Optimierung der Kühleffizienz von Supermärkten mit Verdunstungsvorkühlung

Kühlsysteme spielen in den verschiedensten Bereichen eine zentrale Rolle: von der Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit über die Unterstützung industrieller Prozesse bis hin zur Aufrechterhaltung eines komfortablen Raumklimas. Ihre Effizienz hat jedoch einen tiefgreifenden Einfluss auf den Energieverbrauch, die Betriebskosten und die ökologische Nachhaltigkeit. Eine kritische Komponente von Kühlsystemen – der Kondensator – ist für die Abgabe von Wärme aus dem Kältemittel in die Umgebung verantwortlich. In vielen Regionen, insbesondere in wärmeren Klimazonen, wird die Wirksamkeit der Kondensatorkühlung durch hohe Umgebungstemperaturen beeinträchtigt. Dieses Szenario führt zu einer verminderten Wärmeabgabe und folglich zu einer reduzierten Gesamtleistung des Systems. Infolgedessen ist ein höherer Energieaufwand erforderlich, um die gewünschten Kühleffekte zu erzielen, was die Betriebskosten und die Umweltbelastung in die Höhe treibt.

Extreme Temperaturen und Drücke

In einem mittelgroßen AB-Supermarkt mit einer Fläche von 1.430 m² in Athen in Griechenland, war das Kühlsystem integriert ausgeführt. Das System bestand aus einer Multi-Rack-Konfiguration mit drei Verdichtern für die Mitteltemperaturlast (MT) und zwei Verdichtern für die Niedertemperaturlast (NT), die das Kältemittel R449A verwenden. MT und NT wurden von einem gemeinsamen Kondensator versorgt. Er war auf eine Verdampfungstemperatur von -35 °C für NT und -10 °C für MT und für den Betrieb bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C ausgelegt. Die Steuerung erfolgte über ein Gerät mit einem Verflüssigungstemperatur-Sollwert von 30 °C. Während des gesamten Beobachtungszeitraums waren die Kondensatorventilatoren ununterbrochen in Betrieb, da die Solltemperatur nicht erreicht werden konnte, und da die Kondensatorventilatoren ohne adiabatische Vorkühlung liefen, wurden keine Energieeinsparungen erzielt. In Zusammenarbeit mit Munters durch Dry Hellas, einem Alleinvertreter von Munters in Griechenland, und dem lokalen Auftragnehmer General Refrigeration S.A., entschied sich AB zur Installation des EC Cool Verdunstungskühlsystems von Munters am Kondensator, um extreme Temperaturen und Drücke zu reduzieren. „Wir haben in Projekten mit Vorkühlung durch das EC Cool-System von Munters zusammengearbeitet. Munters bietet eine Komplettlösung, die hält, was versprochen wird.“ Dimitrios Dalavouras, Miteigentümer von General Refrigeration SA. Die Vorteile der Verdunstungsvorkühlung Die Verdunstungsvorkühlung stellt eine vielversprechende Lösung zur Verbesserung der Kondensatorleistung dar. Bei dieser Technik wird die einströmende Luft durch Wasserverdampfung gekühlt, bevor sie den Kondensator erreicht. Das Prinzip ist einfach: Wenn Wasser verdampft, nimmt es Wärme aus der Umgebungsluft auf und senkt so deren Temperatur. Indem vorgekühlte Luft in den Kondensator geleitet wird, kann das System eine effizientere Wärmeabfuhr ermöglichen. Verdunstungsvorkühlung hat viele Vorteile: Leistungssteigerung: Durch die Senkung der Kondensationstemperatur kann das System seine Kühlleistung erhöhen und so eine effektivere Kühlung ermöglichen. Höherer Wirkungsgrad: Niedrigere Lufttemperaturen ermöglichen es dem Kondensator, die Wärme effizienter abzugeben, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Kühlkreislaufs verbessert wird. Energieersparnis: Der gesteigerte Wirkungsgrad führt zu einem geringeren Stromverbrauch, da das Kühlsystem effektiver arbeitet, um die gewünschten Kühlergebnisse zu erzielen. Verlängerte Lebensdauer der Geräte Der Betrieb unter kühleren Bedingungen kann den Verschleiß der Systemkomponenten verringern und so die Lebensdauer des Systems verlängern. Mithilfe von Verdunstungskühlkissen senkt Munters EC Cool die Einlasstemperatur des Dachkondensators. Die Umgebungsluft strömt durch die befeuchteten CELdek®-Verdunstungsmedien, wodurch ihre Temperatur effektiv gesenkt