LOW GWP Kälteversorgung im Tiefkühlbereich durch kombinierte Anwendung von Kompressions- und Adsorptionskältetechnik

Abstract

Die Kältebranche steht in den nächsten Jahren vor großen Herausforderungen. Auf der einen Seite müssen viele Kältemittel aufgrund der F-Gase-Verordnung in Zukunft substituiert werden. Andererseits steigt der Strombedarf für die Kältebereitstellung in Deutschland jährlich. Eine Möglichkeit der Energie-einsparung stellt der Einsatz von thermischen Kältemaschinen dar. Dieser Technologie sind auf Grund-lage von Stoffeigenschaften der Kältemittel und wirtschaftlichen Betrachtungen Grenzen gesetzt. Der Leistungsbereich kleiner 200 kW wird heute aus Gründen der Wirtschaftlichkeit von Adsorptionskälte-maschinen dominiert. Diese Kälteanlagen können aufgrund des Kältemittels Wasser nicht im Tempera-turbereich kleiner 0 °C betrieben werden. Die Kooperation des Instituts für Wasser- und Energiema-nagement (IWE) der Hochschule Hof und des Instituts für Regenerative Energietechnik (InRET) der Hochschule Nordhausen untersucht zur Effizienzsteigerung der Kälteversorgung im Tiefkühlbereich den Ansatz einer kombinierten Anwendung von Kompressions- und Adsorptionskältetechnik. Auf der Grundlage von Messdaten und Herstellerangaben wurde in einer Voruntersuchung eine Studie ausgearbeitet, mit der die Effizienzsteigerung sowie die Wirtschaftlichkeit einer Verbundanlage nachge-wiesen werden konnte. In der Studie wurden folgende Varianten untersucht: 1. Kaskadenschaltung aus Adsorptionskälte- und der Propankältemaschine. Die Verbesserung dieser Kombination gegenüber der Referenz ergibt sich in der Vorkühlung des Kühlwassers der Propankältemaschine und damit der Steigerung der Leistungszahl. 2. Einbindung der Adsorptionskältemaschine in den Kältekreislauf der Propankältemaschine. Mit Hilfe eines Wärmeübertragers wird das Kältemittel der Propankältemaschine nach dem Verflüs-siger weiter unterkühlt. Aufgrund der tieferen Unterkühlung des Kältemittels, ist nach der Ent-spannung durch die Drossel der Dampfanteil geringer und es kann eine größere Kälteleistung gegenüber dem Referenzprozess realisiert werden. 3. Als Referenzanlage wird eine Nachbildung einer Propankältemaschine, die auf der Grundlage von Stoffdaten und Herstellerangaben erstellt wurde, verwendet. In der Simulation wurde der EER (Energy Efficiency Ratio) und ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) der Referenzvariante (Variante 3) mit der Kaskadenschaltung (Variante 1) und der Einbindung in den Kältekreislauf (Variante 2) verglichen. Eine geringere Verbesserung des EER von 11 bis 16 % war bei der integrierten Variante zu beobachten. Bei der Kaskadenschaltung konnte die Käl-teleistung dagegen zwischen 53 und 79 % gesteigert werden. Auf der Grundlage von Investitions- und Energiekosten zeigte die wirtschaftliche Betrachtung gegenüber der Referenzanlage eine mögliche Amortisationszeit von 6 bis 8 Jahren.

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Titel	LOW GWP Kälteversorgung im Tiefkühlbereich durch kombinierte Anwendung von Kompressions- und Adsorptionskältetechnik
Medien	RET.Con Tagungsband
Verlag	Hochschule Nordhausen
Verfasser	Michael Dölz, Diana Stein, Prof. Dr.-Ing. Thomas Schlosser
Seiten	S. 240-251
Veröffentlichungsdatum	14.02.2020
Zitation	Dölz, Michael; Stein, Diana; Schlosser, Thomas (2020): LOW GWP Kälteversorgung im Tiefkühlbereich durch kombinierte Anwendung von Kompressions- und Adsorptionskältetechnik. RET.Con Tagungsband, S. 240-251.