Erzielt hohe Kälteleistung
Kältemittel R718 – auch bekannt als Wasser
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Teil 2: So ist der eChiller aufgebaut
Ein Blick auf die Technologie
Prinzipiell bestehen Kompressionskälteanlagen mit dem Kältemittel Wasser überwiegend aus den gleichen Komponenten wie die herkömmlichen Kompressionskälteanlagen, also aus einem Verdampfer, Verflüssiger, Verdichter und Expansionsorgan.
Die Wärmequelle und Wärmesenke stellen die beiden Schnittstellen der Wärmeübergabe in der Kompressionskälteanlage dar. In dem für Wasser theoretisch geeigneten Temperaturbereich zwischen 0 °C bis 100 °C liegen die Dampfdrücke unterhalb des Normaldrucks. Das setzt einen Betrieb im Grobvakuum zwischen etwa 10 und 1 000 mbar voraus. Hinsichtlich der Ausführung der Wärmequellen sowie der Wärmesenken kommen zwei verschiedene Konzepte in den eChiller-Kältemaschinen zum Einsatz: Konzepte mit internen Wärmeübertragern und externen Wärmeübertragern.
- Das Konzept mit externen Wärmeübertragern ist so aufgebaut, dass die Wärmeübergänge zwischen dem Kältemittel und dem Kalt- bzw. dem Kühlwasser außerhalb des Kältemoduls in den beiden Plattenwärmeübertragern in der Flüssigphase stattfinden. Die eigentliche Verdampfung, also der Phasenwechsel, erfolgt im Verdampferbereich des Kältemoduls. Nach der Verdichtung wird das dampfförmige Kältemittel in den Verflüssigerbereich geleitet. Hier strömt der Dampf gemeinsam mit flüssigem Kältemittel durch eine Füllkörperschüttung. Dabei kondensiert das gasförmige Kältemittel an der Grenzfläche zum flüssigen Kältemittel komplett aus. Der Kreislauf wird über das selbstregelnde Drosselorgan geschlossen. Für die Umwälzung des flüssigen Kältemittels im Verdampfer- sowie Verflüssigerkreises wird jeweils eine Umwälzpumpe benötigt.
- Das Konzept mit den internen Wärmeübertragern unterscheidet sich vor allem in der Position der Wärmeübertrager. Der Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel und dem Kalt- und Kühlwasser passiert innerhalb des Kältemoduls. Die in das Kältemodul integrierten Ripprohrwärmeübertrager werden jeweils innen mit dem Kalt- beziehungsweise Kühlwasser durchströmt. Die Verdampfung sowie die Verflüssigung erfolgen an der Außenfläche der jeweiligen Wärmeübertrager. Dadurch kann auf die beiden Umwälzpumpen zwischen Wärmeübergabestelle und Verdampfer bzw. Verflüssiger verzichtet werden. Es wird lediglich eine Kältemittelpumpe für die Benetzung des Verdampfers benötigt.
Die Entwicklung einer einstufigen Kältemaschine mit größerer Kälteleistung (120 kW) war für Efficient Energy der nächste logische Schritt. Dieser leite jedoch nur den Startschuss für den weiteren Ausbau der Produktpalette ein, wie das Unternehmen bereits ankündigt. Mittel- bis langfristig sind noch weitere Leistungsschritte beim eChiller vorgesehen, damit ein noch breiter Markt adressiert werden kann. Dafür wächst das Unternehmen auch insgesamt und tätigt neue Investitionen in die Laborinfrastruktur. Daneben will Efficient Energy sein Distributionsnetzwerk weiter ausbauen und den Abschluss weiterer OEM-Partnerschaften forcieren.
Referenzen: Die Kältemaschinen eChiller35 und 45 sind bereits seit 2016 im Einsatz bei unterschiedlichen Unternehmen. Sie kühlen beispielsweise die Rechenzentren der British Telekom und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. In der Industrie kommt Wasser als Kältemittel unter anderem zur Kühlung eines Extruders bei Gardena zum Einsatz, kühlt Prozesse bei Siemens und Laserköpfe beim Automobilzulieferer Gedia.
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