wird, bevor sie die Verflüssigerschlange erreicht. Munters EC Cool bietet Modularität und Flexibilität und kann Kondensatoren verschiedener Größen aufnehmen, darunter auch solche mit einer Höhe von bis zu 2 Metern. Das aus hochwertigen UV-stabilisierten PVC- und PP-Materialien gefertigte System zeichnet sich durch Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Die klebstofffreie Bauweise gewährleistet die Beständigkeit gegen thermische Ausdehnung oder Schrumpfung und schützt vor Rissen oder Wasseraustritt. Die Wartungs- und Inspektionsverfahren sind einfach und werden durch eine intelligente Clip-Funktion erleichtert, die einen einfachen Zugang zu den Wasserrohren und den Austausch der Kissen ermöglicht. Das System arbeitet vor allem mit rezirkulierendem Wasser, wodurch der Wasserverbrauch auf ein Minimum reduziert wird. Vorteile, die über Kosteneinsparungen hinausgehen Dry Hellas beschloss, eine umfassende Bewertung der Vorteile der Verdunstungskühlung durchzuführen und konzentrierte sich auf die wichtigsten Leistungsindikatoren in zwei verschiedenen Zeiträumen. Der erste Vergleich bezog sich auf eine unregelmäßige Nutzung, während der zweite Vergleich zwei volle Tage im Supermarkt untersuchte. Die Ergebnisse belegen eindeutig die Wirksamkeit von Lösungen mit adiabatischer Vorkühlung zur Verbesserung der Energieeffizienz. Bei einer Umgebungstemperatur von rund 32 °C erreichten die Energieeinsparungen fast 20 %. Die erwarteten Energiegewinne waren bei wärmeren Bedingungen oder niedrigerer Luftfeuchtigkeit noch größer. Bemerkenswert ist, dass der Prozentsatz der Einsparungen mit steigendem Energieverbrauch aufgrund der höheren Umgebungstemperaturen zunahm. Außerdem hat diese Lösung dazu beigetragen, den Spitzenstromverbrauch in den kritischen Mittagsstunden zu reduzieren, was dem Stromnetz zugute kommt. Die Energieeinsparungen führten direkt zu Kosteneinsparungen, insbesondere in Regionen mit hohen Strompreisen, und trugen auch zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei. Für jede eingesparte kWh Strom wurde die Emission von 285 Gramm CO2-Äquivalent verhindert. „Die Vorteile gingen jedoch über die Kosteneinsparungen hinaus. Die Fähigkeit von Munters EC Cool, bei niedrigeren Verflüssigungstemperaturen zu arbeiten, förderte die Langlebigkeit des Kompressors und minimierte die Häufigkeit von Störungen, die einen Eingriff des Technikers erforderten. Darüber hinaus wurde ein stabilerer Systembetrieb gewährleistet, der zu konstanten Temperaturen in den Kühlschränken und Kühlräumen führte, wodurch wiederum die Produktqualität verbessert und die Verderblichkeitsrate reduziert wurde.“ Peny Sitaridou, Inhaberin von Dry Hellas. Eine nachhaltige Lösung für heiße Sommer Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Einführung des Verdunstungsvorkühlsystems Munters EC Cool am Kondensator die Betriebseffizienz des Kühlsystems erheblich verbessert hat. Durch die Abmilderung extremer Temperaturen und Drücke wurde ein reibungsloser Betrieb ermöglicht, was zu erheblichen Energieeinsparungen und geringeren Treibhausgasemissionen führte. Darüber hinaus lässt sich die Vielseitigkeit des Systems auch für die Nachrüstung bestehender Systeme nutzen und verspricht eine günstige Investitionsrendite durch Energieeinsparungen und verbesserte Leistung. Insbesondere durch die einfache Nachrüstung und die fehlende Notwendigkeit der Wasseraufbereitung stellt es eine praktische und nachhaltige Option für die Verbesserung von Kühlsystemen dar. „Durch die Implementierung dieses Systems konnten erhebliche Energieeinsparungen erzielt, der hohe Druck des Kühlkreislaufs reduziert und somit ein häufiges Abschalten des Kompressors vermieden werden. Ich empfehle dieses System als nachhaltige Lösung zur Anpassung an den Klimawandel und zur Abmilderung der Auswirkungen des Klimawandels in Kühlsystemen, insbesondere während der heißen Sommerperioden.“ Georgios Karampatos, Energy & New Technologies Supervisor AB Vassilopoulos Single Member S.A.