Zukunftssichere lösungen mit propan in der kälte klima- oder heizungstechnik

Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 1

„Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik

7. ZVKKW-Supermarkt-Symposium / 21.4.2016

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Agenda

• Wie verändert sich der Lebensmitteleinzelhandel?

• F Gas VO; resultierende Veränderungen & Herausforderungen der Hersteller

• Emerson Produkte und Lösungen für Verwendung von Propan im Kältemittelkreislauf

• Praxisbeispiele in der Anwendung


Wie verändert sich der Lebensmitteleinzelhandel?


Kundensicht ?

R134a

R404A

R290

R744


Video ... „Zukunftsichere Lösungen“?

• Quelle: youtube Antilope bringt Mountainbiker zu Fall.avi

Mountain Biker gets taken out by BUCK - CRAZY Footage - Only in Africa.avi

Antilope bringt Mountainbiker zu Fall.avi


F-Gas Verordnung: Reduktion HFC & beschränkte Anwendungen

Ref: http://ec.europa.eu/clima/policies/f-gas/legislation/index_en.htm

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

93%

Januar 2021:

HFC Report

Januar 2023: Review

Auswirkungen F-Gas-

Verordnung

63%

45%

31%

24%

21%

Januar 2015:

Anwendbar

-keit & außer

Kraft setzen

842/2006

Juli 2017: Report

Annex III:

Multipack Report

PD Methode

Haushalts-

kühl-schränke

GWP > 150

Januar 2022

• Multipacks >40kW

GWP > 150

• Sekundärsysteme

(Kaskade)

GWP < 1500)

• Gewerbliche

Kühlschränke &

Froster

(hermetisch dicht)

GWP > 2500

Januar 2020:

• Mobile AC

GWP > 150

• Gewerbliche

Kühlschränke &

Froster

GWP > 2500

• Stationäre

Kältetechnik &

Service-Verbot

GWP > 2500

Januar 2025:

Single Split AC

GWP > 750

Januar 2030: Verbot für

aufbereitete / rückgewonnene

GWP > 2500 für Service

Juli 2020: Report

Annex III: Split AC

2017:

Nachver-

folgbarkeit

Januar 2017:

Bericht über

Nationale

Vorschriften &

Standards re.

Alternativen &

Training

~GWP =

350 - 400


Die neue F-Gas-Verordnung bewirkt vollständige Neubewertung von kältetechnischen Systemen

R-410A-like

R404A- &

R407A/F-like

R134a-like

GWP

< 1500

~600

150 - 300

1234yf/ze

R410A

R407C/A/F

0 500 1000 1500 2000

R32/ HFO blends (DR5, L41, ARM71)

R134a

CO2

R404A

R290

NH3

(3922)

HFO blends XL20/40, HDR110, L20, ARM20)

R450A,R513A

Stationäre

Kältetechnik

2020

Sekundärsysteme

2022

Verbunde > 40 kW

Hermetisch dichte

Systeme

2022

2500

400-675

Mittlerer

GWP 2030 2024

A1 – nicht brennbar

A2L – schwer entflammbar

A3 – Brennbar

B2L – Toxisch, schwer entflammbar

R448A/R449A


Zusammengefasst der Kältemitteltrend bis ....

R12/502

R404A/507

R134a

R407A/F

R448A/R449A

R450A/R513A

CO2 / R290

R1234yf/ze

• Die Auswahl des Kältemittels ist kritisch in Bezug auf Übereinstimmung zur F-Gas-Verordnung

• Die System-Architektur ist abhängig von den Kältemittel-Eigenschaften

• Vorgegebene Quotenregelungen der F-Gas-Verordnung wird die Zukunft beeinflussen


Stoffeigenschaften Kältemittel Propan

• Propan löst sich nahezu nicht in Wasser

• thermodynamische Eigenschaften sind sehr ähnlich zu R22

• Propan ist nicht korrosiv gegenüber den herkömmlichen Materialien

• nichtmetallische Werkstoffe (Dichtungen) werden in der Regel nicht angegriffen

• Einsatz von Ölsorten wird durch Verdichterhersteller vorgeschrieben (theoretisch könnten verschiedene Öltypen eingesetzt werden)

• Propan und Öl sind in der Regel „sehr gut“ mischbar, bei größeren Füllmengen empfiehlt sich eine Ölsumpfheizung einzusetzen, damit der gelöste Anteil Kältemittel im Ölsumpf des Verdichtergehäuses deutlich reduziert wird

• Propan ist für die Anwendung im Kältemittelkreislauf gut geeignet und im Hinblick auf den kältetechnischen Prozess „relativ problemlos“ ABER: im Falle einer Freisetzung können sich explosive Gemische Propan / Luft bilden – dieses Risiko muss mit geeigneten Maßnahmen minimiert werden.


