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Eine Kühleinheit (Produktion und Verteilung) oder KM ist oft ein relativ komplexes System, dessen Optimierung von mehreren Parametern abhängt.

Im Allgemeinen hängen Einsparungen mit dem Alter der Anlage (Motorklasse, Kompressortyp), der Kompressorsteuerung, der Art des Kältemittels usw. zusammen.

Auch die Anforderungen der Verbraucher sind wichtig, da der Verbrauch geringer ist, wenn die Ausgangstemperatur der kalten Flüssigkeit höher ist und der Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklaufrohr ausreichend gross ist.

Darüber hinaus hat die Frage, ob die auf der Kondensatorseite erzeugte Wärme zurückgewonnen werden kann oder nicht, Auswirkungen auf die Leistung der Kühleinheit und die Wahl der besten Lösung (Freikühlung oder schwimmende Wärmepumpe).

Das jährliche Kühlbedarfsprofil wirkt sich ebenfalls auf die Leistung und Optimierungen aus.

Diese Faktoren werden in den unten vorgeschlagenen Ansätzen und Analysen berücksichtigt.

Die Strategie und die Schritte der Analyse sind wie folgt:

  • Zunächst werden gezielte Messungen durchgeführt, um den Kühlbedarf und die Leistung der vorhandenen Anlagen zu ermitteln.
  • Als Nächstes schätzen wir die theoretische optimale Leistung der vorhandenen Maschine (basierend auf den Herstellerangaben), die Differenz zwischen dieser und der tatsächlichen Leistung sowie die potenziellen Einsparungen durch den Erhalt der aktuellen Kompressoren = Einsparpotenzial 1.
  • Gleichzeitig wird das Anforderungsprofil an Lieferanten verschickt, um die besten Optionen für die Erneuerung der CU zu erhalten. Anschliessend werden die mit dieser neuen Lösung erzielten Einsparungen berechnet = potenzielle Einsparungen 2.
  • Si la différence entre les potentiels d'économies dépasse 20% le remplacement du groupe est à envisager Les grandeurs mesurées sont reportées dans un fichier Excel de travail qui, au travers des différents onglets, permet de réaliser les calculs et analyses.

Die gemessenen Werte werden in die Excel-Arbeitsmappe eingegeben (s. vorheriger Abschnitt). Sie ermöglicht die Berechnungen und Analysen mithilfe verschiedener Registerkarten.

Der erste Schritt besteht darin, aktuelle Daten zu erheben. Dazu werden die Vor- und Rücklauftemperaturen der kalten Flüssigkeit am Verdampfer, die Durchflussmenge und die elektrische Leistung gemessen. Diese Werte werden während einer repräsentativen Woche im Sommer stündlich aufgezeichnet. Anschliessend wird der Kühlbedarf ermittelt und die aktuelle Leistung im Sommer bestimmt. Zusätzliche Messungen in anderen Jahreszeiten oder andere Informationen werden verwendet, um das jährliche Bedarfsprofil und die Leistung über das Jahr hinweg zu verfeinern.

Aus den Messwerten wird dann die Kühlleistung anhand der folgenden Formel ermittelt:

Pfrigo = ρ × Qv × Cp × ΔT [kW]

wobei: ρ die Dichte in [kg/m³] ist, Qv der Volumenstrom in [m³/s] ist, Cp die spezifische Wärmekapazität [kJ/kg.K] ist, ΔT die Temperaturdifferenz [K] ist

Mit der heruntergeladenen Excel-Arbeitsdatei können Sie:

  • Bestimmen Sie die Eigenschaften der Flüssigkeit. (s. Detail Nr. 1)
  • Bestimmen Sie das wöchentliche Bedarfsprofil im Sommer und die Durchschnittswerte durch Messung. (siehe Detail Nr. 2) (s. Detail Nr. 2)

Dies liefert ein Profil der tatsächlichen Bedürfnisse im Sommer.

Die jährliche Leistung wird dann auf der Grundlage von:

  • entweder Messungen für den Sommer, die in allen Jahreszeiten wiederholt werden
  • entweder über eine Schätzung der verschiedenen saisonalen Anforderungen, ausgedrückt als Prozentsatz der Sommeranforderungen

Die Leistung von Kältemaschinen wird anhand der folgenden Parameter angegeben:

  • Der EER (Energy Efficiency Ratio) ist ein Wert, der die Leistung einer Kühleinheit bei einer bestimmten Aussentemperatur angibt. Ein EER von 3 bedeutet beispielsweise, dass die Maschine pro 1 kW zugeführter elektrischer Energie 3 kW Kühlleistung erzeugen kann.

