Ein Mischtank mit 60 m³ Volumen soll innerhalb von vier Stunden von circa 40 °C auf 15 °C gekühlt werden. Das soll die chemischen Reaktionen im fertig ausgemischten Sirup zu unterbrechen. Die Abwärme der Kältemittelverflüssigung erwärmt Wasser, welches dann wieder für die Zuckerlösung (Kristalliner Zucker) benötigt wird. Sollte Restenergie übrigbleiben, wird diese zum Erwärmen von Reinigungswasser verwendet.
Da diese beiden Prozesse (Kühlen und Aufheizen) zeitversetzt stattfinden, muss die Wärme in zwei Tanks mit je 20 m³ zwischengespeichert werden. Sollte für den Aufheizprozess die Energie aus der Wärmerückgewinnung der Kälteanlage nicht ausreichen, wird mit dem bestehenden Nahwärmenetz nachgeheizt.
Für diesen Anwendungsfall hat Equans Kältetechnik eine NH3-Kompakt-Kältemaschine (L 7) entwickelt. Darin finden zwei offene Schraubenverdichter mit Frequenzumrichtern ihren Platz. Daneben gibt es die üblichen Verdächtigen: Ölabscheider und -kühler, Kondensator, ein NH3-Abscheider mit Verdampfer, Schaltschrank, zwei Brunnwasserwärmetauscher, und die Hydraulik inklusive Pumpen. Über die aufgebaute Hydraulik lässt sich zwischen Wärmerückgewinnungs(WRG)- und Brunnenwasserbetrieb umschalten und auf die gewünschten Temperaturen regeln.
Im WRG-Betrieb erreicht die Anlage eine Kälteleistung von 528 kW bei einer Abkühlung vom Wasser von 16 °C auf 10 °C. Die Kältemaschine speist einen hydraulischen Speicher, aus dem ein Sirup für eine Energy-Brause gekühlt wird. Auf der warmen Seite gibt das System eine Leistung von 715 kW an das Wärmenetz ab. Davon werden über den Verflüssiger 600 kW Wasser bei einer Temperatur von 50 °C auf 55 °C und über den Ölkühler 115 kW Wasser bei einer Temperatur von 50 °C auf 70 °C ins Netzt eingespeist. Mit der Ölabwärme kann eine Temperatur im Wärmespeicher von 57 °C erreicht werden. Diese Abwärme wird dann für eine Zuckerlösungsanlage, die Heizungsanlage und für die Trinkwassererwärmung genutzt. Für die L 7-SmartPack Kältemaschine mit WRG ist eine elektrische Klemmleistung von 190 kW erforderlich. Insgesamt ergibt sich damit ein Verhältnis zwischen thermischer Leistung und elektrischer Leistung von 6,54. Der EER beträgt 2,78 und der COP 3,72.
Nicht immer kann die Abwärme der Kältemaschine genutzt werden. In diesem Fall sind auf der Anlage Brunnenwasser Wärmetauscher für die Ölkühlung und des Verflüssigers integriert. Die Abwärme von 590 kW des Verflüssigers und 66 kW des Ölkühlers wird über das Brunnenwasser bei einer Temperatur von im schlimmsten Fall 40 °C auf 45 °C abgegeben. Die Anforderung an die Kälteleistung bleiben bestehen.
Weiterhin wird Kaltwasser mit 528 kW bei einem Temperaturregime von 16 °C auf 10 °C erzeugt. Für diesen Betriebszustand ist eine elektrische Leistung von 128 kW notwendig. Das entspricht einem EER-Wert von 3,88. Da das Brunnenwasserregime nur im schlechtesten Fall ein Temperaturniveau von 40 °C aufweist, wird der Effizienzwert der Kältemaschine im Regelfall deutlich besser sein. Um die Abwärmenutzung zu verbessern, wird im nächsten Bauabschnitt eine Hochtemperatur NH3-Wärmepumpe errichtet. Dadurch wird die Kältemaschine mit Wärmerückgewinnung in Zukunft fast ausschließlich nur noch im WRG-Betrieb genutzt. Mit der HT-WP wird Warmwasser mit bis zu 85 °C erzeugt. Damit sollen das Reinigungswasser und die Pasteure mitversorgt werden. Das ersetzt u einem großen Teil die Gasmenge, die aktuell noch hierfür notwendig ist.■
Equans Kältetechnik
