Fallstudie: Überschätzte Leistung von CO2 Gaskühlern

CO₂ Gaskühler werden immer beliebter, und das aus gutem Grund. Da HFKW-Kältemittel aufgrund ihres hohen Treibhauspotenzials (GWP) auf dem Wärmetauschermarkt schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden, wird das Kältemittel R-744 (CO₂ ) zu einer ernsthaften Alternative, um den durch die halogenierten Kohlenstoffe in HFKW-Kältemitteln verursachten Treibhauseffekt zu beseitigen. Darüber hinaus ist R-744 ein ungiftiges, nicht brennbares und natürliches Kältemittel.

Bei dem Wettlauf um die Einführung umweltfreundlicher Technologien dürfen wir jedoch nicht vergessen, wie wichtig es ist, dass Planer und Systementwickler Zugang zu zuverlässigen Daten über die Leistungsfähigkeit von Systemen in der Praxis haben, damit diese erfolgreich geplant und installiert werden und wie angegeben funktionieren. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Ruf der Technologie (und derjenigen, die sie spezifizieren, entwerfen und installieren) zu Unrecht geschädigt werden, wenn vermeintlich nachhaltige Systeme nicht wie erwartet funktionieren.

Abweichungen zwischen der behaupteten und der tatsächlichen Leistung verursachen große Probleme. Daher wurde untersucht, wie sich eine Überschätzung der Leistung des CO₂ Gaskühlers auf die Effizienz der Kälteanlage auswirkt, insbesondere auf den jährlichen Stromverbrauch des Systems und die damit verbundenen Kosten. Es wurden Simulationen durchgeführt, um die Effizienz des thermodynamischen Kreislaufs zu schätzen, wobei einige theoretische und empirische Regeln mit der thermischen Nennleistung des CO₂ Gaskühlers verknüpft wurden. Der Vergleich wurde zwischen einem zertifizierten CO₂ Gaskühler (Fallstudie 1) und einem nicht zertifizierten CO₂ Gaskühler (Fallstudie 2) durchgeführt. Die wichtigsten Annahmen für die Simulationen waren:

• Zwei Temperaturstufen:
  • Mittlere Temperatur (MT): Tevap, MT = -8 °C; Qevap, MT = 250 kW
  • Niedrige Temperatur (LT): Tevap, LT = -30 °C; Qevap, LT = 100 kW
• Auslegung der Umgebungstemperatur: 35°C
• Maximaler Betriebsdruck: 95 bar
• Auslegungsleistung des Gaskühlers (SC20) = 490 kW
• Spezifische Stromkosten: 0,25 €/kWh.

Fallstudie 1: Zertifizierter CO₂ Gaskühler

Die Simulation wurde an einer zertifizierten Anlage mit einer Auslegungskapazität durchgeführt, die der tatsächlichen Leistung des CO₂ Gaskühlers entspricht. Die folgenden Ergebnisse wurden erzielt:

Fallstudie 2: Unzertifizierter CO₂ Gaskühler

Die zweite Simulation bezieht sich auf einen nicht zertifizierten CO₂ Gaskühler, dessen Auslegungsleistung höher ist als die tatsächliche Leistung. In diesem Fall wendete der nicht zertifizierte Hersteller einen Überdimensionierungskoeffizienten von 25 % an, was zu einer tatsächlichen Wärmeleistung führte, die niedriger war als die angegebene.

In diesem Fall musste der Kompressor die fehlende Kapazität des Gaskühlers kompensieren, um den Nutzeffekt an den Verdampfern wie erwartet zu erhalten. Außerdem liegt der maximale Druck, den das System im Auslegungszustand erreicht, bei über 99 bar und damit mehr als 4 bar über dem maximalen Auslegungsdruck.

Auch wenn der Unterschied zwischen den beiden Simulationen unbedeutend erscheinen mag, ist die Auswirkung auf den Jahresverbrauch und damit auf die Kosten absolut nicht zu vernachlässigen:

Die jährlichen Mehrkosten eines Gaskühlers mit einer um 25 % geringeren Kapazität als erwartet belaufen sich daher auf etwa 15 600 €, was über eine 10-jährige Lebensdauer 156 000 € ergibt. Je größer die Diskrepanz zwischen der angegebenen und der tatsächlichen Gaskühlerkapazität ist, desto größer sind die Auswirkungen auf den Energieverbrauch der Anlage. Wenn es um langfristige Kosten und Nachhaltigkeit geht, liegen die Vorteile der Wahl von Produkten mit Eurovent Certified Performance auf der Hand.

Um zertifizierte Gaskühler zu finden, besuchen Sie bitte www.eurovent-certification.com

Für weitere Informationen über das ECP-Wärmetauscherprogramm wenden Sie sich bitte an Japhet HABIMANA unter j.habimana@eurovent-certification.com.