Ziel der Entwicklung
Zahlreiche Kältemittel sind klimarelevante Gase, die ein hohes Treibhauspotenzial besitzen. Die Verwendung dieser Stoffe wird deshalb über internationale Vereinbarungen reguliert (z. B. F-Gase-Verordnung VO(EG) Nr. 842/2006). Ziel dieser Regelungen ist unter anderem, die Dichtheit der Anlagen zu verbessern und Kältemittelemissionen einzuschränken. Aus Sicht der Praxis ist eine stetige Fernüberwachung der Anlagen zweckmäßig, sodass Kältemittelverluste rechtzeitig vor Ausfall der Anlage erkannt werden. Gängige Leckageerkennungssysteme – in der Regel Gassensoren – können diese Anforderung jedoch nur bedingt erfüllen.
Gegenstand des Projekts ist deshalb die Entwicklung eines Systems, das auf der stetigen Überwachung innerer Prozessparameter und dem Erkennen fehlerhafter Betriebszustände beruht. Im Rahmen der Arbeiten wurden mehrere Lösungsansätze verfolgt, wobei schließlich eine auf der Analyse von Betriebsmustern beruhende Methodik als aussichtsreich erkannt und umgesetzt wurde. Das auf dieser Methode beruhende neuartige Leckageüberwachungssystem besteht im Kern aus einem Sensor zur Erfassung mindestens einer „leckagesensitiven“ Messgröße, z. B. dem Kältemittelfüllstand im Kondensatsammler, sowie aus einer speziellen Software zur Erkennung einer Fehlersituation unter Berücksichtigung des jeweiligen Betriebszustandes. Mithilfe des Überwachungssystems können Kältemittelverluste < 10 Prozent während des normalen Anlagenbetriebes festgestellt werden.
Vorteile und Lösungen
Im Gegensatz zu alternativen Methoden und Verfahren ist es möglich, Leckagen relativ zeitig zu erkennen, ohne dass der reguläre Anlagenbetrieb für Messläufe unterbrochen werden und/oder Servicepersonal zur Durchführung von Prüfungen vor Ort sein muss.
Die Bedeutung des Ergebnisses ist darin zu sehen, dass
- ökologische Belastungen infolge von Kältemittelemissionen durch zeitige Aufklärung und Behebung von Schäden verringert werden,
- Schadenssituationen zeitig erkannt werden, bevor Kältemittelverluste zum Ausfall der Kälteanlage führen und ggf. Warenschäden entstehen,
- Service-Kosten durch Verlängerung der Inspektionszyklen sowie eine zustandsorientierte Wartung verringert werden,
- direkte Kosteneinsparungen durch Verminderung von Kältemittelverlusten entstehen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Gegenwärtig werden Einsatzfälle des Diagnosesystems insbesondere gesehen für
- Kälteanlagen mit H-FKW-Kältemitteln und Füllmengen > 30 kg, die gemäß F-Gase VO halb- bzw. vierteljährlich hinsichtlich Dichtheit kontrolliert werden müssen,
- sonstige Kälteanlagen, deren Funktionstüchtigkeit von der Kältemittelfüllmenge abhängig ist
- oder als zusätzliche Einrichtung zur Überwachung der Betriebssicherheit, z. B. Anlagen mit brennbaren Kältemitteln.
Das System erfordert einen geringen messtechnischen Mehraufwand und ist auch bei Altanlagen nachrüstbar. Perspektivisch werden sekundäre Nutzeffekte erwartet in
- der Anwendung der Methodik auf weitere Probleme der Fehleranalyse,
- der potenziellen Entwicklung von Gerätelösungen für Vor-Ort-Anwendungen.