Ein Weiter so“ ist ausgeschlossen

Von den elf Vorträgen waren fünf direkt auf Kältemittel ausgerichtet und weitere auf Ecodesign und Anlagenkonzepte. Aber auch diese orientierten sich an den Gegebenheiten des Kältemittel-Phase-Downs nach der (EU) F-Gase-Verordnung 517/2014. Es kam zum Ausdruck, dass es nicht einfach sein wird, die zukünftigen Aufgaben der Kältetechnik für Supermärkte unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung der durch die Kältemittel bedingten CO₂-Emissionen zu erfüllen. Preissteigerung und Verknappung sind die Herausforderungen. In den meisten Vorträgen wurde aber auch deutlich, dass die Industrie und das Handwerk sehr aktiv daran arbeiten, neue Wege aufzuzeigen und schon zu beschreiten, wenn auch noch nicht im notwendigen Umfang und mit der erforderlichen Geschwindigkeit. So war das Symposium auch ein dringender Appell an die Branche, sich dem Neuen mehr als bisher zu stellen. Ein Weiter so“ ist ausgeschlossen, wenn eine Versorgungskrise vermieden werden soll.

Energiemanagement

Den Vortragsreigen er-öffnete Laura Fleischmann vom EHI Retail Institute, Köln, zum Energiemanagement 2017 im Einzelhandel, indem sie die dazu ermittelten Werte vorstellte. Der Energieanteil für die Kältetechnik im Einzelhandels-Food-Sektor beträgt 46 Prozent, für die Klimatisierung 25 Prozent. 321 kWh Energie werden je m² Verkaufsfläche jährlich eingesetzt, was 52,10 Euro Energiekosten für die Kühlung und 26,60 Euro für die Klimatisierung bedeutet. Zehn Prozent der Filialen werden jährlich modernisiert, wodurch eine Energieeinsparung von drei bis fünf Prozent pro Jahr erreicht wird. Circa 50 Prozent der Maßnahmen amortisieren sich in weniger als fünf Jahren. Der Einsatz von Kältemitteln mit einem GWP-Wert von <150 betrug im Jahr 2016 28 Prozent gegenüber dem Jahr 2010, in dem es nur 4 Prozent waren. Als Tendenz ist festzustellen, dass die Energiespeicherbestrebungen zunehmen.

Kältemittel

Dieser Vortragsblock wurde von Andrea Voigt, EPEE, Brüssel, eröffnet. Sie informierte am Anfang darüber, dass das Kigali-Abkommen in-zwischen von 31 Ländern ratifiziert ist und 2019 in Kraft tritt. Sie betonte auch, dass die europäischen Regelungen weltweit ausstrahlen. Die Phase-Down-Zielstellungen sind bisher erreicht, sie werden aber überschattet durch massive Preisanstiege für die Hoch-GWP-Kältemittel, bei R404A z. B. sechsfach. Auch die Verfügbarkeit dieser Stoffe nimmt ab. Unter diesen beiden Gesichtspunkten ist der weitere Phase-Down kein Spaziergang. Daraus leiten sich die notwendigen Handlungsprioritäten ab:

Für neue Anlagen sind Niedrig-GWP-Kältemittel anzuwenden und die Füllmengen sind zu minimieren.

Für Bestandsanlagen sind die Dichtheitsverbesserung und die Umstellung auf Niedrig-GWP-Kältemittel erforderlich.

Für die Kältemittelbeschaffung ist Rückgewinnung aus bestehenden Anlagen bei Wartungsarbeiten und aus zu verschrottenden Anlagen unbedingt zu realisieren.

Das Kältemittel R32 ist in vielen Fällen das Kältemittel der Wahl, aber die gebäudeseitigen Einschränkungen sind entsprechend zu berücksichtigen. Die Umrüstung von R404A-Anlagen auf Ersatzkältemittel ist sehr wichtig, aber der Prozess erfolgt zu langsam. Und das aus Recycling zur Verfügung stehende Kältemittel fällt nicht unter die Phase-Down-Regelungen, sodass z. B. diese Regelung für R404A-Anlagen möglichst vollständig genutzt werden muss, für die es zunächst keine andere Lösung gibt. Als Schlussfolgerung ergibt sich die Notwendigkeit, die Aktivitäten bei den Verbrauchern zu verstärken und mehr für die Verwendung der A2L- und A3-Kältemittel zu tun. Dabei ist die Berücksichtigung von deren Brennbarkeit eine besondere Herausforderung, die sich jedoch mit den günstigen kältetechnischen thermischen Eigenschaften lohnt.

