Sven Asmus ERT Refrigeration Technology GmbH Geschäftsführer ab 1996 Vertriebsleiter seit 1988 bei ERT Werksvertretung B.A.C. Baltimore Aircoil Int. P

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1 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz NDR am Rothenbaum Rückkühlsysteme 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 1

2 Sven Asmus ERT Refrigeration Technology GmbH Geschäftsführer ab 1996 Vertriebsleiter seit 1988 bei ERT Werksvertretung B.A.C. Baltimore Aircoil Int. Prozesskühlung Tieftemperaturtechnik Rückkühlung Wassertechnik Steuerungstechnik 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 2

3 Rückkühlsysteme 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 3

4 Rückkühlsysteme I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl II. Rückkühler im Vergleich III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 4

5 Rückkühlsysteme I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl II. Rückkühler im Vergleich III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 5

6 Begriffe A. Rückkühlsysteme Rückkühlung ohne Kompression / Absorption B. Kühlsysteme Rückkühlung mit und ohne Kompression / Absorption 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 6

7 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Umgebungsbedingungen Trockenkugeltemperatur Feuchtkugeltemperatur 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 7

8 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Trockenkugeltemperatur Feuchtkugeltemperatur 32 C 22 C benetztes Thermometer Trockenkugeltemperatur - relative Feuchte - Feuchtkugeltemperatur psychrometrische Differenz 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 8

9 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Feuchtkugeltemp. =22 C relative Feuchte. = 40% Trockenkugeltemp. =32 C Trockenkugeltemperatur - relative Feuchte - Feuchtkugeltemperatur psychrometrische Differenz 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 9

10 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Auslegungsgrundlagen für Rückkühlsysteme planerisch max. Auslegungsbedingungen (Tf und Tt) Umgebungstemperaturverläufe pro Jahr Bemessung der Nutzungsstunden Verbrauchsermittlung (Strom & Wasser) kumulativer Jahrestemperaturverlauf 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 10

11 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl kumulativer Jahrestemperaturverlauf 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 11

12 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Wasserverbrauch bei Volllast Verdunstungskühler/Kühlturm Verdunstungskühler mit PAC Hybridkühler Adiabater Kühler Wasserverbrauch: Verdunstung / hybrid / adiabat kumulativer Jahrestemperaturverlauf 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 12

13 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Wasserverbrauchsbetrachtung: Beispiel Hybridkühler HXI kumulativer Jahrestemperaturverlauf 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 13

14 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Stromeinsparung ca. 30% im Maximum bei Kompressions-KM wenn die Kondensation der Tf statt der Tt folgt Trockenkugeltemperatur Tt Feuchtkugeltemperatur Tf Stromverbrauch einer Kompressionskältemaschine ist abhängig vom Rückkühlsystem (Feucht- bzw. Trockenkugeltemperatur) kumulativer Jahrestemperaturverlauf 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 14

15 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Regelstrategie bei Rückkühlsystemen deutliche Energieeinsparung bei einer Kompressions-KMKM durch niedrige, gleitende Verflüssigungs-/ Rückkühltemperaturen Steigerung der Leistungszahl bei Absorbern durch niedrige, gleitende Verflüssigungs-/ Rückkühltemperaturen große Austauschflächen nutzen für niedrige Verflüssigungs-/ Rückkühltemperaturen, sofern hydraulisch möglich, Parallelschaltung Wassereinsparung bzw. Minimierung des H2O-Verbrauchs auch bei hybriden oder adiabaten Rückkühlern Regelstrategie hat großen Einfluss auf die Effizienz der Kältemaschinen 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 15

16 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Auswahl des Kältesystems Kontrolle der verschiedenen Verbraucher Temperaturen im Gebäude / im Prozess Trennung der Verbraucher mit deutlich unterschiedlichen Temp. z.b. -Kreis A = 40 C Trockenkühlung -Kreis B = 25 C Verdunstungs-/ adiabate Kühlung -Kreis C = 6 C Kompression- / Absorptionskälte+RK Viele (Prozess-) Kältesysteme werden mit zu niedrigen Temp. betrieben, z.b. 6 C obwohl 25 C ausreichend sein könnten [ KS cop e = RKS cop e x ] Der elektrische Wirkungsgrad eines Rückkühlsystems ist ca. 10 bis 20 mal höher als bei einem Kompressions-KältesystemKältesystem 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 16

17 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Rückkühlarten Art Trockenkühlung Verdunstungskühlung adiabate Kühlung Kühlung einer Kältemaschine oder freie Kühlung mit Trockenkühlern mit Verdunstungs- oder mit Hybridkühlern mit adiabaten Rückkühlern Freie Kühlung Kühlung ohne Kältemaschine mit Verdunstungs- / Hybrid- / adiabaten Rückkühlern oder Trockenkühlern 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 17

