Effiziente Kühlanlagen im tertiären Sektor
Die ständige Suche nach maximaler Energieeffizienz und besserer Nutzung des Energieverbrauchs für die Kühlung im tertiären Sektor führt zu einer Zentralisierung der Kühlsysteme und in einigen Fällen zur Integration von Klimaanlagen in dasselbe System, wodurch die Anfangsinvestitionen und der jährliche Stromverbrauch gesenkt werden und sich die Investition schneller amortisiert.
Die Europäische Union ist führend beim Übergang zu einer nachhaltigeren Wirtschaft, indem sie neue Rechtsvorschriften zur drastischen Reduzierung der CO2-Emissionen umsetzt. Dies hat zu erheblichen Veränderungen im Kühlsektor geführt, mit dem Ziel, die Energieeffizienz zu erhöhen und den CO2-Fußabdruck zu verringern. Im Industriesektor ist der Stromverbrauch einer der Hauptkostenfaktoren, der sich direkt auf die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte auswirkt. Daher hat sich der Fokus auf die Energieeffizienz verstärkt, um Schwankungen bei den Energiekosten zu bewältigen und eine größere Nachhaltigkeit zu fördern.
Darüber hinaus sieht die EU-Strategie die Verbesserung der Energieeffizienz als eine zentrale Säule für die Erreichung der Klimaneutralität vor, um einen gerechten und wohlhabenden Übergang zu gewährleisten. Energieeffizienzmaßnahmen vermeiden nicht nur Treibhausgasemissionen, sondern senken auch die Nachfrage nach wertvollen Energieressourcen und deren Preis. Dem Bericht der Internationalen Energieagentur zufolge könnte eine Verdopplung der Energieeffizienz die Treibhausgasemissionen bis 2030 um fast ein Drittel reduzieren.
Im Falle der Kühlung im tertiären Sektor, wo der Einzelhandel, die Gastronomie, das Hotel- und Gaststättengewerbe usw. angesiedelt sind, werden je nach dem zu konservierenden oder zu verarbeitenden Produkt Kammern mit unterschiedlichen Temperaturen benötigt, die zusätzlich zum Warmwasserbedarf (DHW) für die Oberflächendesinfektion, die Unterstützung des Warmwasserkreislaufs oder die Heizung benötigt werden.
Eine der besten und am weitesten verbreiteten Strategien im Bereich der Kälte- und Klimatechnik ist der Einsatz zentraler Systeme, da so weniger Ressourcen für die Bereitstellung der gleichen erforderlichen Kühlleistung benötigt werden:
- Kaskadensysteme, die das SEPR der Anlage erhöhen.
Antriebe mit variabler Drehzahl, die Stromverbrauchsspitzen reduzieren und die Lebensdauer der Motoren verlängern. - Mehrere Ansaugleitungen für den gleichzeitigen Betrieb bei unterschiedlichen Temperaturen.
- VRC-System (Variable Refrigerant Capacity) zur Regelung der Kälteleistung.
- Rückgewinnung der Kondensationswärme.
- Unterkühlung der Flüssigkeitsleitung, was die Systemleistung verbessert.
- Verwendung von natürlichen oder GWP-armen Kältemitteln.
- Indirekte Systeme zur Reduzierung der Kältemittelmenge.
INTARCON befürwortet aufgrund seiner Erfahrung bei der Zentralisierung von Dienstleistungen die Verwendung natürlicher Kältemittel wie Propan (R-290), Kohlendioxid (R-744) und Ammoniak (R-717) als zukunftsweisende Lösung gemäß der F-Gas-Verordnung sowie aufgrund ihrer höheren Energieeffizienz.
R-744 und R-717 werden vor allem in Direktexpansionssystemen für Untertemperaturkammern eingesetzt, da sie aufgrund ihrer thermodynamischen Eigenschaften eine hohe Kühlleistung aufweisen. R-290 und R-717 werden in Systemen mit indirekter Ausdehnung verwendet, um die Sicherheit der Anlage zu erhöhen, indem die Belastung reduziert und das Gas in einem bestimmten Bereich eingeschlossen wird, wodurch die Sicherheit erhöht, die Möglichkeit von Lecks minimiert und die Umweltbelastung verringert wird. Für die meisten Anlagen mit direkter Expansion gibt es eine Alternative mit indirekter Expansion.
In der Tertiärkälte werden Anlagen mit indirekter Expansion eher für größere Anlagen oder Projekte eingesetzt, während die direkte Expansion eher für kleinere Projekte genutzt wird.
