Für CO2-Kälteanlagen
DK-Wärmerückgewinnung für CO2-Kälteanlagen im subkritischen sowie im transkritischen Bereich, max. 130 bar bei max. +150°C
Subkritischer Betrieb
Der bevorstehende Ausstieg aus den FCKW-Kältemitteln sowie die Diskussionen über die Einschränkungen der FKW-Kältemittel – wie heute schon in den skandinavischen Ländern – bringt ein verstärktes Interesse an natürlichen Kältemitteln wie CO2 mit sich. Die meisten bisher eingesetzten CO2-Kälteanlagen arbeiten als sogenannte Kaskadenanlagen, wobei die Tiefkühlanlage mit CO2 betrieben wird. Der Kondensator der TK-Anlage wird mit der Plus-Kälteanlage mit herkömmlichen Kältemitteln gekühlt. Dies bringt zweifelsohne den Vorteil, dass mit der tiefen Kondensationstemperatur von ca. ± 0°C die Druckprobleme in CO2-Anlagen besser beherrschbar sind. Für diesen subkritischen Bereich bis 45 bar sind die Standardwärmetauscher der DK-Wärmerückgewinnung zugelassen.
Transkritischer Betrieb
Wenn die gesamte Kälteanlage mit CO2 betrieben wird, kann die Anlage im transkritischen Betrieb fahren. (Der kritische Punkt liegt bei 304,15 K = +31°C). Hierdurch stellen sich Temperaturen ein, die für die Wärmerückgewinnung besonders interessant sind, aber es ergibt sich auch die Problematik des stark erhöhten Drucks von mehr als 100 bar. Die Aufgabenstellung besteht darin, eine Wärmerückgewinnung zu konstruieren, bei der ein guter Wärmeübergang und die erforderliche Druckfestigkeit gegeben ist.
Bei der DK-Wärmerückgewinnung hat man auf das bewährte System mit internen doppelwandigen Sicherheitswärmetauschern zurückgegriffen. Hierbei wurde das kältemittelführende Innenrohr (15,5 mm) des Wärmetauschers Typ 22/16 so weit verstärkt, dass es für einen Druck von 130 bar bei +150°C zugelassen ist. Der Anschlussdurchmesser des dickwandigen Rohres 15,5 mm ist jedoch nicht ausreichend für den Anschluss transkritischer Kälteanlagen im Supermarktbereich, so dass mehrere Wärmetauscher dieses Typs parallelgeschaltet werden müssen. Beachten Sie bitte in diesem Zusammenhang die folgenden Tabelle "Wärmetauscher-Anordnung in DK-Behältern".
Neu ist das Angebot der DK-Wärmerückgewinnung für CO2-Kälteanlagen mit externen Wärmetauschern.
Diese externe Wärmetauscheranordnung kann direkt auf oder in Nähe der Verbundanlage installiert werden zur Speisung eines entfernt aufgestellten Wasserspeichers. Somit besteht jetzt auch die Möglichkeit der Temperaturbegrenzung durch eine wassertechnische Steuerung.
Außerdem kann mit dem externen DK-Wärmetauscher, die in Supermärkten oft übliche Praxis der Gewerbetrennung Kälte/Sanitär realisiert werden, wobei der Wärmetauscher als Bauteil der Kälteanlage und der Wasserspeicher mit Pumpe und Wasser-Regel-Ventil als Bauteil der Sanitäranlage anzusehen ist.
Installationshinweise
Durch die hohen Heißgastemperaturen von über +100°C kann es bei nicht ausreichendem Speicherinhalt und geringer Wasserabnahme zur Wasserdampfbildung im Trinkwasserspeicher kommen. Dies muss vermieden werden, da der Trinkwasserspeicher nicht als Dampfbehälter ausgelegt ist. Die einfachste Lösung ist eine Umschaltung des CO2-Kältemittelstroms direkt zum Kondensator bei ausreichender Temperatur im Trinkwasserspeicher. Zusätzlich wird auf den Trinkwasserspeichern oder den externen Wärmetauschern der DK-Wärmerückgewinnung für CO2-Betrieb ein Entgasungsventil aufgebaut, welches Wasserdampf ablässt, aber bei Flüssigkeit geschlossen bleibt. Bauseits ist eine entsprechende Abflussleitung für Wasserdampf bzw. Kondensat zu schaffen. Die beste Möglichkeit, diese Zwangsmaßnahme zu verhindern, ist die optimale Auslegung der Wärmerückgewinnung.
