CO2-Kühllösungen
Wissenswertes für Kälteprofis
Das ideale Kältemittel besitzt eine hohe chemische Stabilität, verfügt über hervorragende thermodynamische Eigenschaften und eine hohe Energiedichte, ist umweltschonend, ungefährlich in der Handhabung, preisgünstig und leicht erhältlich. Zudem ermöglicht es einen energieeffizienten Betrieb des Kühlsystems. Soweit die Theorie. Faktum ist, dass kein verfügbares Produkt am Markt alle diese Anforderungen gleichzeitig erfüllen kann. Worin sich jedoch alle Fachleute im Bereich der Kälte-, Klima- und Wärmetechnik einig sind: Die Bewältigung der technologischen Herausforderungen durch die europäische F-Gase-Verordnung wird einen umfangreichen Bedarf an zusätzlicher Schulung und Information für Planer sowie ausführende Montage- und Servicetechniker mit sich bringen.
CO2-Kälteanlagen als technische Herausforderung
Vor allem Betreiber von CO2-Kälteanlagen müssen sich dabei auf zertifizierte Fachkräfte verlassen können, zumal die Investitionssumme bei großen gewerblichen Anlagen durchaus im sechsstelligen Bereich liegen kann. Laut Branchenexperten sei wegen der erforderlichen hohen Drucklagen in CO2-Kälteanlagen (bzw. Wärmepumpen) eine besondere Auslegung der Verdichter sowie der gesamten Kälteanlage erforderlich. Dies könne neben speziellen druckfesten Komponenten auch einen zusätzlichen Aufwand in den Bereichen Betriebssicherheit, Anlagendesign, Rohrleitungsinstallation, Sensorik und Regelungstechnik bedeuten. Denn in der Praxis mache es einen erheblichen Unterschied, ob beispielsweise eine Wärmerückgewinnung an die Anlage gekoppelt ist oder nicht. Mit ein Grund, warum die Anlagenregelung heute sehr viel mehr Parameter berücksichtigen muss als in der Vergangenheit.
Parameter überprüfen und richtig einstellen
So müssten bei der Inbetriebnahme von Normal- und Tiefkühlanlagen mit CO2 alle elektronischen Regler auf die richtige Parametrisierung überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden, erklärt Michael Hendriks, technischer Direktor bei der Rivacold CI in Fellbach nahe Stuttgart: „Bei Tiefkühlanlagen mit synthetischen Kältemitteln werden häufig noch thermostatische Expansionsventile (TEV) mit einer MOP-Funktion zum Schutz des Verdichtermotors vor übermäßigem Verdampfungsdruck eingesetzt, bei CO2 hingegen elektronische Expansionsventile (EEV). Dabei darf vor dem Einschalten des Kälteaggregats nicht vergessen werden, die MOP-Funktion in der EEV-Steuerung zu aktivieren und auf einen wirkungsvollen Wert einzustellen.“
Neben einer stabilen Regelung dürfe man Hendriks zufolge aber auch die extrem hohe Dynamik bei Veränderungen von Randbedingungen nicht unterschätzen, die auf der hohen Energie- und Massenstromdichte, der hohen spezifischen Kälteleistung und den sehr guten Wärmeübergangswerten von CO2-Kälteanlagen basiert.
Markttransformation wird beschleunigt
Getrieben wird die steigende Nachfrage nach Anlagen mit natürlichen Kältemitteln längst nicht mehr nur durch verschärfte EU-Restriktionen für synthetische Kältemittel. „Der Markt entwickelt immer leistungsfähigere Komponenten und ein verbessertes Systemdesign mit immer geringeren Füllmengen“, erklärt Bernd Kaltenbrunner, Geschäftsführer von KWN Engineering in Seekirchen am Wallersee. „Neben der Zukunftssicherheit punkten die Anlagen mit ihrer hohen Energieeffizienz und den damit verbundenen niedrigen Betriebskosten, durch die sich Anfangsinvestitionen schnell amortisieren.“ Außerdem stärke laut Kaltenbrunner eine wachsende Anzahl an erfolgreichen kleineren Referenzprojekten im Leistungsbereich unter 200 kW das Bewusstsein für effiziente, umweltschonende sowie langfristig einsetzbare Anwendungen.
