Netzwerk Kälteeffizienz Grundlagen zur Gewerbekälte
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- Kora Beutel
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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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