Analyse von CO2-Kälteanlagen
- Titel
- Analyse von CO2-Kälteanlagen
- Autor/in
- Datierung
- 14.06.2024
- Beschreibung
- Aufgrund der zunehmenden Klimaerwärmung sollen die Umweltbelastungen abnehmen und der elektrische
Strombedarf gesenkt werden. In der Schweiz haben Kälteanlagen in Gewerbebetrieben und in
der Industrie mit rund fünf Prozent des Gesamtelektrizitätsverbrauchs einen veritablen Anteil am
Gesamtkonsum. Bei vielen Supermärkten wird derzeit Kohlenstoffdioxid (CO₂) als Kältemittel eingesetzt,
da es mit einem Treibhausgaspotential von eins die Umwelt kaum belastet. Auf dem Markt sind
viele unterschiedliche Konzepte dieser Anlagen verfügbar. Derzeit ist allerdings unbekannt, welche
Anlageneinstellungen in der Schweiz zu einem möglichst effizienten Betrieb führen und wie stark die
Effizienz durch den Einsatz der unterschiedlichen Konzepte unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit
erhöht werden kann.
Eine möglichst einfache CO₂-Boosteranlage wird als Standard-Kälteanlage definiert. Für die Berechnung
der notwendigen elektrischen Energie werden vier Kälteleistungen definiert, wodurch zwei
Filialen mit unterschiedlich grosser Verkaufsläche jeweils mit offenen und geschlossenen Kühlmöbeln
simuliert werden können. Durch die Erstellung eines Berechnungsskriptes kann der elektrische
Energiebedarf der einfachen CO₂-Kälteanlagen für jede Stunde eines Jahres berechnet werden. Die
Ergebnisse werden mit den Messdaten einer realen Anlage verglichen. Anschliessend werden die
Berechnungen modifiziert, so dass der Energiebedarf von anderen Konzepten wie eine CO₂-Kälteanlage
mit einem Parallelverdichter und eine CO₂-Kälteanlage mit Gas-Ejektor nachgerechnet werden
können. Aus den Berechnungen geht hervor, dass die Verdampfungstemp-eratur einen grösseren
Einfluss auf die Effizienz einer CO₂-Kälteanlage als der Hochdruck, der Mitteldruck und die nutzbare
Überhitzung hat. Der Einsatz eines Gas-Ejektors führt zu einer Einsparung der elektrischen Energie,
die leicht grösser ist als die Einsparung, welche durch den Einsatz eines Parallelverdichters erreicht
werden kann. Anlagen mit Gas-Ejektoren weisen aufgrund der höheren Investitionskosten eine
höhere Amortisationszeit als Anlagen mit Parallelverdichter auf.
In einer weitergehenden Untersuchung kann der Einfluss von weiteren Konzepten auf die Effizienz
wie einer Boosteranlage mit Flüssig- und Gas-Ejektor oder die Auswirkung der Kälteleistungsverteilung
auf die Plus- und Tiefkühlung untersucht werden.
Due to increasing global warming, the environmental impact should decrease and the demand for
electricity should be reduced. In Switzerland, refrigeration systems in commercial enterprises and
industry account for five per cent of total electricity consumption. Many supermarkets currently use
carbon dioxide (CO₂) as refrigerant, as it has a global warming potential of one and therefore little
impact on the environment. On the market, many different concepts of these systems are available.
However, it is currently unknown which system settings lead to the most efficient operation in
Switzerland and how much efficiency can be increased by using the different concepts, taking
economic consideration into account.
The simplest possible CO₂ booster system is defined as the standard refrigeration system. Four
refrigeration capacities are defined for the calculation of the required electrical energy, allowing two
shops with different sizes of sales area to be simulated, each with open and closed refrigeration
units. By creating a calculation script, the electrical energy requirement of the simple CO₂ refrigeration
systems can be calculated for every hour of a year. The results are compared with the measurement
data of a real system. The calculations are then modified so that the energy consump-tion
of other concepts such as a CO₂ refrigeration system with a parallel compressor and a CO₂ refrigeration
system with a gas ejector can be recalculated. The calculations show that the evapora-ting
temperature has a greater influence on the efficiency of a CO₂ refrigeration system than the high
pressure, the medium pressure and the usable superheating. The use of gas ejectors lead to a saving
in electrical energy that is little higher than the saving achieved by using only a parallel compressor.
Systems with gas ejectors have greater investment costs and therefore a longer amortisation period
than systems with parallel compressors.
The influence of other concepts on the efficiency such as a booster system with a liquid and gas
ejector or the effect of refrigeration capacity distribution on the positive and negative refrigeration
stage can be investigated in a further study.
