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Einzige Fachzeitschrift für Industrie-, Gewerbe-, Klimakälte und Wärmepumpen
Kälte
07.12.2018 - Ausgabe: 6-2018

Mobile Performance-Messung von Kältemaschinen im realen Betrieb

Besetar Shehu, Martin König, Frank Tillenkamp


Mit der am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) entwickelten mobilen Messapparatur lassen sich Performance-Messungen an Kältemaschinen vor Ort unter realen Bedingungen durchführen. Betriebszustände und deren zeitliche Verläufe können so eindeutig identifiziert werden und ermöglichen eine zielgerichtete Planung von Ersatzanlagen sowie eine effiziente Optimierung bestehender Anlagen.

Sind Kälteanlagen erst einmal fertig installiert und in Betrieb genommen, verrichten sie ihren Dienst selbstständig und zuverlässig über viele Jahre, wenn nicht Jahrzehnte. Im Laufe dieser Zeit können sich jedoch Anforderungen sowie Lastzustände beispielsweise aufgrund des Anbaus zusätzlicher Verbraucher massgeblich verändern. Entsprechende Untersuchungen und Anpassungen auf Seiten der Maschine werden dabei nur selten vorgenommen. Anfallende Sanierungen, Ersatz oder Optimierungen können daher oft eine grosse Herausforderung darstellen. Wichtige Informationen über Lastanforderungen, Gleichzeitigkeitsfaktoren und zeitliche Verläufe sind dabei meist unbekannt, unvollständig oder nicht mehr vorhanden.

 

Wie verhält sich die Anlage im Betrieb wirklich?

Um eine effiziente und gezielte Ersatz- oder Optimierungsplanung durchführen zu können, ist es wesentlich, die Anlage genau zu kennen. Die exakten Kenntnisse über abgegebene Leistungen, Temperaturniveaus, Energieverbräuche sowie deren zeitliche Verläufe sind essentiell. Die mobile Messapparatur, welche das Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) der ZHAW School of Engineering entwickelt hat, ist in diesen Fällen das ideale Werkzeug, um fehlende Planungsparameter zu identifizieren. Ohne jegliche invasiven Eingriffe kann die Anlage sowohl kältemittel- als auch sekundärseitig ausgemessen werden. Dies erlaubt das gezielte Erfassen des Kältebedarfs und der Abwärmenutzung. Weiter lassen sich die genauen Temperaturniveaus des Prozesses und die Gleichzeitigkeitsfaktoren der Kühlstellen ermitteln.

 

Mobile Messapparatur zur -Lastenbestimmung am realen Betrieb

Bei der Entwicklung der mobilen Messapparatur wurde darauf geachtet, dass die Messvorrichtung ohne Betriebsunterbruch in die Anlage installiert werden kann. Des Weiteren sind Aufzeichnungen über längere Zeiträume sichergestellt, sodass grundsätzlich auch Jahresmessungen möglich sind. Temperaturen, Drücke, Volumenströme und Leistungen werden aufgezeichnet. Eine elektronische Datenerfassung sammelt alle Signale und stellt diese für die anschliessende Performancebeurteilung zur Verfügung. Über einen Netzwerkanschluss kann ein Remotecontrolling vollzogen werden und eine mobile Internetverbindung ermöglicht eine Fernüberwachung der Daten. Diese bietet klare Vorteile hinsichtlich reduzierter Besuche auf der Anlage, was einer Kosten- und Zeiteinsparung gleichkommt. Die Installation der Gerätschaften ist je nach Anlage in weniger als einem halben Tag abgeschlossen.

 

Grundlage für Neuplanung oder -Optimierung ist gegeben

Vorteil der mobilen Performance-Messung ist, dass eine massgeschneiderte Kältemaschinenplanung aufgrund realer Betriebsdaten erfolgen kann. Weiter können an eindeutig identifizierten Betriebszuständen Massnahmen und Ansätze zur Optimierung erarbeitet werden. Anhand der gemessenen Daten lassen sich Aussagen über die Regelung, Temperaturverhältnisse in den Wärmetauschern sowie Effizienz und Rückschlüsse von Fehlfunktionen machen. Durch Langzeitmessungen kann bei einer potentiellen Abwärmenutzung überprüft werden, welche Wärmemengen zu bestimmten Jahreszeiten zur Verfügung stehen und/oder ob eine Nutzung von Abwärme überhaupt sinnvoll ist.

 

Potential für die Minderung der energiebedingten Umweltbelastung

Mit der Energiestrategie des Bundes werden höhere Anforderungen an die Energieeffizienz von Kälteanlagen gestellt. Das IEFE hat mit der Entwicklung der mobilen Performance-Messung ein Tool geschaffen, welches Potentiale zur Effizienzsteigerungen aufdeckt und somit die energiebedingte Umweltbelastung mindern kann. Das Institut verfügt über Erfahrungen beim Vermessen von Anlagen mit den natürlichen Kältemitteln CO2 (R744), Ammoniak (R717) und Propan (R290) sowie Anlagen mit diversen synthetischen Kältemitteln.