Ammoniak ist ein zukunftssicheres, umweltfreundliches und kosteneffizientes Kältemittel. Es wurde traditionell in industriellen Anwendungen mit Kälteleistungen von bis zu mehreren Megawatt und Füllmengen von Tonnen an Kältemittel verwendet. Es ist als natürliches und nicht umweltschädigendes Kältemittel nicht von der F-Gase Verordnung und dem kommenden Phase-Down betroffen. Die reduzierten Füllmengen senken die Sicherheitsrisiken – und so die regulatorischen Vorschriften – die bei der Konzeption zu beachten sind. Werden sowohl die Gesamtkosten über die Lebensdauer der Anlage (TCO) als auch die Betriebskosten betrachtet, sind die „Low-Charge-Systeme“ aus ökonomischer wie ökologischer Sicht oft langfristig die beste Lösung.
Die Füllmenge herkömmlicher pumpenbasierter Ammoniak-Kälteanlagen liegt in der Regel bei 2 bis 3 kg/kW Kälteleistung. Im Vergleich dazu sind diese bei Low-Charge-Systemen deutlich geringer – typischerweise liegen sie unter 1,3 kg/kW – es sind aber auch Anwendungen mit 0,06 kg/kW möglich. Durch die geringen Kältemittelmengen reduzieren sich die Gefahren für Gesundheit und Sicherheit im Fall einer Leckage. Das führt zur Vereinfachung bei behördlichen Genehmigungsverfahren, da für Anlagen mit geringeren Füllmengen deutlich weniger Auflagen und Vorschriften zu berücksichtigen sind. Auch die Planung, der Betrieb und die Instandhaltung einiger Low-Charge-Systeme sind einfacher, da sie aus weniger Komponenten bestehen und viele Systeme als fabrikfertige Einheit hergestellt werden. Häufig werden keine Pumpen benötigt um das Kältemittel im System zu fördern. Rohrleitungen und Behälter können kleiner ausfallen.
Sauber kalkulieren und arbeiten
Bei der Konzeption von Low-Charge-Systemen ist auf die korrekt bemessene Füllmenge und Sauberkeit bei der Installation zu achten. „Für eine optimale Effizienz und einen dauerhaft sicheren Betrieb ist es unabdingbar, dass die benötigte Menge Ammoniak akkurat berechnet wird. Sie muss ausreichend groß sein, um einen stabilen und effizienten Betrieb über den gesamten Anwendungsbereich der Anlage zu ermöglicht – wobei auch unterschiedliche Umgebungstemperaturen und Systemlasten zu berücksichtigen sind“, sagt Rob Lamb, Marketing Director beim eurammon-Mitglied Star Refrigeration Ltd. Zu geringe Füllmengen sind eine Gefahr für die dauerhafte Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems, z. B. wenn durch ein Leck geringe Mengen an Kältemittel austreten und so die Kälteleistung und Effizienz der Anlage sinken. Während der Installation ist es wichtig, auf die Sauberkeit zu achten. „Durch die geringe erforderliche Zirkulationsmenge in Low-Charge-Systemen können kleine Düsen bei Expansionsventilen leicht durch Schmutz aus dem Installationsprozess verstopfen“, so Rob Lamb. Dagegen verfügen die Kälteanlagen über ein einfaches Systemdesign, haben einen leicht reduzierten Wartungsbedarf und sind so im laufenden Betrieb kostengünstig.
Neue Einsatzbereiche
Aufgrund hoher Systemleistungen erobert die Low-Charge-Technologie Anwendungsbereiche, in denen bisher klassische Ammoniak-Systeme oder Anlagen mit synthetischen Kältemitteln zum Einsatz kamen. Dazu zählen Anlagen für Tiefkühlung und Kühllagerung sowie für die Lebensmittelindustrie, Prozesskälte, die Kühlung von Datenzentren und der Bereich HVAC. Ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit und Flexibilität von Anlagen mit geringen Füllmengen ist die neu errichtete Kälteanlage für den britischen Lebensmittel- und Tiefkühl-Spezialisten Farmfoods. Das Unternehmen betreibt UK-weit ca. 300 Lebensmittelgeschäfte – und suchte nach einer energieeffizienten Kältemittelanlage mit natürlichen Kältemitteln für das neue Verteilerzentrum in Bristol, das die Geschäfte in Südengland versorgen soll. Farmfoods entschied sich für zwei Azanefreezer von Star Refrigeration Ltd. mit Ammoniak als Kältemittel. Mit einer Gesamtkälteleistung von 530 kW sorgen sie in den Tiefkühlräumen dauerhaft und zuverlässig für -22°C. Die Bereiche zur Kühllagerung werden von einem Azanechiller mit Ammoniak und einer Leistung von 120 kW über einen Glycol-Kreislauf auf +2°C gekühlt. Durch das intelligente Systemdesign konnte die Ammoniak-Füllmenge in beiden Systemen auf 0,25 kg pro kW bzw. 0,1 kg pro kW reduziert werden. Die neuen Anlagen sind nicht nur effizienter als Standard-Kälteanlagen mit HFKW-Kältemitteln. Dank Ammoniak reduziert das Unternehmen auch seinen ökologischen Fußabdruck. www.eurammon.com
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