Integration einer kompakten Adsorptionskältemaschine in ein bestehendes leistungsfähiges Adiabatisches System Ralph Berger

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1 Integration einer kompakten Adsorptionskältemaschine in ein bestehendes leistungsfähiges Adiabatisches System Ralph Berger Bereichsleiter Technik Menerga GmbH Berlin, 22./23. März 2018

2 RLT-Gerät mit Gegenstrom-PWÜ (keine Zuluftkühlung)

3 RLT-Gerät mit indirekter adiabater Kühlung (Zuluftkühlung ohne Entfeuchtung)

4 RLT-Gerät mit indirekter adiabater Kühlung und (integrierter) Kompressionskälteanlage (Zuluftkühlung & Entfeuchtung)

5 RLT-Gerät mit indirekter adiabater Kühlung und (integrierter) Kompressionskälteanlage (Zuluftkühlung & Entfeuchtung) permanenter luftseitiger Druckverlust für zusätzliche saisonal ungenutzte Komponenten im Luftstrom Anforderungen bezüglich der Druckgeräterichtlinie PED 97/23/EG (Baumusterprüfung oder Einzelabnahme) Anforderungen bezüglich der F-Gas Verordnung EU 517/2014 (regelmäßige Dichtheitskontrollen) zukunftssicheres Kältemittel? Wartungskosten einer konventionellen Kälteanlage Dimensionierung der elektrische Anschlussleistung des RLT-Gerätes auf sommerlichen Kühlbetrieb Peak in der elektrischen Leistungsaufnahme im sommerlichen Kühlbetrieb

6 Thermisch angetriebene Klimatisierung

7 RLT-Gerät mit sorptiver Entfeuchtung und indirekter adiabater Verdunstungskühlung (offener Sorptionsprozess, DEC-System) 45 5% 10% 15% 20% 30% 40% 40 50% Temperatur [ C] AB AU 60% 70% 80% 90% 100% 20 ZU Wassergehalt [g W /kg tr L ] Quelle: Produktunterlagen Fa. Klingenburg GmbH

8 RLT-Gerät mit sorptiver Entfeuchtung und indirekter adiabater Verdunstungskühlung (offener Sorptionsprozess, Flüssigsorption) 45 5% 10% 15% 20% 30% 40% 40 50% Temperatur [ C] AB AU 60% 70% 80% 90% 100% 20 ZU Wassergehalt [g W /kg tr L ]

9 RLT-Gerät mit sorptiver Entfeuchtung und indirekter adiabater Verdunstungskühlung (offener Sorptionsprozess) konventionelles Kältesystem kann entfallen keine Anforderungen bezüglich der Druckgeräterichtlinie PED 97/23/EG (Baumusterprüfung oder Einzelabnahme) keine Anforderungen bezüglich der F-Gas Verordnung EU 517/2014 (regelmäßige Dichtheitskontrollen) Entfall der Wartungskosten einer konventionellen Kälteanlage niedrige elektrische Anschlussleistung des RLT-Gerätes kein Peak in der elektrischen Leistungsaufnahme im sommerlichen Kühlbetrieb luftseitiger Druckverlust für zusätzliche saisonal ungenutzte Komponenten im Luftstrom Zuluftbefeuchter erforderlich (DEC-System) Regeneratives WRG-System mit Gefahr von Geruchsübertragung (DEC-System) hohe Entfeuchtungsleistungen niedrigere sensible Kühlleistungen, erreichbare Zulufttemperatur abhängig vom Abluftzustand Einsatz bevorzugt in Verbindung mit statischen Raumkühlflächen

10 Absorptionskälteanlage (geschlossener Sorptionsprozess) Quelle: BHKW-Infozentrum GbR

11 Absorptionskälteanlage (geschlossener Sorptionsprozess) kontinuierlichere Betrieb durch flüssiges, umlaufendes Sorptionsmittel, dadurch keine periodischen Temperaturschwankungen im System höhere Leistungsdichte als Adsorptionskältemaschinen gute Möglichkeit der internen Wärmerückgewinnung: hohe Effizienz möglich Kristallisationsgefahr bei Wasser-LiBr-Maschinen Lösungsmittelpumpe erforderlich ideal für thermisch angetriebene Kaltwassererzeugung im größeren Leistungsbereich (> 50 kw)

12 Adsorptionskälteanlage (geschlossener Sorptionsprozess) Phase 1: Adsorption Adsorber 1, Desorption Adsorber 2 Phase 2: Umschalten mit WRG Phase 3: Desorption Adsorber 1, Adsorption Adsorber 2 Phase 4: Umschalten mit WRG Quelle: Fraunhofer ISE

13 Adsorptionskälteanlage (geschlossener Sorptionsprozess) keine internen bewegten Teile keine Kristallisationsgefahr arbeitet auch noch bei niedrigen Antriebstemperaturen periodische Betriebsweise: dadurch periodische Temperaturschwankungen auf allen drei Temperaturniveaus geringere Leistungsdichte als Absorptionskältemaschinen geringere COP-Werte als Absorptionskältemaschinen ideal für thermisch angetriebene Kaltwassererzeugung im kleineren Leistungsbereich (< 50 kw) hohe Rückkühlleistungen erforderlich, ca. 2,5- bis 3-faches der Kälteleistung Leistung, Leistungsdichte und Effizienz stark abhängig von der Rückkühltemperatur

