CO 2. Kompetenz in Kälte und CO2-Technik BMU/ Runder Tisch 10. Februar 2011, Bonn.

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1 Kompetenz in Kälte und CO2-Technik BMU/ Runder Tisch 10. Februar 2011, Bonn CO 2 Refrigeration and A/C Controls Division Date 1

2 Effizienzunterschiede von R404A und transkritischen CO2- Kälteanlagen Stockholm -12% Kopenhagen -10% London -4% Berlin -4% Paris 0% Wien -1% Pack calculationii Madrid 6% Rom 10% Istanbul 8% 2

3 Entwicklung CO2-Anlagen mit Danfoss CO2-Technik Subkritische CO2- Anlagen (Kaskadenanlagen) ca Anlagen Mehr als 10 Jahre Erfahrung Netto Zentrallager in Dänemark Gesamte installierte Leistung 1,5 MW Eröffnung November % weniger Installationkosten 1,2 MW WRG (40-70 ºC Wasser) Transkritische Anlagen 2006 > > > > > 1000 Markt- Standard : 1.Transkritische Boosteranlage 2. NK Pumpenbetrieb mit CO2-Sole und TK CO2 DX 3

4 Energieverbrauch in % - Messungen von 3 Märkten in Dänemark Energieverbrauch in % 4

5 Optimierung des Kreisprozesses Die Optimierung des Kreisprozesses verläuft bei der CO2-Anlage analog zur der einer R404-Anlage. Gegenüber der mit konstanten Arbeitsdrücken geregelten Anlage, werden ca. 23%/a Energie gespart. Unterschied bei CO2 gegenüber R404: Bei der transkritischen Hochdruckregelung wird der Gaskühlerdruck nach dem COP-Optimum geregelt. (ca. 5-10% der Betriebszeit) Bei der subkritische Hochdruckregelung wird der Gaskühlerdruck auf den minimal möglichen Druck Pgcmin geregelt. (ca. 90% der Betriebszeit) Die Po-Optimierung erfolgt wie bei R404A Anlagen nach der meist belasteteten Kühlstelle. Es wird der max. mögliche Druck Po geregelt. 5

6 Energieverbrauchsmessung kreisprozessoptimiert EC-Diepholz mit ADAP-KOOL - Standard Regelung R404A EC-Wittingen mit ADAP-KOOL - optimierte Regelung R404A Einsparung % 40,0 Energieverbrauch kwh kwh j 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Wittingen [kwh] Diepholz [kwh] Einsparung [% ] Januar Februar März April Mai Juni 2006 Juli 2006 August September Oktober November Dezember Einsparung=23 %/a 6

7 Regelkreise zur Verbrauchsoptimierung Die Änderungen der Umgebungstemperatur und der Lastbedingungen erfordern eine automatische Anpassung der Regelparameter der Regelkreise an die momentanen Betriebsbedingungen. 1. adaptive Verdampferfüllungsregelung mit an CO2-angepassten Regelalgorithmus. (AK-CC550A + AKVH10) (nicht optimierbar: Regler mit konstanter Überhitzungsregelung) 2. Po-Optimierung nach Kühlstellentemperatur bzw. meist belastete Kühlstelle 3. Po-Optimierung durch drehzahlgeregelte Verdichter mit AKD 4. Pgc-Optimierung nach max. COP bzw. nach min Pgc. 7

8 1. Adaptive Verdampferfüllungsregelung MSS Superheat set point Actual superheat 8

9 2. Po-Optimierung 1 Betriebsdaten AK-SM720, Systemmanager 3 Optimierter Saugdruck AKC 100 AK-CC550 AKC 100 AKC 100 AK-CC550 2 Kritisches Kühlmöbel AK-PC840 9

10 3. Einfluss der Drehzahlregelung auf COP 10

11 4. Hochdruckregelung des Gaskühlers nach opt. COP EKC 326A 140bar Gaskühler Mitteldruckbehälter Hochdruck- E-Ventil 5 C 40bar zu den Verdampfern Bypass Ventil -10 C 27bar von den Verdampfern 11

12 Optimaler COP (Hochdruck) 1.50 Refrigerating capacity [kw] and COP [-] COP = 1.90 COP = 2.31 COP = 2.28 COP Δh EVAP QE OPERATING CONDITION t E = -10 C, Δt SH = 10 K t GC,OUT = 35 C Δh COMP Gas cooler pressure [bar] 12

13 Gaskühler, optimierter COP-Regelalgorithmus EKC 326A 2 Betriebsmodi: Druckregelung für optimalen COP oder für max. Qo 13

14 Verdampfer- und Verdichterregelung Kühlstellenregler Verbundregler AK-PC740 5 C 40bar AKVH10 NK -10 C 27bar 25-60Hz Boosterschaltung AK-CC550A AKD102 TK -35 C 12bar 25-60Hz Anlaufkoordinierung 14

15 Bock Trainings Boosteranlage 15

16 Wärmerückgewinnung / Gebäudeheizung Kälteanlage = Wärmepumpe integrierter Verbundregler = Gaskühlregler, Verbundregler WRG und WP-Regler 16

17 Erfahrungen mit CO2-Anlagen Ca transkritische Systeme sind in Nordeuropa installiert. Das ist tägliches Geschäft. Alle Supermarktketten haben transkritische CO2-Anlagen in der Ausschreibung Aufgrund technischer Überlegenheit und kleiner Komplexität haben Gas by-pass Systeme einen großen Marktanteil gewonnen. Der Energieverbrauch liegt bei den ersten transkritischen Systemen auf dem gleichen Level wie HFC-Systeme. Mit adaptiven Regelungen können die Verbräuche erheblich verbessert werden. Wärmerückgewinnung und Wärmepumpenbetrieb versprechen weitere Einsparungen. 17