Nachhaltige Kühlung in Großküchen und Supermärkten mit R290

Betrachtet man den Bereich der Gewerbekälte im Bereich der Kühlleistung genauer, so stellt man fest, dass sich Propan (R290) als bestes natürliches Kältemittel für kleine gewerbliche Anlagen wie Kühlmöbel, Vitrinen und kompakte Gewerbeeinheiten für kleine Kühlräume in Großküchen und Supermärkten erwiesen hat.

R290 wird auch erfolgreich in Glykolkälteanlagen mit mittlerer und großer Kapazität eingesetzt, die sich mit anderen natürlichen Kältemitteln überschneiden, wo diese Lösungen HFKWs ersetzt haben und weiterhin schrittweise ersetzen werden.

Es gibt jedoch einen Bereich in der Kälteleistung, in dem R290 oder andere natürliche Kältemittel HFKW nicht ohne weiteres ersetzen können; es ist schwierig für natürliche Kältemittel, mit ihnen zu konkurrieren. Dieser Bereich bezieht sich auf kleine gewerbliche Anwendungen mit semikompakten Geräten im Bereich von 2 bis etwa 8 oder 10 kW.

Dieser Bereich ist zu klein für CO2, um wettbewerbsfähig zu sein, und zu groß für Kompaktanlagen mit R290. In diesem Bereich finden wir viele Anwendungen, wie z. B. Kühlräume mit einer Größe zwischen 10 und 50 m3, die häufig in der gewerblichen Kühlung in Lebensmittelgeschäften, Supermärkten, Restaurants und kleinen Industrien eingesetzt werden.

Nachhaltige Kühlung in Großküchen und Supermärkten mit R290

Um eine Lösung für diesen Bedarf zu finden, hat INTARCON eine neue Reihe von Geräten mit der Bezeichnung Waterloop-Verdampfer entwickelt, die den traditionellen Verflüssiger in Verbindung mit einem oder zwei Direktverdampfern mit HFKW (R449A oder R134a) und R290 im Kältekreislauf ersetzen können und so die Palette der gewerblichen Kälteanlagen vervollständigen.

Eigenschaften des Kältemittels Propangas, R290

Propan hat hervorragende Leistungs- und Wärmeeigenschaften:

• R290 hat einen geeigneten Siedepunkt, ähnlich dem von R404A.
• Der theoretische Wirkungsgrad eines einstufigen Kreislaufs ist recht hoch, was seine Effizienz unterstreicht.
• Geringe Flüssigkeitsdichte und hohe latente Wärme, was bedeutet, dass eine geringere Kältemittelfüllung erforderlich ist, um die gleiche Kühlleistung zu erzielen.
• Niedrige Molekülmasse mit kleinem Polytropiekoeffizienten, was zu einer moderaten Entladetemperatur, niedriger Viskosität und geringerem Druckverlust führt.

Der größte Nachteil von R290 ist jedoch seine Entflammbarkeit (Klasse A3). Sein praktischer Grenzwert ist sehr niedrig (8 g/m3 Kammervolumen). Dies bedeutet, dass die maximal zulässige Belastung in einem System gering ist, insbesondere wenn R290 in öffentlich zugänglichen Räumen verwendet wird. Hier sind wir auf kompakte und kleine Energiesysteme als einzig akzeptable Lösung beschränkt.

Technische Merkmale

Die Waterloop-Verdampfereinheiten mit eingebautem Verdichter. Es handelt sich um ein hermetisch geschlossenes Kompaktsystem für die Installation in kleinen Kühlräumen. Sie sind mit einer geringen Menge an natürlichem Kältemittel R290 vorgeladen, das unter der praktischen Grenze des Kühlvolumens und weniger als 500 g liegt, so dass sie von der RSIF-Verordnung und der EN 378 ausgenommen sind.