Emerson Produkte für Propan Anwendungen


Veränderte Kundenanforderungen mit Einführung der F-Gas Verordnung

Fixed Speed

HFC Scroll

Fixed Speed

R290 Scroll

Variable Speed

R290 Scroll

Anforderungen

• Kompakte

Bauweise

• Gewicht

Anforderungen

• Natürliches

Kältemittel

• Sichere Verdichter

(ATEX)

Anforderungen

• Energie Effizienz

• Ein Verdichter für verschiedene

Anwendungen


Scroll ungeregelt

• 7 Hubvolumina

• 3 bis 11 kW NK

• Vollhermetisches Design

• ATEX Zone 2 zertifiziert

• Einzel- und Tandem-Verdichter

Drehzahlgeregelte

Scroll

• 2 Hubvolumina

• 2 bis 9 kW NK

• Optimierter Inverter

• 2000 bis 7000 U/min

R290 Lösungen

Scroll Drehzahl geregelt

Flow Controls

Scroll ungeregelt

State-Of-The-Art Scrollverdichter &

Regelkomponenten für R290

System-Komponenten

• Komplettes Produkt Spektrum

• Expansionsventile

• Druckschalter, Druckaufnehmer,

Filtertrockner, etc...


R290 Scroll für Wärmepumpen &

stationäre Kältetechnik

IP65 Elektro-

Anschlußkasten (Spezielles Design für R290)

Kompatibel mit OM3 aktivem

Öl Management

(Chiller-Anwendung Kälte)

Kompakt und Leicht

(Ideal für steckerfertige Kühlmöbel &

Chiller für kältetechnische

Anwendungen)

Hohe Effizienz

(Niedrige Betriebskosten)

Übereinstimmung mit Regularien

für ATEX Klasse II zertifiziert

(Sicherer Verdichter)

Vollhermetisches Design –

(Beste Wahl für brennbare

Kältemittel)

Identische Fußlochabstände

(Einfacher Austausch)

Leiser Verdichter

(“Sorgenfreie” Anwendung)

Option für Tandem Konfiguration

(Kaskaden & Sekundärsysteme)

Transport-Öse

Spezieller Schmierstoff

für Propan

Optimiertes

Schmierungsverhalten


R290 Kälte Scroll - Produktbereich

• Verfügbar für Einzel- & Tandemanwendungen

Modell Hubvolumen Kälteleistung

Leistungs-

aufnahme COP

(m3/h) (kW) (kW)

ZB12KCU 5,8 2,8 1,2 2,3

ZB17KCU 8,0 3,8 1,7 2,3

ZB20KCU 10,0 4,8 2,1 2,3

ZB25KCU 11,7 5,7 2,4 2,3

ZB31KCU 14,4 7,0 3,0 2,3

ZB37KCU 17,1 8,3 3,4 2,4

ZB49KCU 21,4 10,4 4,3 2,4 Kälteleistung bei: Verdampfung -10°C ; Verflüssigung +45°C ; Überhitzung 10K ; Unterkühlung 0K


R290 Kältescroll- Anwendungsgrenzen

Verdampfungstemperatur [°C]

ZB12KCU / ZB17KCU / ZB20KCU

Ve

rflü

ssig

ungste

mp

era

tur

[°C

]

Minimal 10K Überhitzung

Anwendungsgrenzen

Freigabe 10K Minimum Sauggas-überhitzung für große Modelle

Weitere Tests für 0°C Verdampfung / +10°C Verflüssigung

Ve

rflü

ssig

ungste

mp

era

tur

[°C

]

Verdampfungstemperatur [°C]

ZB25KCU / ZB31KCU / ZB37KCU /

ZB49KCU


Tandem-Ausführung

Sauganschluss

Druckanschluss

Öl- &

Gasausgleichs

-Anschluss

OM3-020P TraxOil mit

ASC3 Spule

• A) passiver Ölausgleich!

