Low Superheat: Wie sich der Stromverbrauch von Kälteanlagen senken lässt
Neben vielen anderen Quellen sind auch F-Gase für den Treibhauseffekt verantwortlich. Gemäß der gültigen Verordnung EG Nr. 517 / 2014 setzt man nun vermehrt auf natürliche Kältemittel wie CO2 (R 744), die ein viel geringeres Treibhausgaspotenzial aufweisen als HFKW - Kältemittel.
CO2 hat jedoch speziell bei höheren Außentemperaturen thermodynamische Nachteile gegenüber den herkömmlichen Kältemitteln, woraus ein höherer Stromverbrauch resultiert. Hier setzt das Low Superheat (HLS) Konzept an: Das Steuerungssystem erlaubt einen Betrieb der Verbundanlage bei besonders niedriger Überhitzung und damit eine Effizienzsteigerung von bis zu 21 Prozent.
Mehr Effizienz durch höhere Verdampfungstemperatur
Da hochwertige CO2- Verbundanlagen durch ausgeklügelte Regelung bereits sehr energieeffizient laufen, ist eine weitere Optimierung nur durch Erhöhung der Verdampfungstemperatur möglich. Da die Sauggastemperatur von der Temperatur im Kühlregal abhängig ist und daher nicht erhöht werden kann, muss die Differenz zwischen Verdampfungs- und Sauggastemperatur, die sogenannte Überhitzung, vermindert werden. Gleichzeitig wird aber eine ausreichend große Überhitzung benötigt, um die Kompressoren vor Flüssigkeitsschäden zu schützen. Fällt die Überhitzung in den Bereich von unter 5 K, können Flüssigkeitsanteile im gasförmigen Kältemittel auftreten, die den Verdichter beschädigen. Daher wird die Anlage generell mit einer Überhitzung von mindestens 10 K betrieben. Ziel der Entwicklung des HLS - Systems war es, die Überhitzung um 4 K zu reduzieren, um im Gegenzug die Verdampfungstemperatur, um bis zu 4 K anheben zu können, bei gleichbleibender Sicherheit für die Kompressoren.
Das HLS - System erreicht diese Optimierung mittels eines stetig geregelten Plattenwärmetauschers, der das Sauggas vor den Kompressoren leicht aufheizt und so eventuell enthaltene Flüssigkeitsbestandteile verdampfen lässt. Gleichzeitig sorgt dies für eine Unterkühlung des Kältemittels vor dem Hochdruckventil. Alle Kühlstellen werden laufend überwacht und die Überhitzung je nach Bedarf angepasst.
Zuverlässig und kostengünstig
Bereits etablierte Lösungen zur Effizienzsteigerung bei CO2- Verbundanlagen, wie beispielsweise die Ejektortechnologie, gehen mit sehr großen Investitionen und kompliziertem Anlagendesign einher. Auch Hauser hat mehr als zehn Anlagen mit der Ejektortechnologie im Einsatz. Dabei ist gerade in Mitteleuropa, mit vergleichsweise mildem Klima, das Kosten-Nutzen-Verhältnis dieser Technologie zu hinterfragen. Das HLS - System bietet hier eine Alternative. Es zeigt, dass mit einer hochentwickelten Regelung und vergleichsweisen einfachen und kostengünstigen Technik dieselbe Effizienzsteigerung wie mit bisherigen Lösungen erzielt werden kann. Das System hat enormes Marktpotenzial und kann helfen, den Stromverbrauch nachhaltig zu senken, einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten und den CO2- Fußabdruck von Kälteanlagen zu verkleinern.
Der Autor Simon Schweiger ist Produktmanager für die Systeme Hauser GmbH.
