REWE investiert in ein natürliches Kältemittel

Mittwoch, 8. Juli 2015

Der REWE-Markt in Dortmund-Hörde setzt auf besondere Frische: nicht nur für seine Lebensmittel, sondern auch für unsere Luft. Anstelle von chemischen Kältemitteln verwendet die Kälteanlage des Supermarkts nun nur noch das natürliche Kältemittel CO2 (R744). Dadurch wird eine deutliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen gewährleistet: Mit diesem Kühlsystem werden die schädlichen Emissionen um 110 Tonnen pro Jahr reduziert. Der Betreiber hat zusätzlich eine Klimaanlage und eine Wärmepumpe integriert, um den gesamten Komplex zu beheizen, der etwa 1.950 m² Verkaufsfläche und mehrere angrenzende Flächen umfasst.

Die Anlage versorgt die Kühlvitrinen und -schränke, die Tiefkühler, das Heizsystem, das Warmwassersystem und die Klimaanlage für die Verkaufsfläche. Das Gestaltungskonzept ist deutschlandweit das erste seiner Art. Tatsächlich sind derzeit nur vier solche Anlagen weltweit installiert. Schrezenmaier Kältetechnik setzte das Konzept um und installierte dazu eine CO2-Kälteanlage mit Komponenten von Danfoss.
Eine Kälteanlage dieser Art muss den strengsten Sicherheitsvorschriften entsprechen. Zum Beispiel mussten im Maschinen- und im Kühlraum Gaswarnfühler montiert werden, die bei Erstickungsgefahr einen Alarm auslösen. Ein weiterer Aspekt, den der Betreiber bei der Planung berücksichtigen musste, war der hohe Betriebsüberdruck der Anlage, denn CO2 kondensiert bei einem höheren Druck als herkömmliche Kältemittel. Die Rohrleitungen und Komponenten müssen daher einem Druck von bis zu 120 bar standhalten können. Herkömmliche Kupferrohre sind für einen solchen Druck nicht zugelassen. Daher erforderte die Anlage auf der Hochdruckseite druckbeständige Rohre aus Edelstahl.

Systemmanager vereinfacht die Systemkonfiguration

Der Systemmanager AK-SM 850 von Danfoss ist speziell auf die Anforderungen des Lebensmitteleinzelhandels ausgelegt. Er bietet alle Funktionen und Tools, die zum Regeln und Überwachen der Kältetechnikkomponenten erforderlich sind. Durch seine Funktion zur Alarmverwaltung und die Dokumentation von Alarmaktionen kann wirksam verhindert werden, dass Produkte verderben, da zu jeder Zeit die richtige Temperatur sichergestellt wird. Die Funktion zur kontinuierlichen Energieoptimierung verbessert die Systemeinstellung und senkt so die Energiekosten des Supermarkts. Der Systemmanager AK-SM 850 von Danfoss stimmt alle relevanten Anlagenkomponenten, wie die Klimaanlage, die Kühl- und Tiefkühlmöbel sowie die Beleuchtung der Möbel aufeinander ab. Mit dem Web-Assistenten ist eine schnelle und einfache Konfiguration der Einstellungen möglich. Der Systemmanager unterstützt sowohl das Modbus- als auch das LON-RS485-Kommunikationsprotokoll. Ein integriertes USB-Flash-Laufwerk ermöglicht ein einfaches Aktualisieren der Firmware und Speichern der Datenbank.

Eine optimale Regelung schützt die Anlage und spart Energie

Bei Kälteanlagen ohne Drehzahlregelung läuft der Verdichter kontinuierlich mit voller Drehzahl. Die einzigen Betriebszustände sind „Ein“ oder „Aus“, unabhängig von der tatsächlich erforderlichen Kälteleistung. Ein Expansionsventil versucht immer, den Verdampfer optimal mit Kältemittel zu füllen. Der Füllvorgang bewirkt eine Veränderung des Verdampfungsdrucks, wodurch in der Anlage Schwingungen auftreten. Der Verdampfer ist niemals ordnungsgemäß mit Kältemittel gefüllt und läuft ineffizient. Das Ergebnis ist eine suboptimale Kälteleistung des Kältemittels. Eine präzise Verdichterregelung mithilfe eines Frequenzumrichters zum Anpassen der Drehzahl erhöht die Stabilität und die Leistung der Anlage, da der Verdampfer immer optimal mit Kältemittel gefüllt ist. Durch die Regelung verändert sich der Verdampfungsdruck nicht. Das bedeutet, dass die Kälteleistung des Kältemittels auf effizienteste Weise genutzt werden kann. Aus diesem Grund wurde im REWE-Supermarkt ein VLT®-Antrieb FC 103 von Danfoss montiert. Er ermöglicht die Regelung des Verdichters, der die Kühlmöbel versorgt. Darüber hinaus wurde auch eine zusätzliche FC-103-Einheit zum Regeln des Tiefkühlabschnitts installiert.


