Je nach K\u00e4ltemaschinentyp und Betriebsbedingungen erreichen viele gewerbliche und industrielle K\u00e4ltemaschinen ihren h\u00f6chsten Wirkungsgrad nicht unter Volllast, sondern im Teillastbetrieb. W\u00e4hrend einer Hitzewelle arbeiten sie jedoch h\u00e4ufig nahe ihrer maximalen Leistung. Gleichzeitig f\u00fchren h\u00f6here Au\u00dfentemperaturen zu einer h\u00f6heren Verfl\u00fcssigungstemperatur des K\u00e4ltekreislaufs, wodurch der COP zus\u00e4tzlich sinkt. Das Ergebnis sind ein deutlich h\u00f6herer Stromverbrauch und steigende Betriebskosten.<\/p>\n\n\n\n
Wie k\u00f6nnen HLK-Ingenieure K\u00e4ltemaschinen auch an den hei\u00dfesten Tagen m\u00f6glichst nahe an ihrem optimalen Betriebspunkt betreiben?<\/p>\n\n\n\n
Es gibt verschiedene ingenieurtechnische Ans\u00e4tze, um die Effizienz von K\u00e4lteanlagen zu verbessern und die Betriebskosten im Sommer zu senken. Welche L\u00f6sung die richtige ist, h\u00e4ngt von der jeweiligen Anwendung, dem Lastprofil und den Projektanforderungen ab.<\/p>\n\n\n\n
Ein bew\u00e4hrter Ansatz in der Anlagenplanung ist die Staffelung mehrerer K\u00e4ltemaschinen. Eine weitere M\u00f6glichkeit ist die thermische Energiespeicherung. Dabei wird die Effizienz und das Lastmanagement verbessert, indem der Zeitpunkt der K\u00e4lteerzeugung optimiert wird, anstatt zus\u00e4tzliche K\u00e4lteleistung zu installieren. Dies kann besonders attraktiv sein, wenn Betriebskosten gesenkt werden sollen, ohne in zus\u00e4tzliche K\u00e4ltemaschinen investieren zu m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n
1. Staffelung mehrerer K\u00e4ltemaschinen<\/strong><\/p>\n\n\n\n Anstatt eine einzelne gro\u00dfe K\u00e4ltemaschine einzusetzen, werden mehrere kleinere Maschinen installiert und bedarfsgerecht zugeschaltet. Dadurch arbeiten die laufenden Aggregate h\u00e4ufiger in ihrem optimalen Wirkungsgradbereich.<\/p>\n\n\n\n Vorteile<\/strong><\/p>\n\n\n\n \u2714 Bessere Lastverteilung<\/p>\n\n\n\n \u2714 H\u00f6here Anlagenverf\u00fcgbarkeit und Betriebssicherheit<\/p>\n\n\n\n \u2714 Wartungsarbeiten sind m\u00f6glich, w\u00e4hrend die \u00fcbrigen K\u00e4ltemaschinen weiter in Betrieb bleiben (sofern ausreichend Reserveleistung vorhanden ist)<\/p>\n\n\n\n \u2714 Weniger Verdichterstarts und -stopps<\/p>\n\n\n\n \u2714 Potenziell h\u00f6herer saisonaler Anlagenwirkungsgrad durch eine optimierte Zuschaltstrategie<\/p>\n\n\n\n Nachteile<\/strong><\/p>\n\n\n\n \u2716 H\u00f6here Investitionskosten<\/p>\n\n\n\n \u2716 Zus\u00e4tzliche installierte K\u00e4lteleistung, die m\u00f6glicherweise nur w\u00e4hrend Lastspitzen ben\u00f6tigt wird<\/p>\n\n\n\n \u2716 H\u00f6herer Wartungsaufwand<\/p>\n\n\n\n 2. Lastverschiebung durch thermische Energiespeicherung<\/strong><\/p>\n\n\n\n Anstatt den gesamten K\u00e4ltebedarf w\u00e4hrend der hei\u00dfesten Tagesstunden zu erzeugen, wird ein Teil der K\u00e4lteenergie nachts produziert, wenn die Au\u00dfentemperaturen niedriger sind und K\u00e4ltemaschinen effizienter arbeiten.<\/p>\n\n\n\n Die gespeicherte K\u00e4lte wird anschlie\u00dfend w\u00e4hrend der Lastspitzen am Tag genutzt. Dadurch wird die K\u00e4ltemaschine genau dann entlastet, wenn ihr Wirkungsgrad sonst am niedrigsten w\u00e4re.