Chillventa 2010 Kälte- und Klimaanlagen mit natürlichen Kältemittel R 723+ NH³ Förderprogramm des Bundesumweltministeriums Anlagenkonzepte und Vorstellung ausgeführter Projekte
Burkhard Dunst Frigoteam GmbH Halle 1 Stand 440
Klimasituation, Notwendigkeit des Klimaschutzes ODP, GWP, TEWI Förderprogramm des BMU für gewerbliche Kälte- und Klimaanlagen Natürliche Kältemittel für Kälte- und Klimaanlagen Anlagenkonzepte mit natürlichen Kältemitteln Ausgeführte Projekte mit natürlichen Kältemitteln
Ziel aller Maßnahmen muss der Schutz unserer Atmosphäre sein
Das Gleichgewicht der Energieaufnahme und der Energieabgabe der Erde wird durch die imitierten Treibhausgase gestört
Treibhauseffekt? Was ist das eigentlich? Die synthetisch hergestellten Kältemittel besitzen im langwelligen Spektralbereich, etwa ab einer Wellenlänge von 1.5 µm (1 µm ist 1 Millionstel Meter), das Vermögen, die einfallende Strahlungsenergie der Sonne aufzunehmen und in die Bewegungsenergie ihrer Moleküle umzusetzen. Sie erwärmen sich also und geben dadurch - ihrer Temperatur und Konzentration entsprechend - wieder Strahlung in die Umgebung ab. Etwa die Hälfte davon ist nach unten gerichtet und erwärmt somit tiefere Luftschichten. In der Fachsprache hat sich für diesen Vorgang der Name Treibhauseffekt eingebürgert. Bis die Menschen die Konzentrationen der Treibhausgase zu beeinflussen begannen, sprach man von einem natürlichen Treibhauseffekt, der stark vom Wasserdampf abhängt. Der anthropogene, also von Menschen verursachte Treibhauseffekt ist die Verstärkung des natürlichen. Kürzlich wurde ein neues künstliches Gas entdeckt (NF3 - Stickstofftrifluorid) das in der Elektronikindustrie freigesetzt wird und etwa die 17.000-fach höhere Wirkung als CO² auf den Treibhauseffekt hat. Die NF3-Konzentration hat sich während des vergangenen Jahrzehnts offenbar fast verhundertfacht.
Einsparpotential bei gewerblichen Kälte und Klimaanlagen Einleitung Der Gesamtenergieverbrauch von Kälte- und Klimaanlagen lag im Referenzjahr 1999 in Deutschland ca. bei 66 Mrd. KWh Das entspricht ca. 14% der insgesamt in Deutschland verbrauchten Elektroenergie Das größte Einsparpotenzial liegt bei individuell vom Kälteanlagenbauer gefertigten Einzelanlagen Schätzungen sprechen von einem Einsparpotential von 11 Mrd. KWh, das entspricht zwei fossil - thermischen Kraftwerken
Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland
Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland
Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland Fast die Hälfte wird mit fossilen Brennstoffen erzeugt Dieser Energiemix ergibt die Berechnungsgrundlage für die TEWI Berechnung laut BAFA 0,62 KgCO2/KWh
ODP GWP TEWI ODP Das Ozone Depletion Potential einer Substanz gibt an, in welchem Maß sie sich ozonschädlich auswirkt. Dabei handelt es sich um eine relative Größe. Es dürfen nur noch Kältemittel mit einem ODP Wert von 0 eingesetzt werden. GWP Das Global Warming Potential einer Substanz erfasst, wie effektiv sie in der Atmosphäre Wärmestrahlung absorbiert und wie lange sie dort aktiv ist. Für CO2 ist der GWP Wert als Referenzgröße mit 1 festgelegt worden. TEWI Der Total Equivalent Warming Impact bezeichnet, wie viele Treibhausgase durch den Betrieb einer Kälte-Klimaanlage über gesamten Lebenszyklus in die Atmosphäre gelangt. Einbezogen werden die direkten und indirekten Treibhausbelastungen.