• B) aktiver Ölausgleich!


R290 drehzahlregelbare Scrolls - Produkte und Anwendungen

• Beschreibung

– 2 Hubvolumina (21cc und 29cc) mit weitem Regelungsbereich

• ZBV021: 3kW* @ 5000 RPM (86Hz)

• ZBV029: 4.2kW* @ 5000 RPM (86Hz)

• ZBV046: 8kW @ 5000 RPM (86Hz)

– Regelbereich von 30 bis 117Hz

– Tandemfähig mit passivem Ausgleichssystem

– Aktives Öl-Management mit TraxOil OM3

• Was können Typische Anwendungen sein?

– Vollhermetische Kühlmöbel

– Kaskadensysteme & R290/Wasser-Gylcol Sekundärsysteme

* Betriebsbedingungen: Verdampfung -10°C ; Verflüssigung +45°C ;

Sauggastemperatur 20°C ; Unterkühlung 0K


Kältekreis mit drehzahlregelbarem R290 Scroll & Inverter

Drehzahlregelbarer

Scrollverdichter

(BPM Motor)

Verdampfer

EXV

Verflüssiger

P

P

System

Regler Modbus

Signal*

Frequenzumrichter

(220VAC Eingang)

*Modbus Protokol

verfügbar

für Regler

Programmierung

Sau

gd

ruck


Überblick – ALCO Produkte - 1

ALCO Produkte verfügbar:

• ATEX Zertifiziert

• Propan Approved

• Konstruktiv vergleichbar mit

Standard-Produkten

• Spezielle Kennzeichnung „FLR“

• Angepasste

Dichtungsmaterialien

• Elektronische Bauteile

besonders bewertet


Überblick – ALCO Produkte - 2

Außerhalb des Geltungsbereichs



Anwendbar

Anwendbar


Anwendbar


Produkt-einführungs

zeit

Peace Of Mind

Effizienz

Flexibilität

Komplettes Produktangebot für ein sicheres und effizientes System

Reduzierte

Entwicklungszeit- und

kosten

Erweiterter Schutz

und Diagnose für ein

zuverlässiges System

Hohe

Jahresarbeitszahlen

Drehzahlgeregelte

Scrollverdichter für

umkehrbare

Kaltwassersätze

Schutzeinrichtung


Praxisbeispiele in der Anwendung


Architektur & Kältemittel Dezentrale Systeme

Sekundärsysteme (Chiller/Kaskade NK)

Stationäre Kälte Hermetisch dichte

Systeme

& künftige Lösungen

R290

GWP < 150 (2020)

HFO A2L <150 R450/513A R134a

R407A/F,R448/449A

GWP < 2500 (2020) GWP < 150 (2022)

HFO A2L <300

GWP < 1500 (2022)

Verbunde > 40kW

HFO A2L <300

R290

HFO A2L <300

R290

R450/513A,

R448/449A, R134a

R290

Heute

Direkt-Expansions

Systeme

R407A/F

F-Gas GWP Limit

Füllmengenbegrenzung nach EN378 Version 2016 (* IEC EN 60335-89)

A3 0,15 kg

Künftig 0.5kg / 1kg* 1,5 kg 1,5 kg oberirdisch

Keine

Beschränkung

A2L 1,2 kg

Künftig 1.8kg ~ 12 kg ~ 12 kg

Keine

Beschränkung


Projekt Referenz I : A1 Engineering Sekundär-system mit Emerson R290 Scrollverdichter