Smart-Store-Konzept senkt Energiekosten um 20 Prozent
Klimafreundliche und energieeffiziente Lösungen werden sehr oft im Bereich der Gewerbekälte eingesetzt. So verbrauchen etwa Lebensmittelgeschäfte um bis zu 50 Prozent mehr Energie als andere gewerbliche Gebäude, weil alleine für die Kühlung zwischen 30 bis 50 Prozent der Gesamtenergie benötigt wird. Auf Basis des natürlichen Kältemittels CO2 hat beispielsweise Danfoss Climate Solutions neue standardisierte Komplettlösungen entwickelt, die neben der Abdeckung des Kältebedarfs auch die Klimatisierung eines Marktes mittels Wärmerückgewinnung übernehmen.
Günter Walter, Prokurist einer kleinen Supermarktkette im deutschen Oldenburg und Anlagenbauer Jens Schön wurden bei Ihrer Suche nach einer energieeffizienten und umweltfreundlichen Kälteanlage beim Technologieführer aus Dänemark fündig: „Kühlung, Heizung, Lüftung und Klimatisierung werden mit dem Danfoss System Manager zentral gesteuert, Temperaturschwankungen automatisch ausgeglichen und der Energieverbrauch auch bei höheren Außentemperaturen um rund 20 Prozent gesenkt“, erzählt Walter. „Und die Abwärme aus dem Kühlsystem nutzen wir dazu, unseren 3.400 Quadratmeter großen Markt zu heizen. Es ist keine weitere Heizquelle mehr erforderlich.“
Für diese Bereiche gilt die F-Gase-VO:
1. Klimaanlagen und Wärmepumpen: Überall dort, wo Kältemittel in Klimaanlagen und Wärmepumpen verwendet werden, einschließlich der Installation, Wartung, Reparatur und Entsorgung dieser Systeme.
2. Kälte- und Gefrieranlagen: Wenn Kältemittel in gewerblichen und industriellen Kälte- und Gefrieranlagen verwendet werden, wie beispielsweise in Supermärkten, Lagerhallen, Restaurants oder im Einzelhandel.
3. Brandschutz: Die Verordnung regelt den Einsatz von F-Gasen in Feuerlöschsystemen und Brandschutzanlagen, um Brände zu bekämpfen und Personen zu schützen.
4. Lösungsmittel: F-Gase kommen als Lösungsmittel zum Einsatz. Beispielsweise in bestimmten industriellen Prozessen, wie in der Elektronikfertigung oder der Reinigung von Bauteilen.
5. Schäume: Wenn F-Gase als Treibmittel oder Schaumbildner in der Herstellung von Schaumstoffen verwendet werden, beispielsweise in der Bauindustrie oder der Verpackungsbranche.
6. Hochspannungsschaltanlagen: Die Verordnung betrifft außerdem den Einsatz von F-Gasen in Hochspannungs- und Niederspannungsschaltanlagen oder Trafostationen, um elektrische Lichtbögen zu löschen und die Sicherheit des Stromnetzes zu gewährleisten.
Was müssen Betreiber von Kälteanlagen durch die F-Gase-VO beachten?
Zertifizierung: Betreiber von Kälteanlagen müssen sicherstellen, dass Personal oder Auftragnehmer über die erforderliche Qualifikation und Schulung verfügen, um mit F-Gasen umzugehen. Dies erfordert in der Regel den Abschluss eines anerkannten Zertifizierungsprogramms oder einer Fachausbildung.
Überwachung: Die Verordnung schreibt vor, dass Betreiber von Kälteanlagen regelmäßig Dichtheitsprüfungen durchführen müssen, um den Verlust von F-Gasen durch Lecks zu minimieren. Die Häufigkeit der Überprüfungen hängt von der Größe und dem Kältemitteltyp der Anlage ab.
Dokumentation: Betreiber von Kälteanlagen müssen eine genaue Aufzeichnung über den Einsatz und Verlust von F-Gasen führen. Dies beinhaltet Informationen wie Art und Menge der verwendeten F-Gase, Wartungs- und Reparaturprotokolle sowie Daten zu Leckdichtheitsprüfungen.
Rückgewinnung und Entsorgung: Betreiber von Kälteanlagen sind verpflichtet, F-Gase ordnungsgemäß zurückzugewinnen und zu entsorgen, um ihre Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Die Verordnung legt fest, dass F-Gase vorzugsweise recycelt oder vernichtet werden sollten.
Mengenbegrenzungen: Außerdem enthält die F-Gase-Verordnung Vorgaben zur schrittweisen Reduzierung der Menge an F-Gasen, die in Verkehr gebracht werden dürfen. Betreiber von Kälteanlagen sollten sicherstellen, dass sie die zulässigen Mengen nicht überschreiten und nach klimafreundlichen Alternativen mit geringerem Treibhauspotenzial (GWP) suchen.