    Die Formel zur Berechnung des EER lautet wie folgt (die aktive elektrische Leistung wird gleichzeitig mit den anderen Variablen gemessen):

    EER = (ρ × Qv × Cp × ΔT) [kW] / Pelec [kW]
    wobei: ρ die Dichte in [kg/m³] ist, Qv der Volumenstrom in [m³/s] ist, Cp die spezifische Wärmekapazität [kJ/kg.K] ist, ΔT die Temperaturdifferenz [K] ist

  • Der SEPR (Seasonal Energy Performance Ratio) ist ein Durchschnittswert der EERs über das Jahr.

    Eine vereinfachte Methode zur Berechnung dieses Wertes besteht darin, vier EERs zu verwenden, die jeweils einer Aussentemperatur entsprechen, die für den Betrieb des Kältemaschine in verschiedenen Jahreszeiten repräsentativ ist (zu definieren entsprechend dem Standort und dem Betriebsmodus der Kältemaschine). Der SEPR kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:

    SEPR = a × EER(été) + b × EER(automne) + c × EER(hiver) + d × EER(printemps)

    wobei a, b, c und d die Prozentsätze sind, die die Betriebszeit der Kühleinheit für jede Jahreszeit darstellen.

Verwenden Sie die Registerkarte Detail Nr. 3 der Excel-Datei, um den aktuellen Sommer-EER des KM zu ermitteln, basierend auf den Messwerten und dem SEPR des KM, der auf den Messungen jeder Saison oder auf den Sommermessungen und einer Schätzung des Bedarfs in anderen Jahreszeiten basiert (ausgedrückt als Prozentsatz des Sommerbedarfs).

Ersatz oder Nicht-Ersatz des KM:

1. Betriebszustand

Aus den gemessenen Grössen konnten die EER und der SEPR für die tatsächlichen Betriebsbedingungen ermittelt werden.

Anhand der vom aktuellen Gerätehersteller angegebenen Eigenschaften lassen sich die theoretischen EER- und SEPR-Werte für die Referenztemperaturen bestimmen.

Die gemessenen Leistungen können dann auf die Referenztemperaturen bezogen und mit den theoretischen Werten verglichen werden. Auf diese Weise lässt sich der Leistungsabfall der Maschine bestimmen (Kompressionsleckagen, Verschmutzung der Wärmetauscher, Leistungsabfall des Expansionsventils usw.).

2. Aktuelles Kältemittel

Anforderungen an Kältemittel

Bei der Beurteilung der Relevanz des Austauschs einer bestehenden Kälteanlage kann die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an Kältemittel zur Entscheidungsfindung beitragen. Die Bedingungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Ozonschädigende Kältemittel Beispiele Marketing Nachfüllen Änderung 2030
FCKW Fluorchlorkohlenwasserstoffe, vollständig halogeniert R-11; R-12;
R-13; R-13-B1;
R-502 		verboten
(ODP > 0,0005) 		verboten
(ODP > 0,0005) 		nicht vorgesehen
HFCKW (teilweise halogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe) R-22; R-401A (MP39);
R-402B (HP81); R-402A (HP80)
R-408A (FX-10); R-409A (FX-56) 		verboten
(ODP > 0,0005) 		verboten
(ODP > 0,0005) 		nicht vorgesehen
HCFO (teilweise halogenierte Fluorchlorolefine) R-1233zd(E)
R-1233zd(Z)
R-1224yd(Z) 		verboten, ausser wenn ODP ≤ 0,0005 und kein Ersatzstoff bekannt + spezifische Massnahmen gegen Emissionen verboten, ausser wenn ODP ≤ 0,0005 und Anlage gemäss Ausnahme in Verkehr gebracht, wie unter 2.2 Absatz 6 beschrieben. nicht vorgesehen
Inverkehrbringen von ortsfesten Anlagen (Gebäudekühlung) Nachfüllen bestehender ortsfester Anlagen
In der Luft stabile Kältemittel Beispiele Vorschrift gilt ab 2025 Voraussichtliche Änderungen ab 2027 Nachfüllen mit neuem Kältemittel Nachfüllen mit regeneriertem Kältemittel Geplante Änderungen ab 2030 Voraussichtliche Änderungen ab 2032
FKW / HFKW (vollständig oder teilweise halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe) R-455A GWP ≤ 2100:
Verboten, wenn Q > 400 kW
Einschränkungen, wenn Q ≤ 400 kW 		GWP < 750:
Q ≤ 12 kW or > 200 KW: verboten
andere Fälle: siehe Übersichtstabelle 		Zulässig Zulässig Keine Änderung vorgesehen GWP < 750:
Zulässig
R-513A
R-515B
R-134a GWP > 750:
verboten 		GWP ≥ 750:
Nachfüllen mit neuem Kältemittel nicht zulässig
R-407C
R-407F
R-410A
R-448A
R-449A
R-452A GWP > 2100: verboten
R-404A GWP ≥ 2500: verboten verboten Verboten Zulässig Nachfüllen nicht zulässig, unabhängig von der Herkunft Nachfüllen nicht zulässig, unabhängig von der Herkunft

Einzelheiten zu den gesetzlichen Anforderungen finden Sie beispielsweise in Anhang 2.10 der ChemRRV zu Einzelheiten der rechtlichen Anforderungen. Eine grafische Zusammenfassung der Anforderungen nach Anwendungsbereich (Gebäude, Prozesse usw.) ist ebenfalls verfügbar.

