Nach einer Planungs- und Evaluationsphase begannen Co-op und ihr Partner für Anlagenbau Arctic Circle Ltd. 2019, die Copeland CO2-Scroll-Technologie für transkritische Booster-Systeme in einem Langfrist-Praxistest in der Filiale Malmesbury zu erproben. Mit großem Erfolg: Die neueste Lösung von Emerson überzeugte in jeder Hinsicht durch ihre Effizienz ohne das bis dato übliche komplexe Systemdesign. Neben dem minimalen Platzbedarf fiel auch die Geräuschentwicklung im Vergleich zu herkömmlichen Booster-Systemen deutlich geringer aus, was besonders für innerstädtische Standorte von Vorteil ist. Nach dem erfolgreichen Test arbeitet die neue Copeland-Lösung nun im Regelbetrieb – die Co-operative Group plant, sie in zahlreichen anderen Filialen einzuführen.
Co-op ist mit mehr als 2.500 Filialen eine der größten Supermarktketten im Vereinigten Königreich. Angesichts wachsenden Umweltbewusstseins und des seit 2015 fortschreitenden Verzichts auf HFKW-Gase suchte das Unternehmen nach einer Lösung, die Kältesysteme in kleinen bis mittelgroßen Filialen sukzessive auf eine zukunftssichere, nachhaltige Technologie auf Basis des natürlichen Kältemittels CO2 (R744) umzustellen. Die neuen Systeme sollten nicht nur in puncto Effizienz und Zuverlässigkeit deutliche Vorteile bieten, sondern auch im Hinblick auf die Rahmenbedingungen, die sich aus der vorwiegend innerstädtischen Lage der Filialen ergeben: Um dort die eng begrenzte Fläche optimal zu nutzen, sollte die neue Kühltechnik im Vergleich zur bestehenden deutlich weniger Platz beanspruchen und wesentlich weniger wiegen. Eine weitere Anforderung waren stark reduzierte Geräuschemissionen, um die Nachbarschaft nicht mit Betriebsgeräuschen zu belästigen.
Testfiliale: Umfassendes Ausdauertraining des CO2-Scroll-Booster-Systems in der Praxis
Gemeinsam wählten die Ingenieure von Co-op, ihrem Systempartner Arctic Circle Ltd und Emerson eine Filiale für die Testinstallation der Anlage aus, um die Effizienz des Designs in Kombination mit einem R744-Booster-System in der Praxis zu untersuchen. Ein Supermarkt in Malmesbury mit einer Fläche von 750 Quadratmetern erwies sich schnell als geeigneter Kandidat. Anhand von Gebäudeinformationen entwickelte Emerson ein maßgeschneidertes Systemkonzept für den 18-monatigen Testbetrieb. Die neue Lösung umfasste sechs transkritische Copeland CO2-Scroll-Verdichter mit optimierten Antriebssystemen, einschließlich variabler Drehzahlen, Regelventilen und einem integrierten elektronischen Steuerungssystem. Die erforderliche Kälteleistung betrug 68 kW für Normalkühlung (Verdampfung bei -6°C) und 10 kW für Tiefkühlung (Verdampfung bei -28°C).
Bild: Emerson
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Installation, Inbetriebnahme und Optimierung durch Experten
Auf Wunsch des Kunden betreute ein Team die Installation und den Betriebsstart. Gemeinsam überprüfte es den Aufstellungsort, passte die Überhitzungseinstellungen der Kühlaggregate an, überwachte das Ölrücklaufverhalten und stellte die optimale Funktionalität im Hinblick auf weitere kritische Faktoren sicher. Auf Software-Seite mussten die Experten das Steuerungs- und Überwachungssystem der CO2-Scroll-Lösung in das bestehende Gebäudemanagementsystem (BMS) integrieren, das die Co-operative Group in allen ihren Filialen in Großbritannien nutzt. Da die Steuereinheit von Emerson mit dem BMS von Co-op voll kompatibel ist, ließ sich die Verbindung ohne ein zusätzliches Gateway implementieren, was sowohl Zeit als auch Geld sparte. Während der Testphase überwachten und optimierten Ingenieure das System kontinuierlich. Mit den im Feldtest gewonnenen Erkenntnissen werden sich die Betriebskosten künftiger Installationen weiter reduzieren lassen.
Bereits während der 18-monatigen Testphase zeigte das Booster-System mit der integrierten Copeland-Lösung eine beeindruckende Performance: Obwohl der Test mit dem heißesten Sommer auf der Nordhalbkugel (Juni bis August 2020) seit Beginn der Wetteraufzeichnungen zusammenfiel, lieferte das System von Anfang an eine zuverlässige Kühlleistung.
Die wichtigsten Vorteile: Effizienter, leichter, leiser
Eines der wichtigsten Merkmale des neuen Systems ist der deutlich schlankere Aufbau des Kältemittelkreislaufs. Dank der integrierten Technologien konnte Emerson auf den Einsatz zahlreicher zusätzlicher Komponenten verzichten, die häufig zum Steigern der Effizienz von CO2-Anlagen genutzt werden, etwa parallele Verdichter zur Rückführung des Flash-Gases. Während des Testlaufs in Malmesbury schafften es die perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten des Copeland CO2-Scroll-Booster-Systems den Wirkungsgrad von Systemen mit Parallelverdichtung zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil des neuen Systems besteht darin, dass es viel leiser arbeitet als die zuvor in der Filiale in Malmesbury installierte Kälteanlage mit Kolbenkompressoren. An diesem Standort in unmittelbarer Nähe von Wohnhäusern war die Lärmminderung ein besonders wichtiger Aspekt. Die herkömmliche halbhermetische Booster-Technologie der Anlage hatte Schwierigkeiten, den Geräuschpegel in zehn Metern Entfernung unter den gewünschten 30 dB(A) zu halten. Die transkritische Scroll-Technologie erfüllte dieses Kriterium. Ein zusätzliches Plus: Dank des kompakten Designs reduzierten sich auch Größe und Gewicht der Anlage. Das CO2-Scroll-Boostersystem wiegt rund 60 Prozent oder 600 kg weniger als vergleichbare Lösungen mit konventioneller Technik. Die platzsparende Bauweise und das geringe Gewicht erleichtern die Installation bei beengten Platzverhältnissen – etwa auf dem Dach, das in vielen Geschäften oft die einzige Aufstellungs-Option ist.
Bild: Emerson
Fazit: Ein CO2-basiertes System für kleine bis mittelgroße Kältetechnikanwendungen
Die neue CO2-Scroll-Technologie mit dynamischer Dampfeinspritzung (DVI) für Booster-Systeme zeichnet sich durch hohe Effizienz, kompakte Abmessungen, ein geringes Gewicht und deutlich reduzierte Geräuschemissionen aus. Damit lassen sich die Vorteile und Potenziale von CO2-basierten Kältesystemen nun auch an kleinen und mittelgroßen Standorten effizient nutzen. So ermöglicht das System Supermarktbetreibern, ihre Nachhaltigkeit, Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit wesentlich zu steigern. Als Resultat des 18-monatigen Testlaufs hat die Co-operative Group beschlossen, das CO2-Scroll-Booster-System von Copeland schrittweise auch in mehreren anderen Filialen zu installieren.
System
Das Copeland CO2-Scroll-Verdichtersystem umfasst u.a. die folgenden Komponenten:
Projekt
The Co-operative Group – CO2-Kältesystem für kleine und mittlere Einzelhandels-Anwendungen
Ergebnisse
Testinstallation stößt durchweg auf positive Resonanz
