Schon am Vorabend konnten sich die Übernachtungsgäste bei einem Begrüßungsabend zusammenfinden und dabei einen Vortrag von Prof. Ullrich Hesse von der TU Dresden zu Trends in der Kälte-, Klima- und Wärmepumpentechnik hören. Dabei umriss der Referent das gesamte Fachgebiet und benannte teilweise auch visionäre Aussichten, die das schöpferische Wirken der Entwickler anregen sollten.
Energieeffizienz und Anlagenbetrieb
Den Vortragsreigen eröffnete Prof. Martin Becker von der Hochschule Biberach, indem er umfassend auf die energetische Bewertung von Kälteanlagen zur Betriebsoptimierung einging. Er sieht die Potenziale für die Effizienzsteigerung bei den Geräten und Komponenten der Anlagen, im optimalen Zusammenwirken der Komponenten, in der bedarfsabhängigen Betriebsführung und im kontinuierlichen Anlagen- und Energiemonitoring. Die Größenordnung der möglichen Effektivitätsverbesserungen sind je nach Objekt sehr unterschiedlich und liegen zwischen 5 und 60 Prozent mit Amortisationszeiten von wenigen Jahren bis zu 60 Jahren bei der Gebäudehülle. Die Energieverbrauchsanalysen sind dabei der Ausgangspunkt bei der Arbeit an der Thematik. Eine Versuchs- und Testeinrichtung an der Hochschule Biberach bietet sehr viele Möglichkeiten der Anlagenschaltung und erlaubt die experimentelle Stützung der erarbeiteten Lösungen.
Einige Beispiele zur Steigerung der Energieeffizienz auf der Basis des Komponentenpotenzials der Fa. Danfoss benannte Jörg Saar. Die Ausgangspunkte für Verbesserungen sind die Temperaturdifferenzen an den Wärmeübertragern und die Druckverluste im Kältekreislauf. Die Verdampferüberhitzung spielt eine Rolle, und diesbezüglich warb Saar für die Verwendung von elektronischen Expansionsventilen. Zu den Danfoss-Verdichtern benannte er z. B. bereits verfügbare Lösungen mittels mehrerer Druckventile bei Scrollverdichtern zur Gewährleistung des optimalen inneren Ausschubdruckes, die Drehzahlregelung zur Leistungsanpassung an den Bedarf, Mehrverdichterlösungen mit nur einem geregelten Verdichter, die bedarfsgerechte Abtauung und die Steuerung des Verdampferventilators zur Reduzierung der Entfeuchtung.
Vilim Mergl von der CoolTool Technology GmbH widmete sich den langfristig und konstruktiv bedingten Anlagenkonzepten. Neben der richtigen Auswahl des Kältemittels sind solche Fragen bedeutend wie die Anwendung elektronischer Expansionsventile, die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der Nebenaggregate, die Betriebsbedingungen der Wärmeübertrager, z. B. die Absenkung der Verflüssigungstemperatur mit dem Absinken der Außentemperaturen, und die Ventilatorauswahl unter Berücksichtigung des Leistungsanstieges mit der dritten Potenz der Drehzahl bzw. des Fördervolumens. Vergleichende Messungen verschiedener Anlagenkonzepte für vergleichbare Kühlaufgaben liefern wichtige Anhaltspunkte für optimale Zukunftslösungen. An einer Reihe untersuchter Anlagen wurden die Mängel identifiziert, wobei unzureichende Regelungslösungen an 90 Prozent der Anlagen festgestellt wurden, gefolgt von 80 Prozent noch verwendeter AC-Ventilatoren und 70 Prozent unzureichendem Teillastbetrieb.
Friedhelm Meyer, Cool Expert GmbH, ist Spezialist für alle Fragen des Verdampferabtauens und beschäftigte sich in seinem Vortrag mit der energetischen Seite des Abtauprozesses. Dabei sind die Bedarfsabtauung als Überbegriff für optimale Bereifungsdicke und ebenso optimale Verteilung der Abtauenergie die wichtigen Parameter bei der Bemessung des Abtausystems. Zudem werden mit dieser Optimierung die Taupunktunterschreitung und die Anzahl der Abtauzyklen reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht. Gegenüber dem Stand der Technik mit einem Abtauzeitanteil von 15 Prozent der Verdichterlaufzeit sieht er die Möglichkeit der Reduzierung bis auf zwei Prozent. Der Abtaubeginn muss nicht bei 95 Prozent der Verdampferleistung liegen, sondern soll zum energetisch günstigsten Zeitpunkt erfolgen. Das wird durch zunehmende Digitalisierung der Kälteanlagen immer mehr in den Fokus gelangen. Abschließend stellte er das Abtauverfahren DEFRO Power Pack® für indirekte Kühlanlagen mit Funktion, Vorteilen und Nutzen vor.
Der Vortrag von Christian Ellwein, KRIWAN Industrie-Elektonik GmbH, zur sinnvollen und sicheren Nutzung der beim Betrieb der Kälteanlagen verfügbaren Daten hatte unmittelbare Verbindung zu den vorhergehenden Beiträgen, indem bei allen Referenten zum Ausdruck kam, wie die Steigerung der energetischen Effektivität neben den vorbereitenden Simulationslösungen auch von den verfügbaren Betriebsdaten abhängig ist. Die Daten helfen, die optimalen Betriebsbedingungen zu finden und einzuhalten. An den Beispielen Wicklungstemperatur, Frequenzumrichter und Ölhaushalt wurde das deutlich. Es ist aber auch wichtig, die Daten zu schützen, wozu das Implementieren einer Firewall, das Verschlüsseln der Kommunikation, die Verwendung eines Proxy-Servers und eines Virenscanners sowie ständige Updates für das Betriebssystem und für die Software erforderlich sind. Darüber hinaus gab er einen visionären Ausblick auf die Vernetzung zwischen Energieerzeugung und Energieverbrauch im Rahmen der Energiewende auch für die Kältetechnik, indem z. B. durch das Betriebsregime zum Abbau von Bedarfsspitzen und zur Energiespeicherung beigetragen werden kann.