14 Ab-/Adsorptionskälteanlage (geschlossener Sorptionsprozess) ideal 2-stufige Absorption COP Adsorption 1-stufige Absorption 0.40 Kaltwassertemperatur: 8 C 0.20 Kühlwassertemperatur: 28 C Heißwassereintrittstemperatur Hot water inlet [ C[ in C Quelle: Fraunhofer ISE

15 Adsorptionskälteanlage - Zweikammertechnologie Kondensation / Desorption Verdampfung / Adsorption 23 C 70 C 10 C 23 C Adsorptionsmodule mit jeweils 2 Lamellenwärmeübertragern (LWÜ) ein LWÜ sorptiv beschichtet (Adsorber/Desorber) ein LWÜ unbeschichtet (Kondensator/Verdampfer) beide LWÜ mit waagerechten Lamellen installiert in einer Vakuumkammer geschlossenes Sorptionssystem

16 Adsorptionskälteanlage - Zweikammertechnologie Kondensator Desorber Verdampfer Adsorber Phase 1 Verdampfer Adsorber Kondensator Phase 2 Desorber keine beweglichen Teile intern Steuerung durch externe Umschaltung zwischen Heizung (Desorption) und Kühlung (Adsorption) Skalierbarkeit über Anzahl der Adsorptionsmodule

17 RLT-Gerät mit integrierter Adsorptionskälteanlage 45 5% 10% 15% 20% 30% 40% 40 50% Temperatur [ C] AB AU 60% 70% 80% 90% 100% 20 Nachkühlung Zuluft Temperatur 16 C Befeuchtung Abluft Feuchtkugeltemperatur 20 C Befeuchtung Fortluft Feuchtkugeltemperatur 25 C ZU Wassergehalt [g W /kg tr L ]

18 RLT-Gerät mit integrierter Adsorptionskälteanlage

19 Adconair Adiabatic DXcarbonfree Kältemittel R718 (Wasser) mit GWP = 0 Komplett integrierte Adsorptionskälteanlage, kein externes Rückkühlwerk erforderlich Thermisch angetrieben mit einem Temperaturniveau zwischen 50 C bis 90 C Thermischer COP des Gesamtsystems 1,5 bis 1,8 minimale elektrische Hilfsenergie im Kühlbetrieb nur für Pumpen

20 Adconair Adiabatic DXcarbonfree konventionelles Kältesystem kann entfallen keine Anforderungen bezüglich der Druckgeräterichtlinie PED 97/23/EG (Baumusterprüfung oder Einzelabnahme) keine Anforderungen bezüglich der F-Gas Verordnung EU 517/2014 (regelmäßige Dichtheitskontrollen) Entfall der Wartungskosten einer konventionellen Kälteanlage Nutzung des Wärmerückgewinnungssystems und des Zuluftwärmeübertragers im Winter und im Sommer kein luftseitiger Druckverlust für zusätzliche saisonal ungenutzte Komponenten im Luftstrom niedrigste elektrische Anschlussleistungen kein Peak in der elektrischen Leistungsaufnahme im sommerlichen Kühlbetrieb Entfeuchtungsleistung der Zuluft vergleichbar mit einem PKW oder Direktverdampfer, Regelung Entfeuchtungsleistung über Bypass im Zuluftwärmeübertrager hohe sensible Kühlleistungen Einsatz ohne statischen Raumkühlflächen möglich Rekuperatives WRG-System ohe Gefahr von Geruchsübertragung keine Anwendungseinschränkungen

21 Adconair Adiabatic DXcarbonfree Gerätegröße Luftvolumenstrom AB / ZU in m³/h AU- und AB-Zustand C/40%r.F. und 26 C/55%r.F. VL-Temperatur Antriebswärme 80 C Kälteleistung DXcarbonfree in kw 7,7 11,3 12,4 17,1 18,3 25,3 35,1 38,0 Kälteleistung Adiabatik in kw 15,9 23,8 31,5 38,9 46,8 63,6 74,0 94,8 Gesamtkälteleistung in kw 23,6 35,1 43,9 56,0 65,1 88,9 109,1 132,8 Therm. Antriebsleistung DXcarbonfree in kw 15,5 22,7 24,3 34,4 36,0 49,2 69,9 73,9 Zulufttemperatur in C 17,5 17,5 17,7 17,5 17,7 17,7 17,3 17,6 Zuluftfeuchte in %r.f Thermischer COP System 1,52 1,55 1,81 1,63 1,81 1,81 1,56 1,80

22 Kälte-Klima-Richtlinie der BAFA Gerätegröße Kälteleistung DXcarbonfree in kw 7,7 11,3 12,4 17,1 18,3 25,3 35,1 38,0 Förderung BAFA Adsorptionskälteanlage Förderung für Maßnahmen an Kälte- und Klimaanlagen Gefördert werden Sorptionskälteanlagen von 5 bis 500 kw Kälteleistung Antriebsquelle Wärmeenergie aus BHKW, Prozessabwärme, Nah- und Fernwärme, Solarthermie, Geothermie Primärenergie (z.b. Gas) nur eingeschränkt zulässig Kälteleistung Adiabatik in kw 15,9 23,8 31,5 38,9 46,8 63,6 74,0 94,8 Zukünftig mögliche Förderung BAFA Verdunstungskühlung