18 I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Zusammenfassung I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl Feuchtkugeltemperatur / Trockenkugeltemperatur kumulativer Jahrestemperaturverlauf Wasserverbräuche bei verschiedenen Rückkühlarten Regelstrategie bei Rückkühlsystemen Leistungsaufnahme der Kompressionskältemaschine ist abhängig von Rückkühlart Rückkühlarten Verdunstungs- oder Hybridkühler adiabate Rückkühler Freie Kühlung Kühlung ohne Kältemaschine 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 18

19 Rückkühlsysteme I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl II. Rückkühler im Vergleich III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 19

20 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Rückkühlsysteme für verschiedene Anwendungen KLIMAANLAGEN Krankenhäuser Bürogebäude Computerräume Hotels Flughäfen Reinräume PROZEßKÜHLUNG Induktionsöfen Stahlwerke Schweißmaschinen Kunststofformung Drucklufterzeuger Autoklaven Walzwerke Hochöfen Papierfabriken INDUSTRIEKÄLTE Brauereien Kühlhäuser Molkereien Nahrungsmittelindustrie Getränkeindustrie Eisbahnen Skihallen 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 20

21 II. Rückkühlsysteme im Vergleich verfügbare RÜCKKÜHLER Kühltürme offen Verdunstungskühler Hybridkühler Adiabate Kühler Trockenkühler auch als Verflüssiger Kompression nskältemaschinen n Abs sorber / Adsober 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 21

22 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Offene Kühltürme 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 22

23 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Offene Kühltürme 3/7 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 23

24 II. Rückkühlsysteme im Vergleich offene Kühltürme 4/7 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 24

25 II. Rückkühlsysteme im Vergleich geschlossene Verdunstungskühler 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 25

26 II. Rückkühlsysteme im Vergleich geschlossene Verdunstungskühler 2/4 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 26

27 II. Rückkühlsysteme im Vergleich geschlossene Verdunstungskühler 4/4 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 27

28 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Verdunstungsverflüssiger 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 28

29 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Verdunstungsverflüssiger 2/5 - Auch mit Berippung aus Stahl auf Stahlrohrbündel gemeinsam verzinkt bis 5 FPI lieferbar - Vergrößerung der Oberfläche für Trockenbetrieb bei TK-Lägern -> Luftgekühlt bis ca. +8 C 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 29

30 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Verdunstungsverflüssiger VXC von 2/5 -Berippung aus Stahl auf Stahlrohrbündel gemeinsam verzinkt -Vergrößerung der Oberfläche für Trockenbetrieb bei TK-Lägern mit NH3 -> Teillast luftgekühlt bis ca. +8 C=Tu 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 30

31 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Verdunstungsverflüssiger 3/5 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 31

32 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Wassersparende Kühler: Hybrid - Nass & Trocken 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 32

33 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Wassersparende Geräte: Hybrid - Nass & Trocken 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 33

34 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Wassersparende Geräte: Hybrid - Nass & Trocken 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 34

35 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Wassersparende Geräte: Trocken & Adiabat 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 35

36 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Wassersparende Geräte: Adiabate Rückkühler 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 36

37 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 37

38 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler Kriterien für die adiabate Kühlung Maximale Befeuchtung ohne Sprühnebel und Aerosol kein Wasserauswurf keine Wasserbehandlung keine Osmose / keine Hochdruckpumpe keine Benetzung der Lamelle keine Verdunstung auf der Lamelle Betrieb auf saubere, hygienische und sichere Weise 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 38

39 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler ADIABATER VORKÜHLER CONTROLS ADIABATER VORKÜHLER 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 39

40 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 40

41 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler Kühlung der Luft durch Erhöhung der Luftfeuchte von A nach B Grenzwert : (100% FKT : C) völlige Sättigung wird nicht erreicht Psychrometrisches Diagramm C Lufttemperatur B A Feuchtigkeitsg gehalt 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 41

42 II. Rückkühlsysteme im Vergleich Funktionsprinzip TRILLIUM adiabater Kühler Vorteile Durchlaufprinzip, hygienisch sicher keine Vorschriften hinsichtlich Legionellen kein aufwendiges Rezirkulationssystem kurze Wasserbetriebsperiode Überflusswasser kann weiter verwendet werden 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 42

43 Rückkühlsysteme I. Grundlagen für eine effiziente Auswahl II. Rückkühler im Vergleich III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 43