Eine Liste der wichtigsten Kältemittel steht mit Angabe ihrer jeweiligen GWP-Werte und gewissen Bestimmungen der ChemRRV ebenfalls zur Einsichtnahme bereit.

Weitere Informationen und aktuelle Neuigkeiten finden Sie auf der Website des BAFU zum Thema Kältemittel. .

Ergänzende Links

Wenn die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen für Kältemittel keinen Austausch der aktuellen Kühleinheit erfordert, können verschiedene Optimierungsmassnahmen analysiert werden.

Die Registerkarte Details Nr. 4 in der Excel-Arbeitsdatei zeigt die folgenden Optimierungsmöglichkeiten an:

  • Kompressorsteuerung
  • Elektronischer Druckregler
  • Anstieg der Starttemperatur
  • Überprüfen Sie den Temperaturunterschied zwischen Hin- und Rückfahrt.
  • Verwendung von schwimmendem HP

Mit den Investitionen und Gewinnen, die mit diesen Massnahmen für die derzeitige KM verbunden sind, haben wir eine erste Option: Optimierung der derzeitigen KM.

Diese Option wird mit den Ergebnissen der Option 2 verglichen: Austausch der KM, die unten vorgestellt wird.

Für Option 2, „Optimierung durch Austausch des aktuellen KM“, besteht die beste Lösung darin, das Anforderungsprofil an verschiedene Lieferanten zu senden – d.h. das in Detail Nr. 2 aufgezeichnete Sommerprofil und die Jahresdaten aus Detail Nr. 3.

Bei der Auswahl des Kältemittels für die neue Kühleinheit können einige Faustregeln angewendet werden.:

  • Für kleine bis mittelgrosse Maschinen < 300 kW werden in der Regel folgende Flüssigkeiten gewählt:
    • Propan, wenn die KM im Freien steht
    • CO2, wenn Wärmerückgewinnung priorisiert wird
  • für grosse Maschinen:
    • NH3 macht Sinn

Wir werden natürlich mit dem Lieferanten sprechen, um die beste Lösung zu finden.

Sobald die Lieferantendaten verfügbar sind, werden auch die neuen Jahresleistungszahlen vorliegen, und es wird dann möglich sein, die mit Option 2 verbundenen Einsparungen zu berechnen, sowohl in Bezug auf die aktuelle Leistung als auch in Bezug auf die Optimierungen des aktuellen KM (Einsparungsoption 1).

Entscheidung

Usuellement, si la différence dans les économies entre les options 1 et 2 dépasse 20%, le remplacement du groupe est à envisager.

Bestimmte Merkmale oder Möglichkeiten können die Form und Leistungsfähigkeit der neuen Kreditgenossenschaft beeinflussen. Dazu gehören:

  • Möglichkeit der Rückgewinnung der von der KM abgegebenen Wärme
  • Mögliche Nutzung von Freikühlung
  • Verteilungs- und Hilfsoptimierungen

Wärmerückgewinnung versus freie Kühlung

Beide Massnahmen führen zu Einsparungen. Die beste Option hängt von der Situation und den Anforderungen an Heizung und Kühlung ab.

Bei der freien Kühlung wird in kalten Perioden Aussenluft genutzt, um das Kaltwassersystem mithilfe eines Luftkühlers direkt zu kühlen. Das bedeutet, dass der Kompressor in der Kühleinheit nicht laufen muss.

Die Phasen der Studie sind wie folgt:

  • Legen Sie die erforderliche Temperatur des Kühlnetzes fest und prüfen Sie, ob diese Temperatur bei der Aussentemperatur erreicht werden kann: Erforderliche Temperatur ≥ Aussentemperatur FC + 3 °C Pinch
  • Legen Sie die Anzahl der Stunden für den freien Kühlbetrieb über ein Jahr fest.

Anhand dieser Daten lassen sich die potenziellen Energieeinsparungen bei KM abschätzen.

Bei der Wärmerückgewinnung wird die am Kondensator der Kühleinheit abgegebene Energie zurückgewonnen und für die Heizung oder die Warmwasserbereitung genutzt. Bei der freien Kühlung in der kalten Jahreszeit schränkt die Tatsache, dass der Kompressor nicht läuft, die Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung natürlich ein.