Stefan  Schüssler,Honeywell, stellte langfristige Kältemittellösungen in Verbin- dung mit nachhaltigen Strukturen für Kältesysteme vor. Dabei ging er von den von Andrea Voigt formulierten Zielen aus, im Handel auf Niedrig-GWP-Kältemittel zu setzen, vorrangig bei neuen Anlagen, bei denen man keinen Zwängen durch die Bedingungen des Bestands ausgesetzt ist. Die Honeywell-Entwicklung Solstice L40X (R455A) stand unter diesem Gesichtspunkt im Zentrum seiner Ausführungen. Dieses Kältemittel ist für Kälteleistungen bis 10 kW geeignet und damit im weiten TK-, MK- und AC-Bereich des Handels einsetzbar. Es ist ein A2L-Kältemittel mit einem GWP von 146, und damit unbeschränkt zukunftsfähig. Seine A2L-Brennbarkeitseigenschaften erlauben nach den Regelungen der EN 378, je nach Raumgröße, Füllmengen bis zu 16,8 kg ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen und bis 84 kg mit entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen. Für Waterloop-Systeme kleiner Supermärkte bietet sich R455A besonders an. Ein ausgelegter Flyer von Honeywell beschreibt die erfolgreiche Anwendung von R455A bei einem Obstkühlsystem und enthält Informationen, die weit über ein Werbepapier hinaus gehen.

In ähnlicher Weise plädierte Joachim Gerstel für Ersatzkältemittel von Chemours, Neu-Isenburg. Sein Anliegen war die Vermeidung neuer Installationen mit R404A im Supermarktbereich. Dafür steht als Ersatz R452A mit einem GWP von 1945 mit ähnlichen Eigenschaften zur Verfügung. Dieses nicht brennbare Kältemittel (A1) sei ideal, wenn es auf niedrige Druckgastemperaturen des Verdichters ankommt, betonte er. Seine zweite Empfehlung richtete sich auf R513A (A1) mit einem GWP von 573, das vergleichbare Eigenschaften zu R134a besitzt. Seine Verwendung anstelle von R134a trägt zur Erfüllung der Phase-Down-Zielstellungen bei und kann unkompliziert bei Wartungsarbeiten mit der Notwendigkeit der Nachfüllung als Ersatzkältemittel eingesetzt werden. Es ist für Kälteleistungen bis 40 kW eine nachhaltige Perspektive unter den Regelungen der (EU) 517/2014. Zudem ist es für TK-Anwendungen geeignet, da seine Normaldruck-Siedetemperatur mit –29 °C 4 K niedriger als von R134a ist. Der COP soll im TK-Einsatz bis zu 35 Prozent besser sein als bei R404A und die Kältemittel-Füllmenge je Anwendung reduziert sich um bis zu 50 Prozent. Ein Anwendungsbeispiel wurde vorgestellt und ergänzend dazu die gesamte XL-Produktfamilie.

R744 im Supermarkt

Das Kohlendioxid R744 ist für Supermärkte ein bevorzugtes Kältemittel. Auf alle Fälle erweist es sich als günstig im TK-Bereich, oft gekoppelt mit R134a für den NK-Bereich, aber auch erfolgreich als Booster-Anlage mit R744 für beide Temperaturstufen.

Christian  Söllner, Emerson Climate Technologies, Maintal, widmete sich der R744-Anwendung aus der Sicht des Verdichters und des Veflüssi-gungssatzes. Er be-tonte jedoch zu Beginn, dass es bei der Vielfalt der Anwendungen unvermeidlich ist, dass mehrere Technologien nebeneinander bestehen und damit das R744 eine Lösung unter mehreren ist. Neben Anwendungen für A2L- und A3-Kältemittel wird R744 im Supermarkt aber bedeutend bleiben. Die halbhermetischen Stream-Verdichter sind das Herzstück der transkritischen R744-Anwendung bei Emerson. Für Anlagen mit langer Stillstandszeit und dadurch weniger Schaltungen wird der Prozess mit einstufiger Entspannung bevorzugt, da er effektiver ist, während bei häufigeren Schaltzyklen die zweistufige Entspannung mit geringeren Investitionskosten wirtschaftlicher ist. Für diese Anwendungen wird ein Regler mit Signalen aus einem Drucksensor und sieben Temperatursensoren bereitgestellt, der alle Regel- und Überwachungsaufgaben in sich vereint und der als Saugdruckregler den Verdichter zwischen 25 und 60 Hz ansteuert. Die Kälteleistung dieses sehr variablen Baukastens reicht von 2 bis 40 kW und ermöglicht gegenüber einer zentralen Großanlage dezentrale Kühllösungen mit Standardprodukten ohne einen speziellen Maschinenraum mit den jeweils günstigen Kältemitteln mit geringeren Füllmengen und einem geringeren Schadensrisiko bei Ausfall einer Anlage.