- Aufgrund der zunehmenden Klimaerwärmung sollen die Umweltbelastungen abnehmen und der elektrische
- Urheberrechtshinweis
- Stoller Jessica, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Analyse von CO2-Kälteanlagen
- Beschreibung
- Aufgrund der zunehmenden Klimaerwärmung sollen die Umweltbelastungen abnehmen und der elektrische
Strombedarf gesenkt werden. In der Schweiz haben Kälteanlagen in Gewerbebetrieben und in
der Industrie mit rund fünf Prozent des Gesamtelektrizitätsverbrauchs einen veritablen Anteil am
Gesamtkonsum. Bei vielen Supermärkten wird derzeit Kohlenstoffdioxid (CO₂) als Kältemittel eingesetzt,
da es mit einem Treibhausgaspotential von eins die Umwelt kaum belastet. Auf dem Markt sind
viele unterschiedliche Konzepte dieser Anlagen verfügbar. Derzeit ist allerdings unbekannt, welche
Anlageneinstellungen in der Schweiz zu einem möglichst effizienten Betrieb führen und wie stark die
Effizienz durch den Einsatz der unterschiedlichen Konzepte unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit
erhöht werden kann.
Eine möglichst einfache CO₂-Boosteranlage wird als Standard-Kälteanlage definiert. Für die Berechnung
der notwendigen elektrischen Energie werden vier Kälteleistungen definiert, wodurch zwei
Filialen mit unterschiedlich grosser Verkaufsläche jeweils mit offenen und geschlossenen Kühlmöbeln
simuliert werden können. Durch die Erstellung eines Berechnungsskriptes kann der elektrische
Energiebedarf der einfachen CO₂-Kälteanlagen für jede Stunde eines Jahres berechnet werden. Die
Ergebnisse werden mit den Messdaten einer realen Anlage verglichen. Anschliessend werden die
Berechnungen modifiziert, so dass der Energiebedarf von anderen Konzepten wie eine CO₂-Kälteanlage
mit einem Parallelverdichter und eine CO₂-Kälteanlage mit Gas-Ejektor nachgerechnet werden
können. Aus den Berechnungen geht hervor, dass die Verdampfungstemp-eratur einen grösseren
Einfluss auf die Effizienz einer CO₂-Kälteanlage als der Hochdruck, der Mitteldruck und die nutzbare
Überhitzung hat. Der Einsatz eines Gas-Ejektors führt zu einer Einsparung der elektrischen Energie,
die leicht grösser ist als die Einsparung, welche durch den Einsatz eines Parallelverdichters erreicht
werden kann. Anlagen mit Gas-Ejektoren weisen aufgrund der höheren Investitionskosten eine
höhere Amortisationszeit als Anlagen mit Parallelverdichter auf.
In einer weitergehenden Untersuchung kann der Einfluss von weiteren Konzepten auf die Effizienz
wie einer Boosteranlage mit Flüssig- und Gas-Ejektor oder die Auswirkung der Kälteleistungsverteilung
auf die Plus- und Tiefkühlung untersucht werden.
Due to increasing global warming, the environmental impact should decrease and the demand for
electricity should be reduced. In Switzerland, refrigeration systems in commercial enterprises and
industry account for five per cent of total electricity consumption. Many supermarkets currently use
carbon dioxide (CO₂) as refrigerant, as it has a global warming potential of one and therefore little
impact on the environment. On the market, many different concepts of these systems are available.
However, it is currently unknown which system settings lead to the most efficient operation in
Switzerland and how much efficiency can be increased by using the different concepts, taking
economic consideration into account.
The simplest possible CO₂ booster system is defined as the standard refrigeration system. Four
refrigeration capacities are defined for the calculation of the required electrical energy, allowing two
shops with different sizes of sales area to be simulated, each with open and closed refrigeration
units. By creating a calculation script, the electrical energy requirement of the simple CO₂ refrigeration
systems can be calculated for every hour of a year. The results are compared with the measurement
data of a real system. The calculations are then modified so that the energy consump-tion
of other concepts such as a CO₂ refrigeration system with a parallel compressor and a CO₂ refrigeration
system with a gas ejector can be recalculated. The calculations show that the evapora-ting
temperature has a greater influence on the efficiency of a CO₂ refrigeration system than the high
pressure, the medium pressure and the usable superheating. The use of gas ejectors lead to a saving
in electrical energy that is little higher than the saving achieved by using only a parallel compressor.
Systems with gas ejectors have greater investment costs and therefore a longer amortisation period
than systems with parallel compressors.
The influence of other concepts on the efficiency such as a booster system with a liquid and gas
ejector or the effect of refrigeration capacity distribution on the positive and negative refrigeration
stage can be investigated in a further study.
- Aufgrund der zunehmenden Klimaerwärmung sollen die Umweltbelastungen abnehmen und der elektrische
- Autor/in
- Datierung
- 14.06.2024
- Format
- 103 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Stoller Jessica, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation