WILLKOMM N. nergieeffiziente Kälteerzeugung in der Raumlufttechnik robatherm_. Florian Megele

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1 WILLKOMM N nergieeffiziente Kälteerzeugung in der Raumlufttechnik Florian Megele

2 INHALT Grundlagen Kennzahlen nergieeffizienz Auslegung Optimierung D C-Technik Normen

3 GRUNDLAG N robatherm

4 GRUNDLAG N Begrifflichkeiten Keine n rmierten Bezeichnungen Verwendungszweck der Anlage bestimmt den Begriff Wärmepumpe (Heizen) Kälteanlage (Kühlen) Reversible Wärmepumpe (Heizen + Kühlen)

5 GRUNDLAG N Begrifflichkeiten Wissenschaftlich gesehen gibt es keine Kälte Es gibt nur Wärme Abs luter Nullpunkt bei -273,15 C (0 K) Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

6 GRUNDLAG N Aufgabe der Kältetechnik Eine Kälteanlage/Wärmepumpe hat die Aufgabe in einem Bereich die Temperatur unterhalb der Umgebungswärme abzusenken und die entz gene Wärme an einen anderen Bereich berhalb der Umgebungstemperatur abzugeben.

7 GRUNDLAG N Verfahren der Kälteerzeugung Kompressionskälteanlagen Verdunstungskühlung Abs rpti nskälteanlagen Therm elektrischer Effekt, Peltier-Element Ads rpti nskälteanlagen Dampfstrahlkälteanlagen J ule-th ms n-effekt, Linde-Verfahren Pulsröhreneffekt Magnetische Kühlung K mpressi nskälteanlagen sind die weitverbreitetste F rm der Kälteerzeugung und r batherm benutzt dieses Verfahren. _robatherm

8 GRUNDLAG N nergiebilanz 75% 25% 100% Wärmequelle +_1 1= Antriebsenergie Wärmesenke - Erdreich - Wasser - Luft - Erdreich - Wasser - Luft

9 GRUNDLAG N Kreisprozess H her Druck H he Temperatur Niedriger Druck Niedrige Temperatur

10 GRUNDLAG N Kreisprozess Verflüssiger xpansionsventil Verdichter Verdampfer Quelle: Danf ss, TPS, Therm key, Alc

11 K NNZAHL N Punktuelle Betrachtung Abgegebene Wärmeleistung T Kalt ck= ---- T Warm - T Kalt T Warm ch= T Warm - T Kalt Aufgenommene Kühlleistung Antriebsenergie Verdichter Abgegebene Kälteleistung EER (energy efficiency ratio) = Antriebsenergie Verdichter Abgegebene Heizleistung COP ( coefficient of performance) = Antriebsenergie Verdichter

12 K NNZAHL N Punktuelle Betrachtung Teillast- und Standbybetrieb nicht berücksichtigt Vergleichbarkeit bedingt möglich Wetterdaten nicht berücksichtigt Für alle Kälteanlagen geeignet

13 K NNZAHL N Saisonale Betrachtung Druck p in bar f r _l I_ l_ l L 1 II l ! i i i 1 1 i ~ I - 1 _j j t- +- I t-1-1 Se,f -t "' 1 f, : !! Außentemperatur Zulufttemperatur TWÜ TWÜ spez. Enthalpie h in kj/kg

14 K NNZAHL N Saisonale Betrachtung Standort n GBR_ LONDON.GATWICK_IWEC.EPW 40 ODA[ 0 C) ODA [g/kg] Quelle: r batherm TrueBlue - Effizienznachweis

15 K NNZAHL N Saisonale Betrachtung 5 Kalkulati nsgrundlage für EER (bei 35 C 13 h/a) 4 3 EER in [-] 2 1 0

16 K NNZAHL N Saisonale Betrachtung Jahreskühlenergiebedarf SEER (saisonal energy efficiency ratio)= Jahresenergieverbrauch im Kühlbetrieb Jahreskühlenergiebedarf SCOP (saisonal coefficient of performance) = Jahresenergieverbrauch im Heizbetrieb Ganzheitliche Auswertung Teillast- und Standbybetrieb berücksichtigt Sehr gute Vergleichbarkeit Wetterdaten berücksichtigt Für alle Kälteanlagen geeignet

17 K NNZAHL N Übersicht Kennzahl Bemerkung Typische Werte EER Leistungsziffer Kälteanlage 2 bis 4 COP Leistungsziffer Wärmepumpe 3 bis 5 S R SCOP ESEER ESCOP Ganzheitliche Betrachtung Kälteanlage Ganzheitliche Betrachtung Wärmepumpe Bewertung unter 4 definierten Betriebspunkten Kälteanlage Bewertung unter 4 definierten Betriebspunkten Wärmepumpe 4 bis 9 5 bis 9 3 bis 7 4 bis 8

18 AUSL GUNG ffiziente Auslegung einer Kälteanlage

19 AUSL GUNG Indirekte Kälteerzeugung Fortluftverflüssiger Verdicht.er Verflüssiger PWT-Verdampfeir Außenluftverflüssiger ODA Verflüssiger EHA. ETA EHA ETA ODA SUP ODA SUP KW-Kühler KW-Kühler

20 AUSL GUNG Indirekte Kältetechnik Sinnv ll bei zentraler Kälteerzeugung H he Leistungszahlen Transmissi nsverluste und mehrfacher Wärmeübergang verschlechtern die Gesamteffizienz Fr stschutz n twendig Aufwändiges Kaltwasserverteilnetz n twendig Lange R hrleitungslängen möglich

21 AUSL GUNG Direkte Kälteerzeugung Fortluftverflüssi er Verflüssiger Verdicht.er Außenluftverflüssi er ODA Verflüssiger Verdichter EHA. ETA EHA ETA ODA SUP ODA SUP Direktverdampfe.r Direktverdampfer

22 AUSL GUNG Warum ist die direkte Kälteerzeugung interessant? Direkter Wärmeübergang, h he Gesamteffizienz Geringe R hrleitungsquerschnitte Kein Fr stschutz n twendig Kein Kaltwasserverteilnetz n twendig

23 AUSL GUNG Grundsätze für effiziente Systeme Keine Überdimensi nierung Verflüssigungs- und Verdampfungstemperatur möglichst nahe zueinander wählen Einsatz v n drehzahlregelbaren Verdichtern Verwendung v n elektr nischen Expansi nsventilen Wärmeübertrager mit gr ßen Flächen, statt h her Temperaturdifferenz wählen

24 \-.. '.., OPTIMI RUNG "

25 OPTIMI RUNG Verflüssiger Senkung der Verflüssigungstemperatur um 1 Kelvin entspricht einer Energieeinsparung um 1 bis 2 % Maßnahme: K ndensati nsdruckregelung (4-Klappensystem) Beschattungsmaßnahmen (F rtluftk ndensat r) Adiabate Abluftbefeuchtung

26 OPTIMI RUNG Verdampfer Erhöhung der Verdampfungstemperatur um 1 Kelvin entspricht einer Energieeinsparung um 3 bis 4 % Maßnahme: Verdampfungsdruckregelung Direktverdampfung statt Kaltwassererzeugung Senkung Lufteintrittstemperatur (WRG luftseitig) S rptive Entfeuchtung anstatt Taupunktunterschreitung

27 OPTIMI RUNG Verdichter Drehzahlregelung für Teillastbetrieb entspricht einer Energieeinsparung um 16 bis 25 % Maßnahme: Genaue Kühllastberechnung bei der Planung Effiziente Betriebstemperaturen wählen Adäquate Leistungsregelung

28 OPTIMI RUNG Bilanzgrenzen für Nutzen- zu Aufwandsanalysen Speicher- Verteil Verluste Transm issions Verlu.ste Wärm e übe rt rager Efektr. Energie + Hilfsenergien Kältespeiche r mit Mischventilen Elektr. 1 lilfs- Pump en, H i.1fsagg regat Raum (Nutzung) Raumt e mpera tu r Ra umf e uc hte Kälte- Erzeugung Kälte -Vertei lung Kält e-nutzung Quelle: VDMA 24247:7

29 OPTIMI RUNG nergiebilanz für Nutzen- zu Aufwandsanalysen Speicher Ver luste Verteil Verlluste 0~. 1 Transm issions Verluste Energie- Aufwand S Eel,i Elektr. Energie + Hilfsenergien 1 Elektr. Hilfsenerg ien Raum (Nutzung) Kälte -Erzeugung Kälte-Verteilung Kält e-nutzung Quelle: VDMA 24247:7 _

30 NORM N nergetische Inspektion nach n V 2009/Abs. 3 12

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit