Die Moderatoren Rainer Burger und Michael Stalter führten sicher durch das Programm. Das Symposium war wie immer bestens organisiert und schon am Vorabend konnten sich die Teilnehmer bei einem Begrüßungsabend zusammenfinden und dabei einen Vortrag von Prof. 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.
Energetische Bewertung von Kälteanlagen
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 Potentiale für die Effizienzsteigerung bei den Geräten und Komponenten der Anlagen, im optimalenZusammenwirken 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 % 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- undTesteinrichtung an der Hochschule Biberach bietet sehr viele Möglichkeiten der Anlagenschaltung und erlaubt die experimentelle Stützung der erarbeiteten Lösungen.
Komponenten steigern Energieeffizienz
Einige Beispiele zur Steigerung der Energieeffizienz auf der Basis des Komponentenpotentials der Fa. Danfoss benannte Jörg Saar. Die Ausgangspunkte für Verbesserungen sind die Temperaturdifferenzen an den Wärmeübertragern und die Druckverluste im Kältekreislauf. DieVerdampferüberhitzung spielt eine Rolle und diesbezüglich warb er 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, die Mehrverdichterlösungen mit nur einem geregelten Verdichter, die bedarfsgerechte Abtauung und die Steuerung des Verdampferventilators zur Reduzierung der Entfeuchtung.
Auf die Anlagenkonzepte kommt es an
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 % der Anlagen festgestellt wurden, gefolgt mit 80 % noch verwendeter AC-Ventilatoren und 70 % unzureichendem Teillastbetrieb.
Verdampferabtauprozess und Energie
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 derTechnik mit einem Abtauzeitanteil von 15 % der Verdichterlaufzeit sieht er die Möglichkeit der Reduzierung bis auf 2 %. Der Abtaubeginn muss nicht bei 95 % der Verdampferleistung liegen, sondern soll zum energetisch günstigsten Zeitpunkt erfolgen. Das wird durch die 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.
Daten sinnvoll nutzen
Der Vortrag von Christian Ellwein, Kriwan Industrie-Elektonik GmbH, zur sinnvollen und sicheren Nutzung der beim Betrieb der Kälteanlagen verfügbaren Daten hat 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 Implantieren einer Firewall, das Verschlüsseln der Kommunikation, dieVerwendung eines Proxy-Servers und eines Virenscanners sowie die ständigen Updates für das Betriebssystem und für die Software erforderlich sind. Darüberhinaus gehend gab der Referent 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.
Verdichterleistung regeln
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 (Saisonal Energy Performance Ratio). bzw. SEER (Seasonal European Effizienz Ratio). Der Vergleich von Schieberregelung und Drehzahlregelung führt zu dem Ergebnis, dass mit der Drehzahlregelung der Energieverbrauch um 12 % gesenkt werden kann. Dem berechneten Beispiel liegt eine Kälteleistung von 400 kW zu Grunde 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 auf der kalten Seite die Kühlstellen mit Hilfe eines Eisspeichers versorgt und mittels Betonkernaktivierung das Gebäude heizt oder kühlt. Das System ist modular aufgebaut und 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.
Innovative CO2-Systeme
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 % möglich sind. Die nächsten Schritte bei Frige Consulting werden sein, ein CO2-Ejektorsystem mit Eisspeicher und Unterkühler zu entwickeln, das photovoltaische Antriebenergie zur Verfügung hat. Abschließend wurde das CO2cube-Sytem für eine große Leistung für die LEH-Anwendung mit NK- und TK-Kühlstellen und Wärmepumpenfunktion vorgestellt.
Eisspeicher und Wärmepumpen
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 Heizpriode 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, so dass die Hydraulik im Technikraum einfacher wird. Durch Nachtstromnutzung für die Eisspeicherbeladung wird das System auch kostenmäßig günstig. (UA)