Transkritisches CO 2 Boostersystem Regelung des Systems

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1 Anwendungshandbuch Transkritisches CO 2 Boostersystem Regelung des Systems EKC 326A 21 ICMTS CCM AK-SC 255/ AK-SM 350/ AK-SM 720/ AKA 245 DCR 32R AKD 102 R

2 Allgemeine Beschreibung Das transkritische Boostersystem ist eine der vielversprechendsten Lösungen unter kalten klimatischen Bedingungen, da der Energieverbrauch vergleichbar mit dem von R404A-Systemen oder sogar besser ist, und die Konstruktion relativ einfach ist. HD R Ein typisches transkritisches CO 2 -Boostersystem ist in drei Druckabschnitte eingeteilt: Hochdruckabschnitt (HD), Mitteldruckabschnitt (MD) und Niederdruckabschnitt (ND). Der Hochdruckabschnitt beginnt beim Hochdruckverdichter (1), und verläuft über den Gaskühler (2) zum Hochdruckregelventil (3). Der Solldruck in diesem Abschnitt liegt für gewöhnlich zwischen 90 und 120 bar. Der Mitteldruckabschnitt beginnt beim Hochdruck-Expansionsventil (3), bei dem der Strom im Sammler nach Gas und Flüssigkeit getrennt wird (4). Das Gas wird über ein Bypassventil (5) an die Saugleitung der Hochdruckverdichter geleitet. Die Flüssigkeit strömt zu den Expansionsventilen (6 und 7), wo sie vor dem Eintritt in die MD- (8) und ND-Verdampfer (9) expandiert. Das Gas aus dem ND-Verdampfer wird im ND- Verdichter (10) komprimiert und mit dem Gas aus dem MD-Verdampfer und der Gasbypassleitung gemischt. Von hier aus strömt das Gas in die Saugleitung zum HD-Verdichter, und der Kreislauf schließt sich. MD ND Der Solldruck für den MD-Abschnitt liegt oft zwischen 40 und 45 bar, beim ND-Abschnitt ist ein Druck von 25 bar vorgesehen. Offensichtlich besteht eine Tendenz dahingehend, die MD- und ND-Seite für den gleichen Druck auszulegen. HD-Kältemitteldampf MD-Flüssigkältemittel MD-Kältemitteldampf ND-Kältemitteldamp Der Druck im Sammler wird über das CCM- Schrittmotorventil (5) geregelt. Um den erforderlichen Differenzdruck über das MD-Expansionsventil (6) zu gewährleisten, muss der Druck im Sammler höher sein als der Verdampfungsdruck in den MD-Verdampfern. Auf der anderen Seite muss der Druck niedriger sein als der Prüfdruck. Transkritisches Boostersystem mit Gas-Bypass 2 Anwendungshandbuch RA8AA203 10/2010 CO 2-Transkritisches Boostersystem

3 EKC 326A 21 ICMTS CCM AK-SC 255/ AK-SM 350/ AK-SM 720/ AKA 245 DCR Hochdruck- / Gaskühlerdruckniveau Sammler- / Bypass- / Flüssigkeitsdruckniveau Druckniveau MD Saugdruckniveau ND 32R AKD 102 R Transkritisches Boostersystem mit Gas-Bypass CO 2-Transkritisches Boostersystem Anwendungshandbuch RA8AA203 10/2010 3

