Peik
Peik
  • Menu
Peik

Blog image

Solltemperatur der Kälteerzeugung richtig einstellen

03.12.2019 | Solltemperatur der Kälteerzeugung richtig einstellen | Mario Schafer 

Sowohl die Betrieb­sstun­den beste­hen­der wie auch die Instal­la­tion neuer Käl­teerzeu­gungsan­la­gen haben eine stark steigende Ten­denz. Bei kli­ma­tisierten Ver­wal­tungs­ge­bäu­den kommt es heute nicht sel­ten vor, dass der Kli­makäl­tebe­darf den Heizwärmebe­darf über­steigt. Entsprechend gross ist der Hebel bei ein­er Effizien­zsteigerung der Käl­teerzeu­gung. Dies lässt sich häu­fig durch eine Anpas­sung des Tem­per­atur­niveaus erreichen.

Als erster Schritt bei ein­er Energieop­ti­mierung ist grund­sät­zlich der Bedarf zu hin­ter­fra­gen. Ein Ver­brauch­er benötigt am wenig­sten Energie, wenn dieser nicht in Betrieb ist. Entsprechend soll zusam­men mit den Kon­sumenten der benötigte Käl­tebe­darf disku­tiert wer­den. Es stellen sich Fra­gen wie, wann ist jemand da, muss bei 30°C Aussen­tem­per­atur unbe­d­ingt in Anzug und Krawat­te gear­beit­et werden?

Betrieb­szeit­en anpassen

Der Energiebe­darf lässt sich beispiel­sweise durch die Anpas­sung der Betrieb­szeit­en der Lüf­tung (siehe auch https://www.peik.ch/blog/wie-stelle-ich-die-betriebszeiten-meiner-lueftungsanlage-ein/) reduzieren, da dadurch weniger Käl­teen­ergie für den Luftküh­ler benötigt wird.

Sobald der Fak­tor „Zeit“ opti­miert ist, kann in einem zweit­en Schritt an der Effizienz des Käl­tesys­tems gear­beit­et wer­den. Diese hängt von zahlre­ichen Fak­toren ab. Kom­pres­sortech­nolo­gie, Käl­temit­tel­wahl, Kon­struk­tion Ver­dampfer und Ver­flüs­siger Rück­kühlsys­tem sowie das Tem­per­atur­niveau sind einige davon. Eine Ken­ngrösse zur Beurteilung der Effizienz von Käl­teerzeuger bildet der Ener­gy Effi­cien­cy Ratio + (EER+). Dieser beschreibt das Ver­hält­nis der Net­to-Käl­teerzeuger­leis­tung zur Leis­tungsauf­nahme der Käl­tean­lage (siehe SIA 382/1). Je höher der EER+ ist, desto effizien­ter die Käl­teerzeu­gung. Um nun diese Effizienz zu verbessern, ohne damit aufwendi­ge Anpas­sun­gen an der Hard­ware vorzunehmen, sollte pri­or­itär das Tem­per­atur­niveau eines Käl­tesys­tems unter­sucht wer­den. Je höher dieses ist, desto weniger Energie ist für die Käl­teerzeu­gung notwendig.

Beste­hende Tem­per­a­turen anpassen

Falls die beste­hen­den Soll­tem­per­a­turen der Käl­teerzeu­gung nicht prozess­rel­e­vant sind (z.B. Ent­feuch­tung der Zuluft in Rein­räu­men), emp­fiehlt sich eine schrit­tweise Anpas­sung der Tem­per­a­turen. Unter der Voraus­set­zung ein­er Doku­men­ta­tion sämtlich­er Änderun­gen kann die Soll­tem­per­atur beispiel­sweise um 1 Kelvin erhöht wer­den. Dies führt zu ein­er Effizien­zsteigerung von ca. 4% (siehe unten­ste­hen­des Berech­nungs­beispiel). Anschliessend ist abzuk­lären, ob die Anpas­sung zu Prob­le­men führt. Treten nach ein­er gewis­sen Zeit keine uner­wün­scht­en Effek­te oder Rekla­ma­tio­nen auf, so kann die Soll­tem­per­atur weit­er angepasst wer­den. Sobald die erforder­liche Käl­teleis­tung nicht mehr erre­icht wird, ist die Tem­per­atur auf den vorheri­gen Wert zurück­zustellen. Dieses Vorge­hen kann ggf. mehrmals pro Jahr erfolgen.

