Zusammengefasst ist NH3 also ein ideales Kältemittel und ein optimaler Ersatz für R22 oder eine Alternative für HFKWs!? In der Tat hat NH3 recht positive Eigenschaften, die in Großkälteanlagen auch weitgehend nutzbar sind. Leider gibt es auch negative Aspekte, die eine breite Verwendung im Gewerbebereich einschränken oder kostspielige technische Lösungen erfordern.
Einen Beitrag dazu kann Gas-Qualitätsmessung mit einem kapazitiven Sensor leisten. Anders als herkömmliche Überhitzungsmessung mittels Temperatur und Druck misst der Sensor den Grad der Trockenheit in einem gesättigten nassen“ Gemisch. In NH3-Trockenexpansionsanlagen für die Industrie ist das ein Verhältnis von Dampf und Flüssigkeit in einer 2-phasigen Strömung. Erfahrungen in Industriekälteanlagen haben gezeigt, dass die Kältemittelfüllmenge im Verdampfer bei allen Lastbetrieben begrenzt werden kann: Es wird nur so viel Kältemittel in den Verdampfer gebracht, wie benötigt wird. Neben der geringeren Kältemittelfüllmenge sinkt auch der Druckverlust in der Anlage. Eine niedrigere Überhitzung ist ebenfalls eine Folge.
Der Wunsch, NH3 in DX-Anlagen zu verwenden, hat zu zahlreichen Herausforderungen geführt und zunehmend auch den Ruf erhalten, eine Lösung zu sein, die nicht immer problemlos funktioniert. Es war notwendig, das Design anzupassen und Verteiler vor dem Verdichter zu installieren und die Überhitzung sehr hochzufahren – in erster Linie, um Rückflüsse und Flüssigkeitsschläge und damit mögliche Verdichterschäden zu vermeiden. Hohe Überhitzung, ineffiziente Verdampfer und die besonderen Eigenschaften von Ammoniak führten im Ergebnis zu wenig energieoptimierten Anlagen. Der Wassergehalt von NH3 verändert den Siedepunkt und damit die Überhitzung, die auf der Messung von Temperatur und Druck basiert: Gegen Ende des Verdampfungsprozesses erhöht 1 Prozent Wassergehalt den Siedepunkt in NH3 um 5 Kelvin.
Erfahrungen mit NH3-DX-Anlagen in Australien und den USA haben gezeigt, dass bei Verwendung von Gas-Qualitätssensoren die Überhitzungsregelung problemlos funktioniert: Der Sensor wird am Verdampferausgang montiert und mittels Null-Kalibrierung eingestellt. Dann wird der sogenannte SPAN-Wert gesetzt entsprechend dem gewünschten Messbereich: Soll von 0,8 bis 1,0 gemessen werden, entspricht 0,8 dem Signal 20 mA und 1,0 dann 4 mA (= trocken). Der Sensor detektiert kleinste Wassertropfen in der Überhitzung, die sich am Verdampferausgang bilden. Bei diesem Mix aus Kältemittel, Wasser und Öl reagiert der Sensor auf das Kältemittel und aufs Wasser – nicht auf das Öl, da dieses eine zu geringe Dielektrizitätskonstante aufweist.
In überfluteten Anlagen mit NH3 dient der Sensor (HBX-OVC) zur Vermeidung feuchter Saugleitungen. Gemessen wird wiederum der Blasenanteil im Gemisch mit dem Ergebnis, dass weniger Feuchtigkeit in die Sauggasleitung gelangt: Geringere Druckverluste in den Steigrohren, geringere Kältemittelmenge und eine geringere Leistungsaufnahme führen insgesamt zur Optimierung der Kälteanlage. Der Sensor kann dabei als Regler fungieren und das Expansionsventil direkt ansteuern. Neben der Minimierung des Druckverlusts wird zudem die Umlaufrate deutlich minimiert.
Eignet sich Ammoniak nur für die Industriekälte? Nein, moderne DX-Systeme für R717 ermöglichen hocheffiziente Kälteanlagen in einem weiten Leistungsbereich (ab ca. 10 kW Kälteleistung), mit geringer Füllmenge und zu günstigen Anlagekosten – im Vergleich zu überfluteten Systemen. Der HB Products Gas-Qualitätssensor ermöglicht dabei die optimale Ausregelung des Verdampfers bei maximaler Leistung am Wärmeübertrager: Damit ist eine höhere Anlagensicherheit gegeben, denn es gibt keine verfälschte Überhitzungsmessung! Ergebnis: Schnelle Regelung durch direkte Messung im Kältekreislauf.
Wir gehen weg von der Überhitzungsmessung und messen die Gasqualität, also den Flüssigkeitsanteil im Sauggas. Das EEV öffnet, bis erste Flüssigkeitstropfen den Sensor erreichen. Die Effizienz einer überfluteten Anlage wird damit erreicht. Die Produkte von HB Products sowie weitere Informationen erhalten Sie in Deutschland und der Schweiz exklusiv bei Fischer Kälte-Klima.