Merkmale:

• Spannungsversorgung 230 V-I-50 Hz oder 400 V-III-50 Hz. Andere Spannungen auf Anfrage.
• Kältemittelfüllung R290 weniger als 0,2 kg.
• Karosserie aus Aluminiumblech und Struktur aus verzinkten und mit Polyesterfarbe lackierten Stahlprofilen.
• Hermetisch geschlossener Kompressor in wärmeisoliertem Gehäuse mit Kurbelwannenheizung.
• Kühlkreislauf in geglühtem Kupferrohr, mit Hochdruckschalter, Filtertrockner und Fülltrichter.
• Verdampferregister aus Kupferrohren und Aluminiumlamellen, mit Expansion durch Thermostatventil und Abtauung durch Heißgaseinspritzung.
• Elektronische EC-Motor-Ventilatoren.
• Gelöteter Plattenkondensator.
• Hydraulische Anschlüsse mit Gewinde.
• Elektrische Schalttafel in weiß lackiertem Blechgehäuse, mit magnetothermischem Schutz und elektronischer Multifunktionsregelung.
• 3 m Verbindungskabel.

Das folgende Konstruktionsdetail zeigt alle oben genannten Komponenten:

Vorteile und Nutzen

Plug & Play-System:

• Propan ist ein natürliches Kältemittel mit niedrigen Kosten, ohne Treibhauseffekt und mit hoher Energieeffizienz. Darüber hinaus ist die Anlage mit R290 vorgefüllt und wird im Werk getestet und eingestellt.
• Er muss nur an den Wasserkreislauf für die Kondensation angeschlossen werden. In den meisten Installationen kann Wasser als Sekundärflüssigkeit verwendet werden, ohne dass Glykol erforderlich ist. Der Kreislauf wird normalerweise in PVC- oder PPR-Rohren ohne Isolierung ausgeführt, was eine einfache Änderung und Erweiterung ermöglicht.

Entwicklung und Sicherheit:

• Die dezentrale Kälteerzeugung bietet ein hohes Maß an Betriebssicherheit für das System und garantiert eine hohe Systemverfügbarkeit bei Ausfall einer einzelnen Einheit.
• Das Gerät ist mit einem Gefrierschutz ausgestattet, der es vor niedrigen Umgebungstemperaturen schützt.
• Tropentaugliches System bis zu einer Umgebungstemperatur von 45 ºC, mit Kondenswassertemperaturen bis zu 55 ºC und ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kühlvorrichtung.
  55 ºC, und ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kühlanlage.
• Reduzierte R290-Belastung ohne Sicherheitsrisiken.

Darüber hinaus bietet es die folgenden Vorteile gegenüber herkömmlichen Direktverdampfungssystemen:

Erhebliche Verringerung der TEWI (Total Equivalent Warming Impact)

Das Wasserkreislaufsystem mit R290 hat im Vergleich zu HFKW ein deutlich niedrigeres GWP (GWP=3), so dass die direkte TEWI nahezu Null wird. Wie bei der indirekten TEWI wird der Kompressorverbrauch dank der Effizienz von R290 leicht begünstigt. Dies macht es zu einer langfristigen Lösung, die in Zukunft wahrscheinlich von der F-Gas-Verordnung ausgenommen ist.

Senkung des Jahresverbrauchs der Anlage

Es wird erwartet, dass der Energieverbrauch niedriger ist als bei einem herkömmlichen direkten Expansionssystem. Auch wenn der COP in indirekten Systemen normalerweise niedriger ist als in direkten Systemen, wird dies teilweise durch den höheren Wirkungsgrad von R290 kompensiert. Dennoch könnte der nominale COP in Wasserkreislaufsystemen über 32 °C Umgebungstemperatur etwas niedriger sein, obwohl, wenn wir die saisonale Effizienz betrachten, in einem indirekten Kondensationswasserkreislaufsystem der Kompressor weniger kondensieren würde, da ein Direktexpansionssystem normalerweise einen höheren Kondensationsdruck durch die Regulierung der Drehzahl der Kondensatorventilatoren erzwingen würde.

Das nachstehende Diagramm zeigt einen Vergleich zwischen einem halbkompakten Direktexpansionssystem und einem Wasserkreislaufverdampfer, wobei wir jeden zusätzlichen Energieverbrauch (Luftkühler und Umwälzpumpe) berücksichtigt haben. Obwohl ein indirektes Verflüssigungssystem a priori etwa 25 % teurer ist als eine halbkompakte Lösung, zeigt es, dass wir die anfänglichen Mehrkosten innerhalb einer moderaten Amortisationszeit wieder hereinholen können.

Dank dieser Vorteile ist zu erwarten, dass Wasserkreislaufverdampfer die herkömmlichen Kühlsysteme als endgültige, effiziente und sichere Lösung ersetzen werden.