4 Regler Die Regelung für ein transkritisches System lässt sich in vier Gruppen unterteilen: Regelung des Gaskühlers, Sammlerregelung, Einspritzregelung und Regelung der Verdichterleistung. Regelung des Gaskühlers Die CO2 -Temperatur aus dem Gaskühler wird durch AK-PC 740 oder AK-PC 780 geregelt (in der Regel über Lüfter mit stufenloser Drehzahlregelung). Eine vom Benutzer festgelegte Mindesttemperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur (Luft in den Gaskühler) und CO2-Medientemperatur gemessen am Austritt des Gaskühlers ist der Sollwert zur Regelung der Lüfter. Fällt die Temperatur unter den festgelegten Mindestsollwert, schalten die Lüfter ab. Sind keine Verdichter in Betrieb, werden die Lüfter ebenfalls angehalten. Der Mindestdruck wird vom EKC 326A durch Regelung des ICMTS-Hochdruckexpansionsventils beibehalten. Der Regler garantiert maximale Leistung des Systems, da er den optimalen Druck im Gaskühler aufrecht erhält, wenn die Regelung im transkritischen Bereich erfolgt. Der Regler optimiert immer auf einen subkritischen Zustand. Optimaler Druck im transkritischen Bereich basiert auf Druck- und Temperaturmessung. Beide Sensoren müssen in den Austritt direkt hinter dem Gaskühler eingebaut werden. P HD S GK Gaskühler Wärmerückgewinnung Zusätzliche Kälteleistung ( zusätzlicher Verdichter ) Diese Funktion verbessert die Kälteleistung der Anlage, indem der Druck im Gaskühler erhöht wird. Die Funktion wird im EKC 326A über einen Trockenkontaktschalter aktiviert. P MD Wärmerückgewinnung oder Wärmepumpe Diese Funktion erhöht den Gasdruck auf einen eingestellten Wert. Der Wert kann entweder konstant sein oder entsprechend einem Eingangssignal von 0-10 V variiert werden. Diese Funktion arbeitet sowohl im subkritischen als auch im transkritischen Bereich. Sammlerregelung Zur Senkung des Drucks in Verteilersystemen wird die Bypassleitung eingeführt. Nach der hohen Druckexpansion werden Gas und Flüssigkeit getrennt, und das Gas wird über die Bypassleitung direkt an die Saugseite des Verdichters umgeleitet. Die Flüssigkeit wird an die Verdampfer verteilt. Hierdurch ist es möglich, standardmäßige Druckkomponenten zu nutzen. Der Sammlerdruck kann vom EKC 326A auf einen eingestellten Sollwert eingeregelt werden. Dazu müssen ein CCM-Ventil sowie ein Druckmessumformer installiert werden. Der Sammlerdruck darf nicht zu niedrig sein. Es besteht die Möglichkeit, einen Grenzwert festzulegen. Wenn der Druck diesen Wert unterschreitet, wird das ICMTS-Ventil geöffnet. Das Ventil wird dann schrittweise über das entsprechende P-Band geöffnet. 4 Anwendungshandbuch RA8AA203 10/2010 CO 2-Transkritisches Boostersystem

5 Einspritzregelung Die Einspritzregelung bei Kühlmöbel- und Kühlraumverdampfern erfolgt über einen standardmäßigen elektronischen Regler. Der Regler sorgt in Verbindung mit pulsbreitenmodulierten Einspritzventilen vom Typ AKV und patentierten Softwarealgorithmen für eine optimale Systemleistung und einen störungsfreien Betrieb. Es ist wichtig, einen Druckmessumformer für Überhitzungsmessung zu wählen, der den gesamten Druckbereich abdeckt. Beispiel: In einem 40-bar-System muss ein Druckmessumformer -1 -> 59 bar ausgewählt werden! Einsatz von AKV- oder -Ventilen Sowohl die HD- als auch die ND-Seite des Systems kann standardmäßige 52-bar-AKV-Ventile für ein 40-bar-Flüssigkeitssystem nutzen. Bei einem 60-bar-Flüssigkeitssystem sollten die -Ventile für 90 bar eingesetzt werden. 84B Regelung der Verdichterleistung Der Verbundregler AK-PC 740 (bis zu 4 Verdichter) oder AK-PC 780 (bis zu 8 Verdichter) regelt den Verflüssigungsdruck und dient als Standardregler zur Regelung einer Sauggruppe in einer beliebigen Kühlanlage. Der Regler kann die variable Drehzahl der zwei Verdichter in Kombination mit einstufigen Verdichtern der gleichen oder unterschiedlicher Größe regeln, abhängig von der Wahl der Verdichterleistungsstrategie. Zudem ermöglicht der durch Koordination des ND- und HD-Starts einen störungsfreien Betrieb. Ölmanagement/Ölausgleich Das integrierte Ölmanagementsystem eignet sich für die meisten Anlagen auf dem heutigen Markt. Es kann mit CO 2 sowie auch mit allen anderen herkömmlichen Kältemitteln eingesetzt werden und unterstützt Eingangssignale von: Niveauschalter an Verdichter Niveauschalter an Ölabscheider Niveauschalter an Ölsammler Druckmessumformer an Ölsammler Die Ölversorgung zu den Verdichtern wird durch Betätigen von Magnetventilen mit benutzerdefinierten EIN/AUS-Impulsfolgen gesteuert. Hochdruckregelung Die CO 2-Regler verfügen über mehr Drucksicherheitsfunktionen, die ein Öffnen von Sicherheitsventilen und damit Verlust der Füllung verhindern. Gaskühlerregler EKC 326 Ein maximaler Sammlerdruckwert schließt das Gasventil bei einem zu hohen Sammlerdruck automatisch. Verbundregler AK PC 740 Eine Sicherheitsfunktion für maximalen Verdichterenddruck verringert die Verdichterleistung. CO 2-Transkritisches Boostersystem Anwendungshandbuch RA8AA203 10/2010 5

