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Disclaimer: Das Sicherheitstool und der energetische Vergleich dienen dem Vergleich einer Kälteanlage mit Propan oder CO2 als Kältemittel hinsichtlich verschiedener Aspekte. Mit ihnen können erste Überlegungen und Abschätzungen zu einer neu geplanten Anlage gemacht werden. Jedoch sind beide Tools KEINE Auslegungstools! Für Laien ist es ratsam zuerst die Kapitel zu den Kältemitteln CO2 und Propan dieser Website zu besuchen, um die Begrifflichkeiten in den Tools nachvollziehen zu können.
Sicherheitstechnische & rechtliche Aspekte bei den Kältemitteln Propan oder CO2
Theoretische Berechnung der Kältekreisläufe mit Propan bzw. CO2 als Kältemittel
Das Sicherheitstool stellt sicherheitstechnische und rechtliche Aspekte bei Verwendung der Kältemittel Propan oder CO2 tabellarisch zum Vergleich dar. Hier können bereits entscheidende Randbedingungen für den Bau einer Anlage überlegt werden. In einer Vorauswahl werden Ihnen Folgende Kältemittelmaschinentypen begegnen:
Monosplit: Eine Monosplit-Anlage ist ein Klimagerät, welches aus genau einem Innen- und einem Außengerät besteht. Sie wird als Teilklimaanlage für die Klimatisierung einzelner Räume eingesetzt – in den vorliegenden Anwendungsfällen ein Schlafzimmer sowie ein Serverraum. Die Außen- und Inneneinheit sind über Rohrleitungen miteinander verbunden, wobei die Wärmeabgabe, die Verdichtung und Entspannung des Kältemittels im Außengerät vorgenommen wird. Die Inneneinheit beinhaltet meistens als direkte Anlage nur den Verdampfer zur Aufnahme von Wärme. Für das sicherheitstechnische Tool ist der Installationsort sowie die Größe des zu klimatisierenden Raumes erforderlich, weshalb diese Angaben nach der automatischen Vorauswahl (Betreibereinstellung) an die realen Bedingungen angepasst werden sollten. [8]
VRF-System – Bürogebäudeklimatisierung: Ein „VRF-Multisplitsystem“ (engl. „Variable Refrigerant Flow“, kurz „VRF-System“) kann ebenfalls als Splitklimagerät eingeordnet werden, wobei VRF-Systeme über mehr als eine Außen- bzw. Inneneinheit verfügen. Das VRF-System ist mit einem breiten Leistungsspektrum in der Teilklimatisierung vielfältig einsetzbar. Das vorliegende Szenario ist für die Klimatisierung eines Bürogebäudes vorgesehen. [8]
Kaltwassersatz im Freien: Eine weitere typische Kälteanlage in der praktischen Anwendung stellt der Kaltwassersatz dar. Diese Kältemaschine kühlt erwärmte Kühlflüssigkeiten, meistens Kühlwasser, runter und stellt somit durchgängig Kaltwasser für die Klimatisierung von großen Gebäuden und Maschinen zur Verfügung. Das charakteristische Merkmal eines Kaltwassersatzes ist die kompakte Bauweise aller kältetechnischer Komponenten in einem Gehäuse. Die Kühlung erfolgt bei der im Freien aufgestellten Anlage durch Umgebungsluft. In dem Sicherheitstool kann die Klimatisierung eines Hotels bzw. eines Supermarktes als typisches Anwendungsbeispiel ausgewählt werden. [8]
Wärmepumpe im Gebäude: Bei der Wärmepumpe handelt es sich wie bei den bereits vorgestellten Kältemaschinen um eine Wärmekraftmaschine, die Umgebungswärme auf ein höheres Temperaturniveau hebt, um einen Raum oder Gebäude zu beheizen. In den vorliegenden Beispielszenarien handelt es sich um eine Wärmepumpe in einer Produktionsanlage bzw. einem Mehrfamilienhaus zur Bereitstellung von Warmwasser (60 °C Vorlauftemperatur). [8]
Der energetische Vergleich führt eine theoretische Berechnung der Kältekreisläufe mit Propan bzw. CO2 als Kältemittel durch. Die Berechnung beinhaltet für beide Kreisläufe Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil und Verdampfer.
Die im Schema dargestellten Solekreisläufe haben nur Auswirkung auf die Temperaturdifferenzen zwischen Verdampfungs- bzw. Verflüssigungstemperatur und Temperatur des Kühlraums bzw. der Umgebung. Bei Bedarf können diese Differenzen im Tool angepasst werden. Folgenden Annahmen werden zur Berechnung getroffen: Der isentrope Wirkungsgrad des Verdichters beträgt 1.
Des Weiteren sind keine Druckverluste in den Rohrleitungen, sowie im Ventil berücksichtig. Die Überhitzung des Verdampfers liegt bei 10 K.
Die Hochschule Ruhr West ist eine im Jahr 2009 gegründete staatliche Hochschule mit Standorten in den Städten Mülheim an der Ruhr und Bottrop. Vor allem das Leitthema „Energie- und Ressourcen“ wird in den verschiedensten Fachbereichen aufgegriffen, um gemeinsam an einem zukunftsfähigen Energiesystem mitzuarbeiten.
Viele Lösungsansätze verlangen eine fächer- und disziplinübergreifende Herangehensweise, weshalb vor allem im Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft die vielfältigen technischen und wirtschaftlichen Kompetenzen sowie Erfahrungen der Mitarbeitenden gebündelt werden.
Die inhaltliche Erarbeitung des Projektes PuCO2 erfolgte durch das Projektteam „Kältetechnik“ unter der Leitung von Frau Prof. Dr.-Ing. Sylvia Schädlich an der Hochschule Ruhr West.