Vor- und Nachteile der Zentralisierung
Eine technisch und wirtschaftlich sinnvolle Lösung, wenn es darum geht, zahlreiche Dienste zu kühlen, ist die zentrale Installation. Diese Option ist ideal, wenn mehr als drei oder vier Verdampfer installiert werden müssen und ein Maschinenraum oder eine Terrasse in der Nähe der Kühlversorgungspunkte vorhanden ist.
Vorteile einer zentralen Installation im Vergleich zu Einzelsystemen:
- Integrierte Steuerung des Systems.
- Erhebliche Energieeinsparungen, u.a. durch Systeme wie Kondensation und schwimmende Verdampfung, drehzahlvariable Antriebe oder Heißgasabtauung.
- Vereinfachte Wartung durch die gemeinsame Unterbringung aller Komponenten der Kälteerzeugung in einer einzigen Zone oder einem einzigen Maschinenraum.
- Kostenreduzierung durch:
- Fähigkeit zur Leistungsstaffelung, wodurch der Bedarf an einem Kompressor für jede Kammer oder jeden Service reduziert wird.
- Verwendung von gemeinsamen Komponenten wie Verflüssiger und Flüssigkeitssammler.
- Geringere installierte Leistung aufgrund der Anwendung des Gleichzeitigkeitsfaktors.
Nachteile der zentralen Installation im Vergleich zu Einzelsystemen:
- Besser qualifiziertes Kältefachpersonal.
- Spezifische Vorschriften gemäß RSIF und F-Gas:
- Erfordernis eines technischen Projekts für elektrische Anlagen über 30 kW (RSIF).
- Hohe Kosten und Beschränkungen für FKW-Kältemittel (F-Gas).
- Alternative: Verwendung natürlicher Kältemittel wie CO2 in direkter Expansion oder Umrüstung der Anlage auf ein indirektes Expansionssystem, wodurch die Kältemittelmenge im System erheblich reduziert wird und eine Anlage als Tier 1 beibehalten werden kann, was die regulatorischen Anforderungen für das Installationsunternehmen vereinfacht.
| STUFE 1 | STUFE 2 | |
|---|---|---|
| Anlagenzusammensetzung | Sie dürfen keine künstlichen Atmosphäre-Kammern bedienen und müssen Kältemittel der Gruppe L1 verwenden, wobei zusätzlich eine der folgenden Bedingungen erfüllt werden muss:
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Sie müssen eine der folgenden Bedingungen erfüllen:
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| Anforderungen an das Kälteunternehmen |
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Zusätzlich zu den 5 Anforderungen an ein Stufe-1-Kälteunternehmen müssen sie:
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| Technische Dokumentation vor der Ausführung der Installation |
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Vorteile der Zentralisierung
Wie verringert ein zentralisiertes System die Rentabilität von Investitionen im tertiären Sektor?
- Integrale Verwaltung: Ermöglicht die vollständige Verwaltung der Anlage, erleichtert ihren Betrieb und verhindert mögliche Ausfälle.
- Energieoptimierung: fördert die effiziente Nutzung und Verteilung von Energie, was zu erheblichen Einsparungen führt.
- Wartungsfreundlichkeit: Durch die Zusammenführung aller Geräte an einem Ort werden Wartungs- und Reparaturarbeiten vereinfacht.
- Geringerer Strombedarf: Die zentralisierte Installation nutzt die Gleichzeitigkeit der Geräte, was zu einer Verringerung des Strombedarfs führt.
- Wärmerückgewinnung: Die bei der Kälteerzeugung entstehende Wärmeenergie kann zur Deckung des Warmwasserbedarfs und zur kostenlosen Unterstützung des Warmwasserkreislaufs genutzt werden.
- Effiziente Pumpensysteme mit Durchflussvariation: Ermöglicht die Modulation der Durchflussmenge des Hydraulikkreislaufs, um sie an die Bedürfnisse des Systems anzupassen, wodurch der Stromverbrauch gesenkt und die Lebensdauer der Komponente erhöht wird.
- Hybridisierung mit anderen Technologien: Sie ermöglicht die Kopplung von Technologien wie Wärmespeicherung, Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie durch „Smart Grid“ wie Photovoltaik oder Solarthermie usw.
Kühllösungen für den tertiären Sektor
Beispiel für eine Installationsrenovierung durch Austausch
Um den gesetzlichen Rahmen für fluorierte Gase in der Europäischen Union einzuhalten, war die überwiegende Mehrheit der zentralen Anlagen gezwungen, ihre Ausrüstung zu ersetzen und die Kältemittelfüllung zu reduzieren oder das HFKW-Kältemittel durch ein anderes Kältemittel mit niedrigem GWP (<150), ein natürliches Kältemittel wie Propan (R-290) oder Kohlendioxid (R-744) zu ersetzen oder auf ein indirektes Expansionssystem umzustellen.