6 AK-PC 740 Flexibler Regler zur Leistungsregelung von Verdichtern und Verflüssigerlüftern (Gaskühlerlüfter). Die Anzahl von I/O kann mit AK- XM-Erweiterungsmodulen erweitert werden. 4 Verdichter mit bis zu 3 Leistungsstufen 6 Lüfter Max. 60 Ein-/Ausgänge Variable Drehzahlregelung an Grundlastverdichter und Verflüssigerlüftern Integrierte Ölmanagementfunktionen AK-PC 780 Wie AK-PC Zusätzlich: 8 Verdichter mit bis zu 3 Leistungsstufen 8 Lüfter Max. 100 Ein-/Ausgänge Spezielle Kühlstellenregelung mit einem höchstmaß an Flexibilität für die Anpassung an alle Arten von Kühlmöbel und Kühlräumen. Regelung eines Verdampfers. AK-CC 750 Flexibler Kühlstellenregler zur Regelung von bis zu 4 Verdampfern. Tag/Nacht-Thermostat mit Zweipunktregelung oder modulierendem Prinzip Adaptive Regelung der Überhitzung Adaptive Abtauung abhängig von der Verdampfervereisung Umluft-, elektrische- oder Heißgas-Abtauen Möbelreinigungsfunktion zur Dokumentation der HACCP-Richtlinie Türfunktion Regelung der Beleuchtung EKC 326A Regler zur Optimierung des transkritischen CO 2-Gasdrucks und Sammlerdrucks. Maximaler COP Der Regler bietet eine maximale Leistung der Anlage, indem er den optimalen Druck im Gaskühler aufrecht erhält, wenn die Regelung im transkritischen Bereich erfolgt. Regulierung des Sammlerdrucks basierend auf Sammlerdruckmessung Wärmerückgewinnung mit einstellbarem Solldruck, 0-10 V ICMTS Direktgesteuertes, vom Stellantrieb Typ ICAD 600TS angetriebenes Motorventil. 0/4->20 ma 0/2->10 Volt Ausgelegt für CO 2-Anlagen mit hohem Druck mit Anwendungen für einen maximalen Arbeitsdruck von 140 bar Regelkegel optimiert die Regelgenauigkeit, insbesondere bei Teillast Manuelles Öffnen über ICAD 600TS oder Multifunktionswerkzeug möglich Der PTFE-Sitz sorgt für ausgezeichnete Dichtigkeit des Ventils Magnetkupplung hermetisch dicht CCM Elektrisch betriebenes Schrittmotorventil Speziell zum Betrieb in CO 2-Anlagen als Expansionsventil sowie als Gasbypassventil für subkritische Anwendungen bestimmt Bis zu 90 bar maximaler Betriebsüberdruck für hohe Systemdrücke unter Stillstandsbedingungen Optimale Regelung der Mitteldrücke in transkritischen CO 2 Systemen oder Flüssigkeitseinspritzung in Wärmeübertrager Bi-Flow-Betrieb möglich Max. Betriebsdifferenzdruck bis zu 50 bar Die in Katalogen, Prospekten und anderen schriftlichen Unterlagen, wie z.b. Zeichnungen und Vorschlägen enthaltenen Angaben und technischen Daten sind vom Käufer vor Übernahme und Anwendung zu prüfen. Der Käufer kann aus diesen Unterlagen und zusätzlichen Diensten keinerlei Ansprüche gegenüber oder -Mitarbeitern ableiten, es sei denn, daß diese vorsätzlich oder grob fahrlässig gehandelt haben. behält sich das Recht vor, ohne vorherige Bekanntmachung im Rahmen des Angemessenen und Zumutbaren Ânderungen an ihren Produkten - auch an bereits in Auftrag genommenen - vorzunehmen. Alle in dieser Publikation enthaltenen Warenzeichen sind Eigentum der jeweiligen Firmen. und das -Logo sind Warenzeichen der A/S. Alle Rechte vorbehalten. FC-SPMC 6 Anwendungshandbuch RA8AA203 10/2010 CO 2-Transkritisches Boostersystem