TEWI Berechnungsformel nach EN 378-1 TEWI = [GWP x L x n] + GWP x m(1-a Rückgewinnung)] + (n x E x ß] GWP = Treibhauspotential des verwendeten Kältemittel bezogen auf die Referenzgröße CO2 L = Leckrate der Kälteanlage in Kilogramm pro Jahr n = Betriebsdauer der Kälteanlage in Jahren m = Kältemittelfüllmenge in Kilogramm a = Recyclingfaktor Kältemittelrückgewinnung E = Leistungsaufnahme der gesamten Kälteanlage in Kilowatt- Stunden pro Jahr ß = CO2 Emission in Kilogramm pro Kilowatt- Stunde (0,62Kg/KWh)
Förderprogramm des Bundesumweltministeriums für gewerbliche Kälte- und Klimaanlagen Bestands- oder Altanlagen Jahresenergieverbrauch mindestens 150.000 KWh per Jahr Energieersparnis muss mindestens 35 % betragen Einsatz von Frequenzumrichter, elektronische Einspritzventile, Masterregelung Vorher muss ein Status Check durchgeführt werden, wird auch gefördert Basisförderung 15% der Investitionssumme, Bonusförderung 25% für die Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe Neuanlagen Jahresenergieverbrauch mindestens 100.000 KWh pro Jahr, oder 10.000,00 Euro Einsatz von ausschließlich natürlichen Kältemittel wie NH³, R 723,CO², Propan Einsatz von Frequenzumrichter, elektronische Einspritzventile, Masterregelung Basisförderung 25% der Investitionssumme, Bonusförderung 35% für die Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe Fördersumme ist gedeckelt bei max. 200.000,00 Euro
Übersicht der in der Kältetechnik verwendeten Kältemittel Synthetisch hergestellte Kältemittel HFCKW R 11 Klimaanlagen/Turboverdichter ODP= 1,00 GWP = 7100 R 12 Normalkühlung ODP= 1,00 GWP = 7100 R 502 Tiefkühlanwendungen ODP= 0,23 GWP = 4300 R 22 Klimaanwendungen ODP= 0,055 GWP = 1700 HFKW R 134a Normalkühlung ODP= 0 GWP = 1300 R 404A Normalkühlung/Tiefkühlung ODP= 0 GWP = 3780 R 407C Klimaanwendung ODP= 0 GWP = 1650 R 410A Klima/Normalkühlung ODP= 0 GWP = 1980 R 422D Ersatzkältemittel für R 22 ODP= 0 GWP = 2620 ODP = Ozonzerstörungspotential GWP = Treibhauspotential ( CO² als Referenzgröße = 1 )
Übersicht der in der Kältetechnik verwendeten Kältemittel Natürliche Kältemittel R 717 NH³ Normalkühlung Großanlagen ODP= 0 GWP = 0 R 723 NH³/DME Normalkühlung/Klima ODP= 0 GWP = 8 R 744 CO² Tiefkühlung, Wärmepumpen ODP= 0 GWP = 1 R 290 Propan Normalkühlung/Klima ODP= 0 GWP = 3 HFKW sind alle der Gefahrengruppe A1 zugeordnet Natürliche Kältemittel der Gefahrengruppe B2 oder A3, ( brennbar, toxisch, übel riechend, hohe Drücke)
Vergleich der GWP Werte
Anforderungen an das ideale Kältemittel
Anforderungen an das ideale Kältemittel
NH3 als Kältemittel für Kälte- und Klimaanlagen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, Hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 0 Niedriger Preis des Kältemittels Nachteile: Es gelten besondere Vorschriften und Aufstellungsbedingungen Aufwendiger Anlagenaufbau, Stahlrohre, Kühltürme, Abscheider usw. Toxisch
Anforderungen an Kälteanlagen mit dem Kältemittel NH3 unter 3000 Kg Füllmenge
Typischer Kältekreislauf mit NH3 mit Abscheider und überflutetem Verdampfer
