im Servicebetrieb können für Diagnose/Inbetriebnahme einzelne Anlagenkomponenten aus der automatischen Prozessführung gelöst und manuell bedient werden. Deutsch und Englisch stehen standardmäßig als Menüsprachen zur Verfügung. Abb. 10: Touchpanel Integriertes Hilfesystem Die Hilfetaste (? ) öffnet eine kontextabhängige Hilfeseite mit Erklärungen zu den Bedienmöglichkeiten. Kompatibilität mit BUS-Schnittstelle und Klemmensignalen Die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung erfolgt über ein Bussystem (vorzugsweise ProfiNet) und/oder über digitale, analoge bzw. serielle Schnittstellen. Standardmäßig stehen Betriebsmeldungen (Betrieb, Bereitschaft, Warnung, Störung) und das Freigabesignal von einer übergeordneten Steuerung auf Klemme zur Verfügung. Verdichtermanagement, intelligente Leistungsregelung und optimaler Hochdruck Das bei Mehrverdichteranlagen integrierte Verdichtermanagement sorgt für gleiche Verdichterlaufzeiten und minimiert durch ein gestaffeltes Einschalten den Anlagenanlaufstrom. Die intelligente Leistungsregelung realisiert eine optimale Lastanpassung und die Reduzierung von Verdichterstarts/ stopps und sorgt damit für einen verschleißarmen Betrieb. Eine projektspezifische Optimierung des Betriebs nach energetischen oder wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist möglich. Die COP-optimierte Hochdruckregelung stellt abhängig von den Temperaturen der Sekundärmedien (Wasser, Sole, Luft) den wirtschaftlichsten Betriebspunkt ein. 6.2 Not-Aus-Kreis Die Steuerung ist mit einem Not-Aus-Kreis in zweikanaliger Technik ausgestattet. Für den Anschluss von maximal zwei zusätzlichen, externen Not-Aus-Schaltern (potentialfrei) sind zusätzliche Klemmen vorhanden. Interner/Externe Not-Aus-Taster schalten sofort alle Verdichter ab. Steuerung und Bedienterminal bleiben dabei in Funktion. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

21 6.3 Sicherheitskreis Der Sicherheitskreis enthält eine einkanalige Reihenschaltung aus den internen Komponenten Sicherheitsdruck- und Sicherheitstemperaturbegrenzer. Für das Einschleifen von max. zwei zusätzlichen, externen Geräten (potentialfrei; z.b. Gaswarnanlage) sind zusätzliche Klemmen vorhanden. Das Öffnen der Sicherheitskette schaltet sofort alle Verdichter ab. Steuerung und Bedienterminal bleiben dabei in Funktion. 6.4 Fernüberwachung und Fernwartung Abb. 11. Fernüberwachung und Fernwartung Fernüberwachung/-bedienung im Kundennetzwerk (1) Das integrierte TouchPanel ist standardmäßig mit einer Ethernet-Schnittstelle und einem Webserver ausgestattet. Zur Umsetzung der Option Fernüberwachung/-bedienung muss eine kostenpflichtige Serverlizenz erworben und installiert werden. Nach Einbindung des Panels in ein kundenseitiges Ethernet-Netzwerk kann damit von einem/mehreren PC im Kundennetzwerk auf die Webseite der ADR navigiert werden. Dazu ist lediglich ein Webbrowser (z.b. Internet Explorer) erforderlich. Die Webseite bildet dabei das aktuell anstehende Menü am Panel ab, die Bedienung entspricht der Bedienung vor Ort. Ein Passwortschutz verhindert nicht autorisierte Fernzugriffe auf die Webseite des Panels. Fernwartung durch thermea (2), (3) oder ( 4) Die effizienteste Möglichkeit zur Fernwartung ist die Einbindung des ADR-Ethernet-Netzwerkes in das Ethernet-Netzwerk am Aufstellort und die Verwendung eines ggf. schon vorhandenen, autorisierten Zugriffs in dieses (2). Zur Vermeidung von Zugriffen auf Geräte außerhalb des ADR-Ethernet- Netzwerkes durch thermea sollten diese abgeschottet werden. Der externe Datentransfer sollte aus Gründen der IT-Sicherheit wirksam verschlüsselt per VPN erfolgen. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

22 Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Modems, welches das ADR-Ethernet-Netzwerk direkt ins Internet routet (3). Der externe Datentransfer erfolgt per VPN. Existiert keine Möglichkeit, das ADR-Ethernet-Netzwerk direkt ins Internet zu routen, kann die Fernwartung per Modem über Telefon realisiert werden (4). Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

