Netzwerk Kälteeffizienz Grundlagen zur Gewerbekälte

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1 Grundlagen zur Gewerbekälte Energieeffizienz in der Gewerbekälte Dipl.-Ing. (FH) Olaf Henk, Schulung Gewerbekälte

2 Übersicht Der Kälteprozess Leistungsregelung des Kälteprozesses Auslegungskriterien der Bauteile 2

3 Was ist Kälte? Physikalisch betrachtet gibt es keine Kälte, es gibt nur Wärme - und weniger Wärme. => Kühlung = Wärmeentzug 3

4 Der Kälteprozess Kompressionskälteanlage Quelle: Danfoss 4

5 Der Kälteprozess Kompressionskälteanlage 5

6 Kältekreis animiert zum Kühlturm Sammler Filter Trockner Schauglas MV EV Verflüssiger Flüssigkeit Kältemaschine Verdampfer Heissgas Kaltwasse r Verdichter Sauggas Quelle: Peter Kunz WP- / Kältetechnik

7 Der Kälteprozess im p,h-diagramm C -> D Verdichtung D -> A Kondensation A -> B Drosselung B -> C Verdampfung Quelle: Danfoss 7

8 Der Kälteprozess Absorptionskälteanlage 8

9 Leistungsregelung Leistungszahl COP = Nutzleistung Leistungsaufnahme COP = Theor. Kälteleistung Theor. Antriebsleist. COP = h 1 h 0 h 2 h 1 Quelle: Danfoss 9

10 Leistungsregelung Einfluss der Verdampfungstemperatur 10

11 Leistungsregelung An/Aus bzw. Zweipunkt-Regelung Stetige Regelung 11

12 Leistungsregelung Auswirkung auf den Temperaturverlauf 12

13 Leistungsregelung Zweipunkt-Regelung Vor-/Nachteile Verdichter An/Aus Vorteile: sehr einfach realisierbar Nachteile: relativ hohe Temperaturabweichungen übermäßige Motorerwärmung ungünstige Lagerschmierung hoher Energieaufwand 13

14 Leistungsregelung stetige Regelung Vor-/Nachteile Leistung (Kältemittelfluss wird kontinuierlich angepasst) Vorteile: gleich bleibende Temperatur geringer Energieaufwand Nachteile: Installationskosten 14

15 Leistungsregelung stetige Regelung - Varianten Expansionsventil Saugdrossel-/ Verdampfungsdruck Heißgas-Bypass Verdichter (Zylinderabschaltung, Drehzahl) Kaskadenschaltung / Verbundanlage 15

16 Leistungsregelung E-Ventil - Einfluss der Sauggasüberhitzung 16

17 Leistungsregelung Saugdrosselregelung Quelle: Siemens 17

18 Leistungsregelung Heißgas-Bypass-Regelung Quelle: Siemens 18

19 Leistungsregelung Verdichter - Regelungsvarianten Saugvolumen-Verstellung Kolbenverdichter Zylinderabschaltung Ventilanhebung Saugkanalabsperrung Schraubenverdichter Regelschieber Drehzahlregelung 19

20 Leistungsregelung Vor- / Nachteile Regelungsvarianten Heißgas-Bypass Saugdrosselregelung Zylinderabschaltung FU-Drehzahlregelung Verbundanlage => Energievernichtung => energetische Verschlechterung => aufwändig, energetisch effizient => hohe Investition, gutes Regelverhalten => hohe Investitionskosten, hohe Betriebssicherheit 20

21 Leistungsregelung Vorteile Leistung wird dem Bedarf angepasst kontinuierliches Temperaturniveau Verdichter kann ggf. kleiner dimensioniert werden Verdichterlaufzeit wird verlängert Geringere Betriebskosten Reduzierung Energieeinsatz Reduzierung der Umweltbelastung 21

22 Auslegungskriterien Hauptkomponenten 22

23 Auslegungskriterien generell Leistungsbedarf (innere/äußere Lasten) Temperaturniveau Nutzerverhalten (vorgelagerte Prozesskette) 23

24 Auslegungskriterien Verdichter - Bauarten Hubkolbenverdichter (kleine bis große Leistungen) Scroll-Verdichter (kleine Leistungen) Schraubenverdichter (mittlere und große Leistungen) Rollkolbenverdichter (kleine Leistungen) Turboverdichter (große Leistungen) 24

25 Auslegungskriterien Verdichter Kälteleistung (Massenstrom) Kältemittel (Saug-/Verdichtungsdruck) Leistungsregulierung Geräuschemissionen Investitionskosten Betriebskosten 25

26 Auslegungskriterien Verdampfer Luft- oder Wasserkühlung Direkte / indirekte Kühlung Kälteleistung Kältemittel Temperaturniveau 26

27 Auslegungskriterien Expansionsventil Kälte-/Verdampferleistung (Massenstrom) Kältemittel Verdampfungstemperatur Regelverhalten (ggf. elektr. E-Ventil) Überhitzung 27

28 Auslegungskriterien Expansionsventil Sommer-/Winterbetrieb 28

29 Auslegungskriterien Verflüssiger Luft- oder Wasserkühlung Verflüssigerleistung Temperaturniveau Betriebskosten (Ventilator, Pumpen, Rückkühlwerk) Wärmerückgewinnungsmöglichkeiten 29

30 Auslegungskriterien Kältemittelleitung Folgende Strömungsgeschwindigkeiten empfehlenswert: Saugleitung: Druckleitung (Gas): Flüssigkeitsleitungen 7 15 m/s 5 8 m/s 0,1 1 m/s Ölrückführung bei Dimensionierung beachten! 30

31 Grundlagen zur Gewerbekälte Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Schulung Gewerbekälte

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