Anlagenkonzepte

Giuseppe  Perrino, Mi-gros Ostschweiz, be-richtete über die Prinzipien des Unternehmens bei der Verwirklichung von Ge-werbekältelösungen. Die Einsparung des Energieverbrauchs wird dabei als Zielstellung gemeinsam zwischen Migros und dem Betreiber zum Nutzen beider als Ziel formuliert. Dabei geht es um Maßnahmen, wie die weitgehende Nutzung von Solarstrom, die Einführung von LED-Beleuchtung mit einem Verbrauch von 8 W/m²

und die Nutzung der R744-Kältetechnik. Die Rückkühler werden in der Bodenplatte integriert, die Gebäudeheizung erfolgt nur mit Abwärme und das Brauchwasser wird durch eine Wärmepumpe bereitgestellt. Die Komponenten werden präzise aufeinander abgestimmt, die Dimensionierung wird mit realen Erfahrungswerten aus schon betriebenen Anlagen vorgenommen und mittels eines ausgereiften Gebäudeleitsystems werden Temperaturen, Zeiten, Abtauprozesse usw. optimal einreguliert.

Simon  Brieden, Cool Expert, Allendorf/Eder, warb für das Blue Cool Concept des Unternehmens, das aus einer Integral- kälteanlage mit R290 besteht und Kaltsole für die Normalkühlstellen sowie für die subkritische R744-Verflüssigung der TK-Stellen bereitstellt. Die Abtauoptimierung erfolgt nach Bedarf. Die Klimatisierung übernimmt Kaltwasser, das ebenfalls von der R290-Anlage temperiert und über einen Speicher verteilt wird. Die Heizung mit zusätzlicher Wärmepumpe basiert auf der Wärmerückgewinnung aus der Kälteanlage. Ein Monitoring-System zeigt die aufgenommenen Daten an, wertet sie aus, stellt sie für das Störungsmanagement bereit und bindet sie in die Fernwartung ein. Das Unternehmen liefert das Know-how und die Technologie sowie das Monitoringsystem selbst, den Anlagenbau übernehmen Fachbetriebe unter der Anleitung von Cool Expert.

Wasserbasierte Verflüssigung

Roland  Mayer, Carel Deutschland, Gelnhausen, beschreibt das Heos-Managementsystem zur Steuerung von kleinen Waterloop-Kältemaschinen für Kühlmöbel. Dabei handelt es sich um einen Wasserkreislauf zur Abfuhr der Verflüssigerwärme an die Umgebung, direkt oder über einen Chiller, zur Abwärmenutzung für direkte Heizzwecke oder als Wärmequelle für eine Wärmepumpe. Diese Heos-Lösung beinhaltet die Verdichteransteuerung über DC-Motor zur Anpassung der Verdichterleistung an den Bedarf der Kühlstelle, den Einsatz eines elektronischen Expansionsventils sowie die Pumpensteuerung für den Kühlwasserstrom.

Mit dieser Waterloop-Technologie sind die einzelnen Kühlstellen eines Marktes mit Kälteaggregaten ausgestattet, deren Leistung im niedrigen Bereich bleibt und damit die Verwendung von A3- und A2L-Kältemitteln mit geringer Füllmenge ohne zusätzliche Sicherheitsinstallationen ermöglicht. Zudem ist der Einsatz im Einzelhandel vorteilhaft, weil der kompakte kleine Kältesatz leicht zu warten ist und bei Marktumstellungen nur die beiden Wasseranschlüsse zu verlegen sind. Das System wird aus diesen Gründen als wirtschaftlich gegenüber zentraler Kälteversorgung mit luftgekühlter Verflüssigung bezeichnet.

Den energetischen Zusammenhängen bei der wassergekühlten Verflüssigung widmete sich Nicolas  Fidorra von der TU Braunschweig. In seiner Dissertation entwickelte er mit der Super-Smart-Software ein Werkzeug zur optimalen Auslegung der unterschiedlichen Wasserkreislaufsysteme. Das reicht von der direkten Wärmeabgabe an die Umgebung für Normalkühlung über die Rückkühlung mittels Kältesatz bis zur Abwärmenutzung als Wärmequelle für eine Wärmepumpe. Mit der Software lässt sich u. a. die Umgebungstemperatur ermitteln, bei der die bessere Wirtschaftlichkeit der Direktkühlung endet und die Maschinenkühlung vorteilhafter ist. An einem Beispiel wird der Jahresenergiebedarf der drei Verfahren für die Orte Berlin und Rom verglichen. Damit existiert eine wissenschaftliche Grundlage für die Planung von thermischen Systemen.

Ecodesign

Zwei Vorträge zum Ecodesign rundeten die Tagung ab. Da sie nicht direkt auf die Kälte bezogen waren, wird auf ihre Besprechung verzichtet. Der eine war vergleichbar mit einer Schulstunde zur Vermittlung der Grundkenntnisse des Ecodesigns, der andere beschrieb die Überarbeitung eines speziellen Produktes zur Erfüllung der Anforderungen und mündete in der umfassenden Werbung für dieses Produkt.UA