Ein anschauliches Beispiel ist der Ersatz von Anlagen wie dem tricentral 3pack durch Direktexpansionssysteme mit natürlichen Kältemitteln oder Kältemitteln mit niedrigem GWP, wie R-744, oder durch indirekte Expansionssysteme unter Verwendung einer Full-Inverter-Kältemaschine und indirekter Verflüssigungseinrichtungen und Luftkühler, wodurch die Kältemittelfüllung in der Anlage erheblich reduziert wird, wodurch die Kosten für die Anlage und ihre Wartung gesenkt und die Wahrscheinlichkeit von Leckagen und damit die CO2-Bilanz verringert werden.
Indirekte Systeme (Luft/Wasser- oder Wasser/Wasser-Kaltwassersysteme mit Inverter, Rückkühler, Luftkühler und Waterloop-System)
Eigenschaften
- Geringe Kältemittelfüllung,
- Eingrenzung des Kältemittels auf einen kleinen, lokal begrenzten Bereich,
- Einfache, sichere und effiziente Installation,
- Anschluss an indirekte Verflüssigungssätze, Luftkühler, Klimaanlagen usw..,
- Gleichzeitige Erzeugung von Kühlung + Heizung, Erzeugung einer 20-30% höheren Heizleistung als die Kühlleistung, die dank der Rückgewinnung der Kondensationswärme gespeichert und genutzt werden kann,
- Die Wärmerückgewinnung ermöglicht es, den Energieverbrauch für die Warmwasserbereitung, das Abtauen, die Klimatisierung usw. zu eliminieren und somit den Verbrauch an nicht erneuerbarer Primärenergie zu reduzieren.
- Umweltfreundliche Wärmeträgerflüssigkeit (Wasser/Glykol/Sole), die bei der Verwendung von Wasser, Glykol oder Sole Sicherheit für das Produkt und die Menschen bietet und den Faktor der Umweltverschmutzung im Falle möglicher Leckagen eliminiert.
- Drehzahlgeregelte Antriebe in Kältekompressionssystemen und effiziente Hydraulikpumpen senken den Energieverbrauch um 20 %:
- höhere durchschnittliche saisonale Effizienz,
- bessere Beherrschung von Leistungsspitzen,
- geringere Überdimensionierung,
- längere Lebensdauer der Komponenten.
- Hybridisierung mit anderen Technologien wie Wärmespeichersystemen, Klimaanlagen, RLT-Geräten, erneuerbaren Systemen wie Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen usw.
- Unabhängige Kältekreisläufe: INTARCON-Kaltwassersätze sind mit unabhängigen Kältekreisläufen und Verflüssigern ausgestattet, so dass bei Wartungsarbeiten die Kälteleistung wichtiger Dienste wie Kühlräume aufrechterhalten werden kann und die Kühlkette nicht unterbrochen wird, was für die Kühlung im tertiären Sektor von entscheidender Bedeutung ist.
Sistema directo (ECO2SYSTEM con evaporadores de CO2)
- Kompakte Bauweise mit transkritischem Kreislauf und eingebautem Gaskühler oder im Rack-Format mit transkritischem oder unterkritischem Kreislauf mit indirekter Kondensation,
- Einfache oder doppelte Ansaugung für die gleichzeitige Erzeugung von positiver und negativer Kühlung,
- Kaskadenkreislauf, der eine hervorragende Kälteleistung bei niedrigen Temperaturen bietet (Kühlräume und Gefriertunnel),
- Parallele Verdichtung, in transkritischen Zyklen verbessert die Energieeffizienz bei hohen Umgebungstemperaturen,
- Economiser – Unterkühler, verbessert die Effizienz durch
- Kühlung der Flüssigkeitsleitung,
- Heißgas-Abtauung,
- Wärmerückgewinnung, für Warmwasser oder Heizung.
- Notaggregat für CO2-Wartung.
| Empfohlene Anwendung (Temperatur) | COP | Anfangsinvestition | Wartung | Kosten der Kältemittelfüllung | |
|---|---|---|---|---|---|
| 3pack (tricentral) | Positiv und negativ | +++ | +++ | +++ | +++ |
| ECO2CUBE | Negativ | +++ | +++ | ++ | + |
| Kühlanlage + Waterloop | Positiv und negativ | ++ | ++ | + | + |
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