Abhängigkeit zum Abgabesystem

Das Käl­te­ab­gabesys­tem bee­in­flusst die Soll­tem­per­atur der Käl­teerzeu­gung mass­ge­blich. So sind zur Käl­te­ab­gabe mit gross­flächi­gen Abgabesys­te­men prinzip­iell höhere Pumpenkalt­wassertem­per­a­turen möglich, als bei kleineren. Entsprechend ist bere­its bei der Pla­nung neuer Anla­gen ein Augen­merk auf das Abgabesys­tem zu leg­en. Bei beste­hen­den Anla­gen ist stets darauf zu acht­en, dass die Abgabesys­teme wed­er ver­schmutzt noch zugestellt sind. Dies gilt sowohl für die Ver­dampfer- (Käl­te­ab­gabe) wie auch für die Ver­flüs­siger­seite (Rück­küh­lung). So ist zur Leis­tungser­bringung bei einem vereis­ten Ver­dampfer in ein­er Küh­lzelle eine tief­eres Tem­per­atur­niveau (T0) erforder­lich als bei einem sauberen. Bei einem ver­schmutzten Rück­küh­ler muss die Käl­temas­chine zur Abgabe der Wärmeleis­tung das Käl­temit­tel auf ein höheres Tem­per­atur­niveau (Tc) kom­prim­ieren. Bei­de Fälle führen zu ein­er Effizienz­min­derung. Die physikalis­che Grund­lage dazu wird durch die Carnot-Leis­tungszahl beschrieben. Inter­essieren Sie sich für eine pro­fes­sionelle Unter­suchung Ihrer Käl­teerzeu­gung, dann melden Sie sich bei PEIK und vere­in­baren einen Ter­min mit einem Energieberater.

Der fol­gende Abschnitt richtet sich an die physikalisch und tech­nisch inter­essierte Leserschaft:

Carnot-Leis­tungszahl und reale Leis­tungszahl ein­er Kältemaschine

Der ide­ale Käl­teprozess nach Carnot ist abso­lut ver­lust­frei und dadurch ein rein the­o­retis­ch­er Prozess. Er beschreibt die physikalisch max­i­mal mögliche Leis­tungszahl ein­er Käl­temas­chine und lässt sich anhand der Ver­damp­fungs- und Ver­flüs­si­gung­stem­per­atur berech­nen. Für Käl­temaschi­nen gilt:

Die reale Leis­tungszahl der Käl­temas­chine lässt sich anschliessend aus dem Güte­grad berechnen:

Beispiel­srech­nung Effizien­zsteigerung durch Reduk­tion der Kaltwassertemperatur

Fol­gen­des Beispiel zeigt auf, wie sich die Reduk­tion der Kalt­wassertem­per­atur auf die Effizienz der Käl­temas­chine auswirkt.

Eine beste­hende Käl­temas­chine mit einem Güte­grad von 60% pro­duziert zur Kli­ma­tisierung von Büroräu­men Pumpenkalt­wass­er. Die dafür erforder­liche Ver­damp­fung­stem­per­atur im Käl­temit­telkreis beträgt 12°C. Die Tem­per­atur im Käl­temit­telkreis auf der Ver­flüs­siger­seite beträgt in diesem Leis­tungspunkt 40°C (gegeben durch die Rück­küh­lung und die Aussenkon­di­tio­nen). Wie verän­dert sich die Effizienz der Käl­teerzeu­gung, wenn das Tem­per­atur­niveau des Pumpenkalt­wassers um 1 Kelvin ange­hoben wird?

Die Erhöhung der Kalt­wassertem­per­atur um 1 Kelvin führt in dem Beispiel zu ein­er Effizien­zsteigerung von 4%.

Author
Mario Schafer
Quellen
Foto: shutterstock
hands_icon
Beratung anfordern