23 7 Sicherheitseinrichtungen Die Druckluftkältetrockner sind mit den erforderlichen Sicherheitseinrichtungen für Kältemaschinen entsprechend DIN EN 378-2, Abschn ausgerüstet. Der Schutz gegen Überschreiten des max. zulässigen Betriebsdruckes ist gewährleistet durch: Sicherheitsdruckbegrenzer (SDB) kombiniert mit Druckbegrenzer (DBK), bauteilgeprüft, Sicherheitsventile, in die Atmosphäre abblasend, Weitere Sicherheitseinrichtungen sind: Saugdrucküberwachung, Temperaturwächter für max. zulässige Druckgastemperatur, Sicherheitstemperaturbegrenzer (nur bei Nutzung der Abwärme) im Kühlwassersystem entsprechend EN Motorschutz, NOT-AUS-Schalter am Schaltschrank und zusätzlich außen in direkter Nähe der Eingangstür. 8 Lieferumfang und optionales Zubehör Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht über den Lieferumfang von thermeco 2 - Maschinen und zu den optionalen Ausstattungsmöglichkeiten und Dienstleistungen. Der endgültige Lieferumfang wird vor Fertigungsfreigabe in einem Lasten- und Pflichtenheft festgelegt. Tabelle 6: Lieferumfang Lieferumfang des Drucklufttrockners betriebsfertiger, vormontierter und funktionsgeprüfter Drucklufttrockner ProfiNet als BUS-Kommunikationsschnittstelle oder digitale und analoge Schnittstellen Maschinenfüße zur Schwingungsentkopplung und Ausrichtung Betriebsanleitung und technische Dokumentation in deutscher Sprache 2 -fach Transport im Inland frei Baustelle, unabgeladen; im Ausland EXW gem. Incoterms 2010 Abblaseleitungen für die Sicherheitsventile (max. 3 Stück Abblaseleitung mit jeweils 5 m Leitungslänge und 5 Bögen) inkl. Korrosionsschutzanstrich Erstinbetriebnahme mit Erstfüllung aller Betriebsstoffe für den Kältekreis Einweisung des Betreiberpersonals im Rahmen der Erstinbetriebnahme Kältemittelerstfüllung Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

24 Tabelle 7: Zusätzliche Ausrüstung Zusätzliche Ausstattungsmöglichkeiten und Dienstleistungen (Auswahl) Stufenlose Leistungsregelung durch Betrieb eines Verdichters mit einem Frequenzumformer Andere Kommunikations-Schnittstellen als ProfiNet (ProfiBus, ), zusätzliche digitale und analoge Schnittstellensignale Elektrische Messgeräte, Multimeter, kwh-zähler, etc. Zeigermanometer für energielose Überwachung der Drücke im System (Saugdruck, Mitteldruck, Hochdruck) Gaswarnanlage mit akustischer und optischer Signaleinrichtung Weitere Regelfunktionen, z.b. Maschinenfolgeschaltung Telekommunikationsequipment (Router, Kabel) für Fernzugriff Fernüberwachung und Fernbedienung (durch Betreiber) Fernwartung (durch thermea) Wartungsvertrag für den Drucklufttrockner Maschinengehäuse, Schalldämmhaube und zusätzliche Schalldämmmaßnahmen Wärmeübertrager in anderen Werkstoffausführungen Leistungsabnahmen am Aufstellort Sprachenpaket für Dokumentationsunterlagen, Bedienoberfläche (Touch Panel) und Maschinenbeschriftung in anderen Sprachen als Deutsch und Englisch 9 Planungshinweise Im Bereich der Kälte- und Wärmepumpentechnik ist die harmonisierte Norm EN 378 Kälteanlagen und Wärmepumpen-Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen von besonderer Relevanz für die Planung. Dort werden die Anforderungen für die Sicherheit von Personen und Sachen sowie für die lokale und globale Umwelt in Bezug auf stationäre und ortsveränderliche Kälteanlagen und Wärmepumpen jeder Größe festgelegt. [EN 378.1: 1]. Durch die im Drucklufttrockner integrierte CO 2 -Kältemaschine ist die Relevanz der EN 378 in vollem Umfang gegeben. 9.1 Grundlagen DIN EN 378 Die Klassifikation der Kältemittel Die Klassifikation der Kältemittel im Hinblick auf die Sicherheit umfasst zwei alphanumerische Buchstaben (z. B. A2 oder B1). Der Großbuchstabe gibt die Toxizitätsstufe an, die Zahl steht für die Brennbarkeit. [378.1: F.2.1]. Für jede Kältemittelklasse sind in der Norm die Sicherheitsanforderungen für die Aufstellung und den Betrieb definiert. geringere Toxizität höhere Brennbarkeit keine Flammausbreitung A1 B1 geringere Brennbarkeit A2 B2 höhere Brennbarkeit A3 B3 Kohlendioxid ist nicht toxisch und nicht brennbar und gehört daher zur Kältemittelklasse A1 mit den geringsten sicherheitstechnischen Anforderungen. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

