Bei einer nicht vorhandenen Leistungsregelung würde die Anlage eine tiefere Verdampfungstemperatur erreichen, was zu einer schlechteren Energieeffizienz führt. Um dem entgegenzuwirken sind verschiedene Varianten einer Verdichterleistungsanpassung möglich. Hierzu zählt die immer stärker vertretende Frequenzumrichtertechnologie. Neben den hohen Investitionskosten ist zu erwähnen, dass bei einer Verwendung dieser Technologie, der Service- bzw. Reparaturaufwand relativ hoch ist. Für einen Monteur ist der Frequenzumrichter lediglich eine Blackbox, dessen genaue Funktionsweise nicht bekannt ist. Des Weiteren besteht, bei einem Ausfall des Frequenzumrichters, die Möglichkeit, dass die gesamte Anlage ausfällt, was im worst case zu einem Warenschaden führen kann.
Eine kostengünstige und vor allem einfache Alternative besteht in einer mechanischen Steuerung, wie z. B. der Saugkanalabsperrung. Bei dieser Variante wird über je ein Magnetventil die Sauggaszufuhr für die einzelnen Zylinderbänke geregelt (Bild 1).
Mittels einer intelligenten Ansteuerung der Magnetventile ist es möglich, eine stufenlose Leistungsregulierung des Verdichters zu realisieren. Die kleinstmögliche Leistung bei dieser Variante beträgt zehn Prozent.
Basierend auf dem Prinzip der Saugkanalabsperrung hat die Firma Teko die XLR-Technologie entwickelt. Wesentlicher Unterschied hierbei ist, dass neben einer Zylinderbankabschaltung zusätzlich eine Kolbenabschaltung möglich ist ().
Um die Sauggaszufuhr eines einzelnen Kolbens realisieren zu können, ist eine Adapterplatte notwendig. Die Funktion dieses zusätzlichen Bauteils besteht darin, die gemeinsame Saugkammer der beiden Kolben in zwei getrennte Kammern aufzuteilen. Dementsprechend ergibt sich bei einem Vier-Zylinder-Verdichter eine stufige Leistungsregulierung in 25-Prozent-Schritten. Beide Varianten der Saugkanalabsperrung sind, im Vergleich zum Frequenzumrichter, eine kostengünstige Alternative. Zudem würde bei einem Defekt der Leistungsregulierung lediglich diese ausfallen, sodass im schlimmsten Fall 100 Prozent Kälteleistung zur Verfügung stehen, da der Verdichter weiterhin betrieben werden kann.
In Bild 3 sind die drei vorgestellten Systeme bezüglich ihrer Leistungsanpassung gegenübergestellt. Dabei ist über die Ordinate die Kälteleistung in Prozent und über die Abszisse die einzelnen Varianten dargestellt. Je nach Anlagenbeschaffenheit und gewünschter Temperaturtreue ist zu entscheiden, ob eine stufenlose oder stufige Leistungsanpassung ausreichend genau ist. Die kleinstmögliche Kälteleistung ist mittels einer Saugkanalabsperrung in Kombination mit einer intelligenten Regelung der Magnetventile möglich. Bei der Verwendung eines Frequenzumrichters liegt dieser Wert bei ca. 28 Prozent. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass diese Technologie, bei geringem Kältebedarf, eine höhere Energieeffizienz der gesamten Anlage aufweist. Dahingegen sind bei höherem Kältebedarf Energieefizienzeinbußen festzustellen. Somit ist für jedes Projekt zu entscheiden, welche Leistungsregulierung die optimale ist. -
Dipl.-Ing. (BA) C.-Cornelius Moeller
Technologieentwicklung, TEKO, Altenstadt