<\/p>\n\n\n\n Dadurch verbessert sich die Effizienz auf vier Arten:<\/strong><\/p>\n\n\n\n \u2714 H\u00f6herer COP <\/strong>Die K\u00e4lte wird w\u00e4hrend der k\u00fchleren Nachtstunden erzeugt, wenn g\u00fcnstigere Bedingungen auf der Verfl\u00fcssigerseite der K\u00e4ltemaschine in der Regel einen h\u00f6heren COP erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n \u2714 Optimaler Betriebsbereich:<\/strong> Die thermische Batterie tr\u00e4gt dazu bei, die K\u00e4ltemaschine n\u00e4her an ihrem optimalen Betriebspunkt zu betreiben \u2013 h\u00e4ufig im Bereich von etwa 60\u201380 % Last, abh\u00e4ngig von Anlagentyp und Betriebsbedingungen.<\/p>\n\n\n\n \u2714 Lastgl\u00e4ttung:<\/strong> Die thermische Batterie gleicht den K\u00e4ltebedarf \u00fcber den Tagesverlauf aus. Dadurch arbeitet die K\u00e4ltemaschine gleichm\u00e4\u00dfiger, anstatt h\u00e4ufig hoch- und herunterzufahren oder st\u00e4ndig ein- und auszuschalten.<\/p>\n\n\n\n \u2714 Peak shaving: <\/strong>W\u00e4hrend Lastspitzen \u00fcbernimmt die thermische Batterie einen Teil der ben\u00f6tigten K\u00e4lteleistung. Dadurch werden sowohl die Belastung der K\u00e4ltemaschine als auch ihre elektrische Leistungsaufnahme reduziert.<\/p>\n\n\n\n Viele Anwendungen erreichen Energieeinsparungen von 20\u201330 % im Bereich der K\u00e4lteerzeugung, ohne dass die bestehende K\u00e4ltemaschine ersetzt werden muss. Je nach Anwendung ergeben sich dar\u00fcber hinaus Vorteile wie eine geringere elektrische Spitzenlast, weniger Verdichterstarts, eine l\u00e4ngere Lebensdauer der Anlage und ein reduzierter Wartungsaufwand.<\/p>\n\n\n\n Manchmal besteht die effizienteste K\u00fchll\u00f6sung nicht darin, eine gr\u00f6\u00dfere K\u00e4ltemaschine zu installieren.<\/p>\n\n\n\n Sondern darin, die vorhandene Anlage intelligenter zu betreiben.<\/p>\n\n\n\n Thermische Energiespeicherung kann auch Anlagen verbessern, die bereits mehrere K\u00e4ltemaschinen einsetzen. Indem kurzfristige Lastspitzen abgefangen werden, kann die thermische Batterie das Zuschalten einer weiteren K\u00e4ltemaschine verz\u00f6gern oder sogar vermeiden. Dadurch werden Verdichterstarts, der Energiebedarf der Nebenaggregate sowie die elektrische Spitzenleistung reduziert, w\u00e4hrend zus\u00e4tzliche K\u00e4lteleistung als echte Redundanz verf\u00fcgbar bleibt.<\/p>\n\n\n\n Der tats\u00e4chliche Nutzen h\u00e4ngt von den Eigenschaften der K\u00e4ltemaschinen, der Zuschaltstrategie und dem Lastprofil ab. Deshalb sollte jede Anlage individuell bewertet werden.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Depending on the chiller type and operating conditions, many commercial and industrial chillers achieve their highest operating efficiency at intermediate loads rather than at full load. During a heatwave, however, they often operate close to full load, while higher outdoor temperatures increase the condensing temperature of the refrigeration cycle, further reducing COP. 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