• Kälteanlage

– Sekundärsystem mit R290 / Wasser-Glykol für NK

– Kälteleistung 10 to 63 kW bei -6C Vorlauftemperatur

– Heizleistung 12 to 42 kW bei +50C Vorlauftemperatur

– 3 bis 6 Verdichter je Anlage

– Kältemittelfüllmenge ≈ 12 bis 16kg

• Sicherheitskonzept

– Hermetischer elektrischer Schaltkasten

– Bis zu 6 Gassensoren an kritischen Punkten

– Im Leckagefall abschalten aller Komponenten

– ATEX Verdichter und Druckschalter

– ATEX Axiallüfter

– Hermetische Verbindungen

http://www.a1-es.co.uk/


...weitere Fotos aus der praktischen Anwendung mit Einblick in den Supermarkt


Projekt Referenz II: Concept Steckerfertiges Kühlregal mit Emerson R290 Scrollverdichter

• Komplettlösung

Steckerfertige Wandkühlregale

mit integrierter Kältetechnik

(nur zwei Anschlüsse notwendig: Strom

und Tauwasserablauf, keine

Kältemittelleitung)

Wärmeabfuhr mittels fertig

vormontierter Leitungsrohre

(Transportmedium Wasser/Sole)

Rückkühler mit Pumpstation zur Abgabe der Abwärme

Kopplung an Heizungssysteme für

umweltschonende Wärmenachnutzung

möglich

Steckerfertige AHT TK-

/Kühltruhen (einzig Stromanschluss notwendig)


Projekt Referenz II: AHT Steckerfertiges Kühlregal mit Emerson R290 Scrollverdichter

• Steckerfertiges Kühlregal für Normalkühlung

– Vollhermetisches System

– Baulängen 2.5 m und 3.75 m

– Kälteleistung 4.8 kW und 7 kW

– Kältemittelfüllmenge 700g (500g)

– ATEX Komponenten

• Vorteile der steckerfertigen Lösung

Eigenschaft Verbundanlage DX Steckerfertiges Kühlregal

Flexibilität niedrig Hoch – Plug And Chill

Wartung Komplexität hoch niedrig

Kältemittelmenge hoch niedrig

System Planung lang schnell

Installation komplex einfach

Leckagerate hoch minimal


...weitere Fotos aus der praktischen Umsetzung mit Verwendung von R290 im Kühlregal


Funktionen

• Wärmeleistung Luftbetrieb (A7/W40): 57 kW, COP 4,2

• Wärmeleistung Solebetrieb (B15 / W40-30) 75kW, COP 5,1

• Kompakte Abmessungen (H x B x T): 2300 x 1900 x 1180 mm

• Heizen mit Wärmequelle Außenluft

• Heizen mit Wärmequelle Solekreislauf

• Parallelnutzung von Außenluft und Solekreislauf als

Wärmequelle

• Aktive Kühlung mit Wärmesenke Außenluft

Daten

Reversible Luft-Sole-/Wasser Wärmepumpe R290

Projekt Referenz III: Luft – Sole/ Wasser Wärmepumpe


Anwendungen

• hoch - effiziente Beheizung von Gebäuden

und gewerblichen Objekten

• Aktive Kühlung/Klimatisierung

• Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme aus

Gewerbe und Industrie mittels Solekreis

• Kombination der Wärmequellen

Sondenkollektor und Außenluft

• alle Anlagenfunktion in einem Gehäuse

für Außenaufstellung

• 4 x sauggasgekühlte Emerson Scroll-Verdichter

• Kältemittel R290

• integriertes Sicherheitskonzept

• elektronisch geregelt: Expansionsventil und

Ventilatoren

Ausführung

Projekt Referenz III: Luft – Sole/ Wasser Wärmepumpe


... weitere interesante Projekte:


Hinweis auf eine sehr gute Literatur & Nachschlagewerke:


Zusammenfassung

• Kohlenwasserstoffe sind attraktive natürliche Kältemittel und gut geeignet für die gewerbliche Kältetechnik

• “State-of-the-art” Komponenten sind für Kohlenwasserstoffe verfügbar

• ATEX zertifizierte vollhermetische Verdichter sind eine sichere Wahl für brennbare Kältemittel

• Kohlenwasserstoffe können in verschiedenen Anlagekonzepten eingesetzt werden, wie zum Beispiel in: - Sekundärsysteme - steckerfertige Kühlmöbel - Wärmepumpen - Chiller und sie bieten sicherlich viele Potentiale in weiteren nicht genannten Bereichen!


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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Engineering

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