Verdichter
Der Einfluss der Verdichterleistungsregelung auf einen effizienten Anlagenbetrieb war das Thema von Thilo Roller, Bitzer Kühlmaschinen GmbH. Am Beispiel der Schraubenverdichter zeigte er den Einfluss der Regelung auf den Energieverbrauch, ausgedrückt durch das Bewertungskriterium SEPR (Seasonal Energy Performance Ratio). bzw. SEER (Seasonal European Efficiency Ratio) Der Vergleich von Schieberregelung und Drehzahlregelung führt zu dem Ergebnis, dass mit der Drehzahlregelung der Energieverbrauch um zwölf Prozent gesenkt werden kann. Dem berechneten Beispiel liegt eine Kälteleistung von 400 kW zugrunde und das Ergebnis ist spezifisch auf zwei Bitzer-Verdichter bezogen.
Der ähnlich wie beim Vorredner weitgehend auf Werbung ausgelegte Vortrag von Andreas Peselmann (gemeinsam mit Frank Rinne), Emerson Climate Technology GmbH, zeigte am Beispiel der liegenden Scrollverdichter die neueste Technologie zur Effektivitätssteigerung mittels Permanentmagnetmotor in einem Paket mit dem Motorcontoller für einen Drehzahlbereich von 25 bis 86 Hz und für Propan R290 als Kältemittel.
Naturstoffe als Kältemittel
Andreas Dahms betreibt ein eigenständiges Ingenieurbüro und stellte in diesem Rahmen für die Viessmann Kühlsysteme GmbH nachhaltige Energielösungen für den Lebensmittel-Einzelhandel vor. Das Ziel besteht darin, mit dem Niedrig-GWP-Kältemittel Propan R290 einen niedrigen Jahresenergieverbrauch und eine hohe Sicherheit zu erreichen. Mit dem indirekt kühlenden ESyCool green System (Energy System for Cooling Application) ist das gelungen. Grundlage bildet die Vitocal-Wärmepumpe, die die Kühlstellen mit Hilfe eines Eisspeichers versorgt und mittels Betonkernaktivierung das Gebäude heizt oder kühlt. Das System liefert je Modul 12 kW Kälteleistung und 17 kW Heizleistung. Im Endausbau ist es mit einer über 100 kW leistenden Photovoltaikanlage gekoppelt, deren Energie elektrisch und/oder thermisch gespeichert wird. Ein Eisenergiespeicher liefert bei Bedarf Kälteleistung und ein elektrischer Heizer im Kältespeicher kann bei Bedarf zusätzliche Wärme erzeugen. Mit dieser Lösung konnte der 2. Platz des Deutschen Kältepreises 2018 in der Kategorie indirekte Kältesysteme gewonnen werden.
Für die Frigo-Consulting AG sprach Jonas Schönenberger über innovative CO2-Systeme. Ausgangspunkt ist die zunehmende Verbreitung von CO2 als Kältemittel, in den letzten Jahren auch als zweistufige Boosteranlagen mit Ejektoren. Es gibt umfangreiche Erfahrungen in vielerlei Schaltungen, die die Effektivität in gleicher Größe oder größer als mit den konventionellen FKW-Kälteanlagen sichern. Dazu gehören der Einsatz von Expandern, die Abwärmenutzung auf der Gaskühlerseite, die Einbindung eines Adsorbers zur Abwärmenutzung und zur Unterkühlung vor dem Expansionsventil, die externe Unterkühlung und die Verwendung von Parallelverdichtern und inneren Wärmeübertragern. Es kommt in jedem Falle darauf an, das bestmögliche System zu erarbeiten, wobei in der Regel gegenüber der Grundschaltung Verbesserungen bis 30 Prozent möglich sind. Die nächsten Schritte bei Frigo-Consulting werden sein, ein CO2-Ejektorsystem mit Eisspeicher und Unterkühler zu entwickeln, das photovoltaische Antriebsenergie zur Verfügung hat. Abschließend wurde das CO2cube-System für eine große Leistung für die LEH-Anwendung mit NK- und TK-Kühlstellen und Wärmepumpenfunktion vorgestellt.
Über Eisspeicher in der Kühlperiode von Luft-Wasser-Wärmepumpen mit Kühlfunktion und ihre energetische Optimierung berichtete Yannik Fries von der caldoa GmbH. Das am Ende der Heizperiode aufgebaute Eis kann in den ersten Wochen der Kühlperiode das Gebäude effizient kühlen. Aber die Kapazität reicht nicht aus, um den gesamten Kühlbedarf zu decken, Die Wärmepumpe wird dabei ohne Heiznutzen nachts betrieben, um die Kälte für den nächsten Tag bereitzustellen. Dabei sinkt durch die niedrigen Nachttemperaturen die Verflüssigungstemperatur und die Leistungszahl wird deutlich verbessert. Diese als EcoCool©-Betrieb bezeichnete Betriebsweise erspart auch einen Kältepufferspeicher, sodass die Hydraulik im Technikraum einfacher wird. Durch Nachtstromnutzung für die Eisspeicherbeladung wird das System auch kostenmäßig günstig. UA ■