25 Die Aufstellungsbereiche und Aufstellorte nach EN 378 Die Aufstellungsbereiche für Kälteanlagen gliedern sich entsprechend unterschiedlicher sicherheitstechnischer Anforderungen in drei Klassen, vom öffentlichen und für jeden zugänglichen Gebäude (z.b. Krankenhaus) bis zur Produktionshalle zu der nur befugtes und geschultes Personal Zugang hat. Bei Aufstellorten für Kälteanlagen wird im Wesentlichen zwischen der Aufstellung in einem Personenaufenthaltsbereich und der Aufstellung in einem Maschinenraum oder im Freien ohne Personenaufenthalt unterschieden. Die maximal zulässige Kältemittelfüllmenge und praktischer Grenzwert Die maximal zulässige Kältemittelfüllmenge einer geplanten Wärmepumpe oder Kälteanlage ist abhängig von der Kältemittelklasse, vom Aufstellungsbereich und Austellort und kann in EN 378 Tabelle C1 abgelesen werden. Für das Kältemittel Kohlendioxid bestehen aufgrund der Kältemittelklasse A1 die geringsten Einschränkungen. Der praktische Grenzwert ist die für jedes Kältemittel definierte maximal zulässige Masse pro Kubikmeter Raumluftvolumen. Dieser beträgt bei CO 2 0,1 kg/m³. 9.2 Beschaffenheit und Ausrüstung des Aufstellraumes Größe und Zugänglichkeit Der Maschinenraum soll gut zugänglich sein und genügend Platz für die Aufstellung der Drucklufttrockner besitzen. Für Bedienung und Wartungsarbeiten ist ein Mindestabstand entsprechend Abb. 12 (Beispiel ADR mit vier Verdichtern) nach allen Seiten einzuhalten. Für die Anwendung von Hebezeugen ist über der Maschine eine lichte Höhe von ca. 1,0 m frei zu behalten. Die Raumhöhen sollten höher als 3,0 m sein, eine lichte Durchgangshöhe von mindestens 2,2 m ist gemäß EN einzuhalten. Abb. 12: Mindestabstände Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

26 Belüftung Die Belüftung muss sowohl für normale Betriebsbedingungen als auch für Notfallsituationen ausreichend sein. Das Lüftungssystem muss von jedem anderen Lüftungssystem am Aufstellungsort unabhängig sein. Besonderes Augenmerk muss auf die gleichmäßige Luftverteilung gelegt werden, um lokale Überkonzentrationen von CO 2 zu vermeiden. Für CO 2 muss die Raumbelüftung den Bodenbereich erfassen. Öffnungen zur Außenluft sind so anzuordnen, dass kein erneuter Umlauf in den Raum erfolgt. Bei normalen Betriebsbedingungen muss mindestens ein viermaliger Luftwechsel je Stunde erfolgen. Ist im Maschinenraum ein Gaswarnsystem erforderlich, muss dieses bei Erreichen von 50 % des praktischen Grenzwertes die mechanische Notlüftung aktivieren. Die mechanische Notlüftung muss mit zwei getrennten Steuerungen ausgerüstet sein, von denen sich eine außerhalb und die andere innerhalb des Maschinenraums befindet. Der Luftstrom der mechanischen Notlüftung muss mindestens dem mit folgender Formel errechneten Wert entsprechen: Dabei ist m die Masse der Kältemittel-Füllmenge in kg, in derjenigen Kälteanlage im Maschinenraum mit der größten Füllmenge. Das Notlüftungssystem muss für nicht mehr als einen 15fachen Luftwechsel je Stunde ausgelegt sein. Beispiel: Eine Drucklufttrockner vom Typ thermeco 2 ADR steht in einem Maschinenraum mit den Maßen (L x B x H) 9 m x 4,5 m x 3 m. Raumvolumen: 122 m³ Füllmenge CO 2 : 80 kg Bei unkontrolliertem Kältemittelaustritt kommt es zu einer Kältemittelkonzentration von 0,66 kgco 2 /m³ und damit zu einer deutlichen Überschreitung des praktischen Grenzwertes von 0,1 kg/m³. CO 2 -Abblaseeinrichtung ins Freie ist erforderlich. CO 2 -Gaswarnanlage ist erforderlich. Die Lüftungsanlage muss im Normalbetrieb eine Luftmenge von 488 m³/h fördern (4facher Luftwechsel). Die Notlüftung muss mindestens mit einem Volumenstrom von: 0,014 * 80 2/3 *3600 s/h = 940 m³/h betrieben werden. CO 2 -Gaswarnanlage Im Aufstellraum muss eine CO 2 - Gaswarnanlage installiert werden, wenn die Füllmenge größer als der praktische Grenzwert von 0,1 kgco 2 /m 3 Raumluft x Rauminhalt des Aufstellraumes ist (siehe EN und 3). Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand

