Drei Verdichter, zwei HFO-Kältemittel: Grenzen und Einsatzmöglichkeiten

# Klima/Kälte-Blog

Je nach eingesetztem Verdichter und Kältemittel ändern sich die Vor- und Nachteile drastisch.

           

 

 

Von Christoph Brechbühler, Technischer Verkaufsberater Klima/Kälte,  15.11.2017

HFO Kältemittel haben sich in den letzten Jahren in vielen Bereichen der Gebäudetechnik und Industrie durchgesetzt. Neben dem tiefen Treibhauspotenzial (GWP<10) und der schweren Entflammbarkeit besitzen sie auch interessante technische Eigenschaften. Mitentscheidend für den Einsatz ist auch die korrekte Verdichter-Wahl.

In vielen Bereichen der Gebäudetechnik und der Industrie sind inzwischen Anlagen mit HFO-Kältemitteln im Einsatz. Allen voran das Kältemittel R-1234ze, da dieses weniger sicherheitstechnische Auflagen hat und wirtschaftlicher ist als R-1234yf. Wir zeigen auf, welche technischen Grenzen die beiden gängigsten HFO-Kältemittel haben und welche Möglichkeiten die CTA bieten kann.

Physikalische Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von R-1234yf

Das Kältemittel R-1234yf hat nahezu dieselben physikalischen Eigenschaften wie R-134a, die technischen Möglichkeiten und die Einsatzgrenze ist also etwa gleich. Und doch werden momentan fast keine Anlagen mit R-1234yf erstellt, da die sicherheitstechnischen Auflagen an die Kältekomponenten aufgrund der Fluidgruppe 1 teurer und aufwändiger als mit R-1234ze sind.

Physikalische Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von R-1234ze

Das Kältemittel R-1234ze ist momentan das bekannteste HFO-Kältemittel in der Industrie und Gebäudetechnik. Aufgrund der aktuellen Normen und Vorgaben werden sehr viele Kälteanlagen und Wärmepumpen mit R-1234ze erstellt, da eine solche Anlage nur ca. 20% teurer wird als eine Anlage mit R-134a. Physikalisch weist das R-1234ze sehr tiefe Drücke aus, die Temperaturveränderung während dem Verdichtungsprozess ist gering. Entsprechend können extrem hohe Warmwasser-Temperaturen und Druck-Hübe erreicht werden. Aufgrund der tiefen Drücke ist R-1234ze jedoch nur bedingt für Wärmepumpen oder Kaltwasseranwendungen mit Temperaturen unter -10°C geeignet.

Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von drei Verdichtern mit HFO

Bei der Planung mit HFO-Kältemitteln wichtig zu wissen ist, mit welchem Verdichter welche Vor- und Nachteile entstehen. Aus den Erfahrungen der CTA zeigen wir hier die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von HFO-Kältemitteln bei Turbocor-, Schrauben- und Hubkolbenverdichtern auf.


Turbocor-Verdichter mit R-1234ze

Turbocor-verdichter mit HFO
Beschrieb Wert
Leistungsbereich Maschinen: ca. 200-2‘000kW
Einsatzgrenzen Kaltwasseraustritt: ca. 4-20°C
Einsatzgrenzen Warmwasseraustritt: 18-50°C
Min. Delta T zwischen KW Aus und WW Aus: 13K
Einsatzbereich: Kältemaschinen und Wärmepumpen mit niedriger Temperaturdifferenz zwischen Kaltwasser- und Warmwasseraustritt. Betriebswirtschaftlich sehr interessant bei Kaltwasseranlagen mit vielen Betriebsstunden.
Vorteile: Hervoragende Energieeffizienz bei niedriger Temperaturdifferenz zwischen Kaltwasser- und Warmwasseraustritt.
Nachteile: Teure Verdichter-Technologie, begrenzte Einsatzgrenzen, druckabhängige variable minimale Kälteleistung. Momentan nicht mit Low Harmonic Frequenzumformer erhältlich.

Schraubenverdichter mit R-1234ze

HFO Kältemaschinen mit Schraubenverdichtern
Beschrieb Wert
Leistungsbereich Maschinen: ca. 100-2‘500kW
Einsatzgrenzen Kaltwasseraustritt: (-10)-40°C
Einsatzgrenzen Warmwasseraustritt: 26-80°C
Min. Delta T zwischen KW Aus und WW Aus: 15-18K
Max. Delta T zwischen KW Aus und WW Aus: 40-75K
Einsatzbereich: Kältemaschinen und Wärmepumpen mit grossen Leistungen und mittleren Temperaturdifferenzen zwischen Kaltwasser- und Warmwasseraustritt.
Vorteile: Robuste Verdichter-Technologie mit grossem Einsatzbereich. Sehr effiziente Lösung für Wärmepumpen mit Warmwasser-Vorlauftemperaturen zwischen 35-55°C.
Nachteile: Bei hohen Warmwasseraustrittstemperaturen weniger effizient als ein Hubkolbenverdichter. Bei sehr tiefen Temperaturdifferenzen zwischen Kaltwasser- und Warmwasseraustritt weniger effizient als ein Turbocor-Verdichter.

Hubkolbenverdichter mit R-1234ze oder R-1234yf

CTAexklusiv-Maschine mit Hubkolbenverdichtern
Beschrieb Wert
Leistungsbereich Maschinen: ca. 5-1‘000kW
Einsatzgrenzen Kaltwasseraustritt: (-10)-35°C
Einsatzgrenzen Warmwasseraustritt: 26-90°C
Min. Delta T zwischen KW Aus und WW Aus: 20-25K
Max. Delta T zwischen KW Aus und WW Aus: 50-90K
Einsatzbereich: Kältemaschinen und Wärmepumpen mit kleinen Leistungen oder hohen Temperaturdifferenzen zwischen Kaltwasser- und Warmwasseraustritt.
Vorteile: Robuste Verdichter-Technologie mit grossem Einsatzbereich. Sehr effiziente Lösung für Wärmepumpen mit Warmwasser-Vorlauftemperaturen zwischen 55-80°C.
Nachteile: Bei niedrigen Warmwasseraustrittstemperaturen weniger effizient als ein Schrauben- oder Turbocor-Verdichter.

 
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