Ziel der Entwicklung
Kältemaschinen sind aus dem zivilisierten Leben nicht mehr wegzudenken. Bei den stationären An-lagen sind sie in allen Bereichen der Nahrungsmittelherstellung, Industrie, Gewerbekälte, Sportanlagen vertreten und auch die Klimatisierung gehört heutzutage zum normalen Ausstattungsmerkmal moderner Büroräume. Stand der Technik sind dabei die elektrisch angetriebenen Kompressionskälteanlagen. Im Rahmen der immer knapper und teurer werdenden Rohstoffe ist ein sparsamer Umgang mit den vorhandenen Ressourcen notwendig. Hinzu kommt, dass im Zuge der Umsetzung der F-Gase-Verordnung neue Kältemittel die bisherigen nach und nach ersetzen werden. Möglich sind sognannte Low-GWP-Kältemittel, aber auch natürliche Kältemittel. Der verstärkte Einsatz dieser Kältemittel an Stelle von HFKW-Kältemitteln macht es erforderlich, nach neuen Möglichkeiten der Effizienzsteigerung zu suchen. So führt zum Beispiel der Einsatz von R 744 (Kohlendioxid) durch den tiefen kritischen Punkt zu einer transkritischen Prozessführung, was mit einem höheren Energieaufwand verbunden ist. Hier das Druckverhältnis für den Verdichter zu minimieren, würde zu einem geringeren Energieaufwand führen. Da das Druckverhältnis aber durch äußere Prozessparameter vorgegeben ist, kann das nur erreicht werden, indem ein Teil des erforderlichen Verdichtungsvorgangs alternativ erfolgt, zum Beispiel durch den Einsatz einer Strahlpumpe als Ejektor.
Vorteile und Lösungen
Es wurde ein neues Verfahren für den Einsatz eines Ejektors in Kombination mit dem Einsatz einer Kältemittelpumpe entwickelt und an 2 konstruierten Ejektoren vermessen. Die Kältemittelpumpe saugt flüssiges Kältemittel aus einem Abscheider und fördert es über ein Regelventil zum Verdampfer. Dies ermöglicht es, die Kälteleistung im Verdampfer und das Druckniveau vor dem Regelventil und damit vom Auslegungspunkt abweichende Anlagenzustände zu regeln und die Ejektoreffizienz zu steigern. Die Kältemittelpumpe kann alternativ bedarfsweise zugeschaltet werden. Im Auslegungspunkt des Ejektors ist die Pumpe außer Betrieb und der Kältemittelmassenstrom fließt über einen parallelen Bypass. Die Messungen haben gezeigt, dass durch das neu entwickelte Verfahren sowohl die Ejektoreffizienz als auch die Verdampferkälteleistung erhöht werden können.
Da Ejektoren einen Teil der Verdichtungsarbeit des Verdichters übernehmen, können die Verdichter-leistungszahlen gesteigert werden. Aus den Messergebnissen konnten Leistungszahlsteigerungen bis 30 Prozent ermittelt werden. Dadurch ergeben sich für Betreiber folgende Nutzen:
Es kommt zur Senkung der verbrauchsgebundenen Kosten von Kälteanlagen, zur Verringerung des Primärenergieverbrauchs und zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Beitrag zum Klimaschutz.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Marketingkonzeption besteht aus der Vermarktung und Verwertung der Ergebnisse innerhalb eines Projektclusters. Die Verwertung des Forschungsthemas erfolgt im Rahmen des wissenschaftlichen Prüfstandbaus, in den die gewonnenen Erkenntnisse einfließen. Des Weiteren erfolgt ein direkter Technologie- und Wissenstransfer im Umgang mit Ejektoren und deren Regelbarkeit in Beratungsleistungen, Energieeffizienzstudien, Gutachten und Planungen. Durch den Einsatz eines Ejektors und des neuen Verfahrens können verbrauchsgebundene Kosten im Anlagenbetrieb gesenkt werden. Die vermiedenen Verbrauchskosten stellen bei den Nutzern des neuen Systems wirtschaftliche Einsparungen dar und steigern somit ihre Position im jeweiligen Markt.
Durch die erfolgreiche Projektbearbeitung wird die Kompetenz des ILK Dresden als Forschungseinrichtung und aktiver Partner bei der Identifizierung von technischen Aufgabenstellungen und Erarbeitung von wirtschaftlichen Lösungen in der Kältebranche weiter angehoben.