27 Die Stromversorgung für die Gaswarnanlage muss unabhängig von der Lüftungsanlage erfolgen, ggf. kann die Warnanlage mit einer Zusatzstromversorgung (z.b. Batterien) ausgerüstet werden. Je nach Beschaffenheit des Raumes muss mindestens ein CO 2 -Detektor vorhanden sein. Bei der Anbringung des Detektors im Raum ist zu beachten, dass gasförmiges CO 2 schwerer als Luft ist und sich in Fußbodennähe und in Vertiefungen sammelt. Detektoren für die Erfassung des Sauerstoffgehaltes sind beim Kältemittel CO 2 nicht zulässig. Es müssen somit zwingend CO 2 -Detektoren eingesetzt werden. Bei Erreichen von 50 % des praktischen Grenzwertes muss die CO 2 - Gaswarnanlage optischen und akustischen Alarm auslösen, die Notbelüftung in Betrieb setzen und automatisch eine Meldung an eine besetzte Stelle senden. Optional kann vorgesehen werden, dass die Wärmepumpe bei CO 2 - Gasalarm außer Betrieb gesetzt wird (kontrolliertes Herunterfahren). Trinkwasseranschlüsse, Bodeneinläufe Für die Befüllung und Entleerung der Maschine, sowie für einen Havariefall ist der Maschinenraum mit einem Bodeneinlauf mit Ölsperre und einem Bodengefälle, sowie mit einem einfachen Trinkwasseranschluss zu versehen. Frostschutzsicherung Gemäß den Einsatzgrenzen der Maschinen muss die Umgebungstemperatur im Maschinenraum beim Betrieb zwischen 10 und 45 C liegen. Besonders im Winter muss die Beheizung des Maschinenraumes auch bei Stillstand der Maschinen gewährleistet sein, um Frostschäden zu vermeiden. Schallschutz Je nach Anforderungen des Aufstellbereiches können zusätzliche Maßnahmen des Schallschutzes und der Schwingungsentkopplung notwendig sein. Druckluftkältetrockner erzeugen auf verschiedene Weise Schall. Hauptschallquelle sind die Verdichter der Kältemaschine. Grundsätzlich ist bei der Schallausbreitung zwischen Luft- und Körperschall zu unterscheiden. Zur Reduzierung des Luftschalls müssen vor allem schallharte Flächen im Aufstellraum vermieden und ggf. schallabsorbierende Oberflächen vorgesehen werden. Eine Schallschutzhaube für die Verdichter gehört nicht zum Standard-Lieferumfang, kann aber bei Bedarf angeboten werden. Zur Minderung des Körperschalls wurden durch thermea bereits Maßnahmen innerhalb der Konstruktion vorgenommen. Die Maschinenausstattung beinhaltet spezielle Maschinenfüße mit Schwingungsdämpfern. Sämtliche Verbindungsstellen zu den Installationen müssen flexibel spannungsfrei ausgeführt werden. Dafür eignen sich Gummikompensatoren zur Aufnahme axialer, lateraler und angularer Bewegungen. 9.3 CO 2 -Abblaseleitung Entlastungseinrichtungen für Kältemittel der Gruppe A1 (z.b. Kohlendioxid) dürfen in den Maschinenraum abblasen, wenn die Füllmenge der Anlage so gering ist, dass der jeweilige praktische Grenzwert (0,1 kg CO2 /m³ Raumluft) im Aufstellraum nicht überschritten wird. Dürr thermea GmbH, Produktinformation Baureihe thermeco 2 ADR, Stand