Werden die beiden Möglichkeiten gut aufeinander abgestimmt, ist eine optimale Regelgüte und damit ein stabiler und energiesparender Betrieb möglich. Besonders wichtig ist dies beispielsweise in Supermarkt-Kälteanlagen: Der Kältebedarf schwankt stark mit der Tageszeit und der Kundenfrequenz. Die Anlage muss daher auch geringe Lasten effizient abdecken, ohne dass sie zu komplex und damit zu teuer wird.
Höhere Effizienz durch höhere Regelgüte
Wenn sich die Verdichter exakt regeln lassen, statt nur ein- und ausgeschaltet zu werden, kann man zum Beispiel die Verdampfungstemperatur im Normalkühlbereich anheben, ohne dass die Qualität des Kühlgutes leidet. Eine um ein Kelvin höhere Verdampfungstemperatur verbessert die Anlageneffizienz um zwei bis vier Prozent.
Wie beschrieben ist in Verbundanlagen auch eine Kombination von Drehzahl- und mechanischer Leistungsregelung (Varistep) möglich. Als Maß für die Qualität der Steuerung wird die Regelgüte CF („Control Factor“) in Prozent angegeben. Sie errechnet sich aus der Differenz zwischen der Leistung des Führungsverdichters (drehzahlgeregelt mit Frequenzumrichter) bei maximaler und minimaler Frequenz, dividiert durch die Leistung des nachfolgenden Verdichters (mit fester Drehzahl). Die beste Regelgüte wird erzielt, wenn der Verbund den Kältebedarf durch quasi stufenloses Variieren der Kälteleistung abdecken kann.
Gerade im Winter, wenn die Anlage einen Leistungsüberschuss hat, ist eine kleine Teillast der Verbundanlage von großer Wichtigkeit, um ein Takten des letzten Verdichters zu verhindern.
Bild: Bitzer
Frequenzumrichter und mechanische Leistungsregelung
Ein Fallbeispiel ist in der Tabelle dargestellt: Eine Verbundanlage mit zunächst drei Verdichtern, davon der Führungsverdichter mit Frequenzumrichter. Für die Auslegung wurden folgende Betriebspunkte gewählt:
In der Ausgangssituation (Zeile 1 der Tabelle) sind die Sprünge zwischen den Leistungsstufen sehr groß, weil der jeweils nächste Verdichter stets mit 100 Prozent Leistung zugeschaltet wird. Die Regelgüte der Anlage ist entsprechend gering.
Die Ergänzung um einen vierten Verdichter und die Wahl der gleichen Baugröße für alle vier verbessert die Regelgüte deutlich (Zeile 2 der Tabelle). Allerdings braucht man einen Verdichter mehr, und die minimale Leistung der Anlage ist höher. Der vierte Verdichter lässt sich einsparen, wenn man einen der Folgeverdichter mit der gestuften Leistungsregelung Varistep ausstattet (Zeile 3 der Tabelle). Minimale und maximale Leistung der Anlage bleiben gleich, jedoch sind die Leistungsstufen flacher und die Regelgüte höher.
Wenn die Minimallast noch geringer sein soll, kann der Führungsverdichter statt mit Frequenzumrichter mit Varistep und IQ Modul ausgestattet werden (quasi stufenlose Leistungsregelung 10 bis 100 Prozent). Noch höhere Effizienz ist mit Verdichtern der Ecoline+ Serie mit LSPM-Motor möglich.
Bitzer in CO₂- Anwendungen
Bitzer Verdichter können in den meisten Fällen mit Frequenzumrichter betrieben werden; alternativ zum Frequenzumrichter kann die Leistung wie oben beschrieben mit der mechanischen Leistungsregelung Varistep geregelt werden. Diese Leistungsregelung basiert auf dem Abschalten von Zylinderbänken.
Bei Vier-Zylinder-Verdichtern sind die Stufen 50 Prozent und 100 Prozent möglich, bei Sechs-Zylinder-Verdichtern die Stufen 33 Prozent, 66 Prozent und 100 Prozent.
In Kombination mit dem IQ Verdichtermodul ist darüber hinaus eine quasi stufenlose Leistungsregelung möglich: Bei Vier-Zylinder-Verdichtern zwischen 10 Prozent und 100 Prozent, bei Sechs-Zylinder-Verdichtern zwischen 33 Prozent und 100 Prozent. Das Modul nutzt zur Ansteuerung des Varistep den gleichen Reglerausgang wie bei der Regelung mit Frequenzumrichter, daher ist normalerweise kein neuer Verbundregler nötig.
Bitzer produziert eine Reihe an Komponenten für CO₂- Anwendungen. Dazu gehören:
Insgesamt decken die Bitzer CO2-Verdichter die im ersten Bild dargestellten Einsatzgebiete ab.
Bild: Bitzer
Foto: Bitzer
