Entwicklung und exemplarische Anwendung von Methoden zur energetischen Bewertung von Kälteanlagen im laufenden Betrieb

Die Energieeffizienz von Kälte- und Klimaanlagen hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab, die sich auch noch gegenseitig beeinflussen können.

Die wichtigsten sind:
  • Komponenten (Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Rohrleitungen etc.),
  • Prozessführung,
  • Nutz- und Umgebungstemperaturen,
  • Kältemittel und
  • Steuer- und Regelsysteme.
Ein energieeffizienter Betrieb stellt sich bei Verwendung effizienter Komponenten nicht automatisch ein. Er resultiert aus einer Kombination von optimalen Komponenten und deren Zusammenspiel. Das Verhältnis von (elektrischem) Aufwand zu thermischem Nutzen muss kontinuierlich auf ein Minimum geregelt werden.

Während die Messung der elektrischen Leistungsaufnahme einer Kältemaschine relativ leicht möglich ist, kann die bereitgestellte Kälteleistung (dem Kühlgut oder -raum entzogener Wärmestrom) nicht ohne Weiteres bestimmt werden. Noch schwieriger ist die Bestimmung kumulierter Werte, d. h. der über einen längeren Zeitraum insgesamt erzeugten Kälteenergie. Hierbei müssen zusätzliche dynamische Effekte (z. B. Ein- und Ausschaltvorgänge) berücksichtigt werden.

Hinzu kommt, dass nicht nur die Kälteerzeugung effizient sein muss, sondern ebenso die sogenannte „Kälteverteilung“ z. B. in Kaltwasser-Rohrnetzen oder Kaltluft-Verteilsystemen. Es ist also erforderlich, bezogen auf die jeweilige Systemgrenze, energetische Betrachtungen anzustellen und Kriterien für eine Gesamtbewertung zu entwickeln.

Eine standardisierte Methodik für ein systematisches Energie-Monitoring und darauf aufbauendes Energie-Benchmarking von Kälteanlagen und kältetechnischen Anlagensystemen im laufenden Betrieb ist bisher nicht bekannt. Es ist lediglich üblich, mehr oder weniger optimierte Komponenten und Systeme verschiedener Hersteller miteinander zu betreiben, wobei regelungstechnische Strategien für das Erreichen einer System- oder Gebäude-Effizienz nicht ohne Weiteres festgelegt werden können.

Daher soll eine standardisierte Methode zur Bewertung der Energie- und Leistungseffizienz von Kälteanlagen im laufenden Betrieb entwickelt und an verschiedenen Pilotanwendungen in der Praxis erprobt werden. Ein wesentliches Ziel dabei ist die Effizienzbeurteilung und deren Vergleich bei verschiedenen Nutztemperaturen und in verschiedenen Anwendungsbereichen.

 

Projektträger:
Jülich (PtJ), Umwelt, Klimaschutz
(UMW 3)

 
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