R 723 die Alternative zu NH3 R 723 besteht zu 60% aus Ammoniak und zu 40% aus DME Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, ähnlich NH3 Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 8 Verdichtungsendtemperatur um 20-30 K niedriger als NH3 Ölmischungslücke im normalen Einsatzbereich nicht vorhanden Dadurch ist eine Kältekreislauf mit Trockenexpansion möglich Nachteile: Es gelten die gleichen Vorschriften und Aufstellungsbedingungen wie bei NH3 Einsatz auf Hubkolbenverdichter beschränkt Klassifizierung noch nicht endgültig geklärt
Vergleich der Druckgastemperaturen 120 Temperatur [ C] 115 110 105 100 95 R723 R717
Mischungslücke Öl und R 723 40 30 R717 20 Temperatur [ C] 10 0-10 -20 R723-30 -40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Konzentration [M% Oil]
Einsatzgrenzen für Bitzer Hubkolbenverdichter mit R 723
Fließbild Kaltsoleerzeuger mit R723 und luftgekühltem Verflüssiger
CO2 als Kältemittel für Kälteanlagen und Wärmepumpen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 1 Niedriger Preis des Kältemittels Nicht toxisch, keine Umweltschädigungen Direktverdampfungssysteme mit weit verzweigter Kupferrohrverlegung ist möglich (Tiefkühlanlagen ab to 30 C) Nachteile: Einschränkungen für Kälteanlagen durch hohe Drucklagen, bis 120 bar Aufwendiger Anlagenaufbau der Kälteerzeugung/ Kaskadensysteme Stillstandskühlung notwendig
CO2 Tiefkühlanlage Einzelaggregat unterkritische Betriebsweise mit Stillstandskühlung
CO2 Tiefkühlanlage Verbundanlage unterkritische Betriebsweise mit Stillstandskühlung
TK Verbundanlage als Kaskade ND Stufe CO2 HD Stufe R 723
Tiefkühl Kaskade CO2 / R 723 Kälteleistung 110 KW
Propan R 290 als Kältemittel für Kälteanlagen und Wärmepumpen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, mittlere bis hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 3 Einfacher Kältekreislauf aus Kupferrohr, Trockenexpansion Nachteile: Brennbar, explosiv, besondere Sicherheitsvorschriften beachten Aufstellungsort der Kälteanlage möglichst im Freien Auf eine hohe Sauggasüberhitzung achten
Propan Kaltwassersatz mit luftgekühlten Verflüssiger Außenaufstellung
Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger
Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Warmsoleabtauung
Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Warmsoleabtauung und CO2 Tiefkühlanlage
Kaltwassersatz R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger und zusätzlicher Funktion freie Kühlung Serverraumkühlung Paderborn Kälteleistung 75 KW
Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung Metzgerei Häuslmeier Kirchdorf/Freising Kälteleistung 82 KW
Kaltwassersatz R 723 Anschluss an einen luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung Radiologie Alte Saline Bad Reichenhall Kälteleistung 110 KW
Kaltwassersatz R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger und zusätzlicher Funktion freier Kühlung Schaltraumkühlung Heyl Mühle Bad Langensalza Kälteleistung 156 KW
Kaltsoleerzeuger R723 zum Anschluss an einen luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung + Gebäudebeheizung Obstkühlung Großmarkthalle München Kälteleistung 360 KW
CO2/R 723 Tiefkühlkaskade mit luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung 6 Stk. Tiefkühllagerräume Edeka Traunstein Kälteleistung 120 KW
Propan Kaltsoleerzeuger zum Anschluss an einen luftgekühlten Trockenkühler mit Wärmerückgewinnung Kühlräume Bäckerei Ziegler Schopfloch Kälteleistung 260 KW
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