44 III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Adiabater Kühler offener Kühturm Wasserverbrauch pro Jahr ,0 100,0 Verdunstungskühler 90,0 90,0 80,0 80,0 70,0 70,0 % Wasserverbrauch 60,0 50,0 40,0 Trillium D(F)CV AD adiabater Kühler 60,0 50,0 40,0 30,0 30,0 20,0 20,0 10,0 10,0 0,0 0, Häufigkeit in Stunden pro Jahr 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 44

45 III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Adiabater Kühler offener Kühturm 8x TRILLIUM DFCV-902XAD Thermische Daten Leistung 3814 / 477 kw Durchfluss / 21.0 l/s Eintrittstemperatur 33.0 C Austrittstemperatur 27.0 C Flüssigkeit 35% EG Feuchtkugeltemperatur 21.0 C Befeuchtungswassermenge 1,32 m3/h sequentiell je Stufe, ab Umschaltpunktt / Anzahl Geräte x 2 = Anz. Stufen Trockenkugeltemperatur 32.0 C Umschaltpunkt bei Qmax C Länge (gesamt) 7423 mm Breite (gesamt) 2894 mm Höhe (gesamt) 2635 mm Versand-/ Betriebsgewicht 4000 / 5309 kg Antrieb Leistung x Motor 12 x 1.27 kw Gesamt Druckverlust 55.0 kpa Schalldruck in 15 m 53 db(a) 3x Kühlturm VTL-2X2P-VS Thermische Daten Leistung 3900 / 1300 kw Durchfluss / 62.1 l/s Eintrittstemperatur 33.0 C Austrittstemperatur 27.0 C Flüssigkeit Wasser Feuchtkugeltemperatur 21.0 C Befeuchtungswassermenge sequentiell je Stufe, ab Umschaltpunktt / Anzahl Geräte x 2 = Anz. Stufen Trockenkugeltemperatur 32.0 C Umschaltpunkt bei Qmax Länge (gesamt) 5660 mm Breite (gesamt) 2400 mm Höhe (gesamt) 3685 mm Versand-/ Betriebsgewicht 3700 / 5600 kg Antrieb Leistung x Motor 1 x 37.0 kw Gesamt Druckverlust 6.0 kpa Schalldruck in 15 m 52 db(a) 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 45

46 III. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Adiabater Kühler offener Kühturm Pos. Rückkühler Betriebskostenvergleich (unverb.) 8x Trillium DCV-S902XAD 3x Kühlturm VTL-2X2P VS 1.0. Jährliche Vollbetriebsstunden [h/a] Thermische Leistung [kw] Verdunstungsverluste [kg/kwh] 0,00 1, Verdunstungsverluste [m 3 /h] 0,00 5, Abschlämmwassermenge mit EZ= 2,5 [m 3 /h] 0,00 3, Wasserverbrauch unter max. Bedingungen [m 3 /h] 21,12 9, Umschaltpunkt in Betriebsweise adiabat bzw. naß [ C] 24, durchschnittliche Trockenbetriebsdauer im Jahr [%] 95,00 0, durchschnittliche Betriebsweise adiabat im Jahr [%] 5,00 0, durchschnittlicher Wasserverbrauch für Betriebsweise adiabat bzw. naß [%] 50,00 100, durchschnittlicher Wasserverbrauch für Betriebsweise adiabat bzw. naß [m 3 /h] 10,56 9, Jahreswasserverbrauch aus o.g Bedingungen [m 3 /a] Leistungsaufnahmen der Sprühwasserp. und der Lüftermotoren im Jahresm. [kw] 33,33 37, jährliche Leistungsaufnahme [kwh/a] , , Leistungspreis pro anno [ /kw] 0,00 0, spezifische Abwasserkosten [ /m3] 0,00 2, spezifische Frischwasserkosten incl. Chemie [ /m3] 2,50 3, spezifische Stromkosten [ /kwh] 0,15 0, Wartungskosten [ ] 3000, , gesamte Jahreswasserkosten [ ] 7.920, , gesamte Jahresstromkosten durchschnittlich [ ] , , Jahresbetriebskosten [ ] , , Jahresbetriebskostenvorteil [ /a] ,00 0, Investitionskosten incl. Steuerung [ ] , , Amortisationsdauer (ohne Kapitalkosten) [a] 4,40 0,00 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 46

47 Es liegen einige Prospekte aus: Adibate Kühler Trilliumkühler Spartiumkühler (NEU) für schallunkritische Anwendungen Hybridverflüssiger 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 47

48 Sven Asmus ERT Refrigeration Technology GmbH Beutnerring Hamburg Büro: Mobil: sven.asmus@ertgmbh.de 8. Netzwerktreffen Kälteeffizienz - NDR am Rothenbaum Hamburg 3. Nov ERT Folie 48