Die zu stellenden Fragen lauten wie folgt:

  • Brauchen wir Wärme?
  • Welche Temperatureinstellung sollte verwendet werden?
  • Wann und zu welcher Jahreszeit benötigen wir Heizung?
  • Wie viel Wärme wird benötigt?

Anhand dieser Daten lässt sich das Potenzial für thermische Energieeinsparungen abschätzen.

Schätzung der mit freier Kühlung verbundenen Gewinne

In Detail Nr. 6 können Standortdaten und monatliche freie Kühlungsstunden integriert werden. Das Blatt ermittelt dann die damit verbundenen Stromeinsparungen. Je höher die Vorlauftemperatur des gekühlten Wassers ist, desto grösser ist natürlich der Effekt der freien Kühlung.

Schätzung der mit der Wärmerückgewinnung verbundenen Einsparungen an thermischer Energie

In Detail Nr. 5 ist es möglich, den monatlichen Kühlbedarf als Prozentsatz des Sommerbedarfs zu integrieren und gleichzeitig den monatlichen Heizbedarf einzugeben. In Detail Nr. 7 wird die Gleichzeitigkeit von Wärmebedarf und rückgewinnbarer Wärme eingeführt und die rückgewinnbare Energie berechnet.

Vergleich der Auswirkungen der beiden Massnahmen

Durch Eingabe der Kosten für Strom und Gas (oder Heizöl) vergleicht Detail Nr. 8 die Einsparungen an Energie, Geld und CO2-Emissionen. So lässt sich die beste Option auswählen.

Im Vertrieb oder für Verbraucher lassen sich erhebliche Einsparungen erzielen.

Wir haben bereits zuvor gesehen, wie wichtig der Start-T-Wert und die T-Differenz zwischen Hin- und Rückfahrt sind.

Rohrisolierung

Es ist zu beachten, dass es wichtig ist, dass kalte Netzwerke gut isoliert sind, um Wärmeverluste zu begrenzen und Kondensation zu verhindern, die zur Oxidation von Rohren und Anlagen führt.

Daher muss besonders auf den Zustand der Isolierung geachtet werden. Beschädigte Teile müssen ersetzt werden.

Primäre und sekundäre Pumpen

  • Überprüfen Sie, ob die Pumpen die richtige Grösse haben und ob ihre Betriebsparameter korrekt sind. Beachten Sie, dass bei einer Pumpensteuerung im Primärkreislauf auch der Sekundärkreislauf gesteuert werden muss. Die Einstellungen müssen in Übereinstimmung mit den Sollwerten festgelegt werden.
  • Überprüfen Sie, ob die Durchflussmenge des Sekundärkreislaufs geringer ist als die des Primärkreislaufs. Ist dies nicht der Fall, kommt es wahrscheinlich zu einer Vermischung zwischen Vor- und Rücklauf, was zu einem Anstieg der Vorlauftemperatur führt. Die Durchflussmenge des Sekundärkreislaufs muss reduziert werden.
  • Bei schwankendem Kühlbedarf empfiehlt sich die Installation von Frequenzumrichtern an den Pumpen. Dadurch können die Pumpen je nach Bedarf angepasst werden, wodurch die Durchflussmenge und somit der Stromverbrauch der Pumpen reduziert wird.
  • Analysieren Sie die Ventile an den Kühlaggregaten. Bei Drehzahlschwankungen müssen die 3-Wege-Ventile durch 2-Wege-Ventile ersetzt werden, mit denen die Durchflussmenge je nach Bedarf angepasst werden kann.

_KA-01a Monitoring MON v1.0

_KA-03a Monitoring MON v1.0

_KA-03b Monitoring MON v1.0

_KA-03c Monitoring MON v1.0

_KA-04a Monitoring MON v1.0

_KA-04b Monitoring MON v1.0

_KA-04c Monitoring MON v1.0

_KA-05a Monitoring MON v1.0

Ersatz von Klimaanlagen bis 12 kW in Räumen, die nicht zu Wohnzwecken genutzt werden – KA-01a

Ersatz von Klimaanlagen bis 12 kW in Räumen, die nicht zu Wohnzwecken genutzt werden – KA-01a

Ersatz von Kühlgeräten KA-02

Ersatz von Kühlgeräten bis zu 250 kW KA-02a

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Reinigung von Kondensatoren und Luftkühlern KA-03a

Einstellung der minimalen Kondensationstemperatur KA-03a

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Optimierung des Betriebs von Kälteanlagen durch Optimierung der Verdampfungstemperatur KA-04

Reinigung des Luftkühlers KA-04a

Anpassung der Betriebstemperatur KA-04b

Überhitzungskonfiguration KA-04c

Optimierung des Betriebs von Kälteanlagen KA-05

Reduzierung der Betriebszeit KA-05a