Der FC 103 wurde speziell für die Regelung von Antrieben für Kühlmöbel ausgelegt. Daten über gängige Kältemittel wurden vorab auf den Frequenzumrichter geladen. Sie müssen über das Bediendisplay lediglich den Temperatursollwert für den Verdampfungsdruck eingeben. Darüber hinaus können Sie auch ein benutzerdefiniertes Kältemittel konfigurieren. Durch den automatischen Wechsel zwischen dem Sollwert für den Tages- und dem für den Nachtbetrieb kann der VLT®-Antrieb für die Kältetechnik den Energieverbrauch deutlich senken, da bei Nacht niedrigere Drehzahlen möglich sind.

Wirksame Wärmerückgewinnung

Der Verbundregler AK-PC 781 stellt eine effiziente Wärmerückgewinnung sicher. Die Hauptfunktion des Reglers ist das Regeln des Verdichters und des Verflüssigers auf eine solche Weise, dass beide zu jeder Zeit unter den energieeffizientesten Druckbedingungen laufen. Die vom Druckmessumformer gesendeten Spannungssignale ermöglichen eine genaue Regelung des Saug- und des Verflüssigungsdrucks. Der Regler verfügt über Funktionen für das Ölmanagement, die Wärmerückgewinnung und die CO2-Gasdruckregelung. Der Verbundregler kann die Leistung von bis zu acht Verdichtern regeln. Des Weiteren sorgt er für eine sichere Überwachung des Hoch- und Niederdrucks sowie der Temperatur der Druckleitung. Zusätzlich zur Leistungsregelung kann der Regler Signale an andere Regler übermitteln, die Auskunft über vordefinierte Betriebsbedingungen geben, wie z. B. die Zwangsschließung von Expansionsventilen, Alarmsignale und -meldungen.

Der große Vorteil dieser Verbundregler ist, dass sie problemlos zusammen mit der Anlage erweitert werden können. Module des gleichen Typs können beliebig in die Verbundregler eingesetzt werden, wodurch die Anlage optimal an die individuellen Anforderungen angepasst werden kann. Es können bis zu vier externe Displays zusätzlich angeschlossen werden (mit und ohne Bedientasten). Sie können verschiedene Messwerte anzeigen, wie Saugdruck, Verflüssigungsdruck oder Wärmeübertragertemperatur.

Weniger Ein- und Ausschaltungen dank Frequenzumrichter

In Bezug auf den Verdichterbetrieb ist das Einschalten die entscheidende Phase. Wenn der Verdichter mit voller Leistung eingeschaltet wird, saugt er das gesamte Gas an und schaltet sich sofort aus, da kein Gas mehr vorhanden ist. Eine Drehzahlregelung ermöglicht es dem Verdichter, kontrollierter zu starten. Falls allerdings ein schnellerer Anlauf unbedingt notwendig ist, kann der VLT®-Antrieb für die Kältetechnik ein Sicherheitsventil öffnen, wodurch der Verdichter schnell ohne Last (Leerlauf) anlaufen kann.


Im niedrigen Drehzahlbereich ist die Schmierung des Verdichters jedoch ggf. nicht ausreichend. Lange Verdichteranlaufzeiten bedeuten eine geringe Beschleunigung und einen längeren Betrieb im kritischen Bereich. Um diese Art des Anlagenverschleißes zu vermeiden, bietet der VLT® FC 103 eine separate Anlauframpe. Sobald der kritische Bereich verlassen wurde und eine ausreichende Schmierung gewährleistet ist, wechselt der VLT® automatisch zu einem langsameren und sanfteren Anlauf.


Darüber hinaus kann die Anzahl der erforderlichen Ein- und Ausschaltungen mit einfachen Anpassungen auf ein Minimum reduziert werden. Auch ist es möglich, mit dem Bediendisplay eine maximale Anzahl an Ein-/Ausschaltzyklen für einen bestimmten Zeitraum festzulegen. Der VLT®-Antrieb für die Kältetechnik verfügt zudem über eine Funktion zum Vermeiden von häufigen Ein-/Ausschaltungen von netzbetriebenen Verdichtern. Für den Fall, dass der Frequenzumrichter den drehzahlgeregelten Verdichter nicht länger regeln kann, z. B. aufgrund eines Alarms, ist er dennoch in der Lage, die Regelung von netzbetriebenen Verdichtern aufrechtzuerhalten.

Fazit

Mit der neuen Kälteanlage kann der REWE-Supermarkt in Dortmund nicht nur Kosten einsparen, sondern im Vergleich zu einer R404A-Anlage auch die CO2-Emissionen pro Jahr um etwa 20 % reduzieren. Mit anderen Worten: Technologien von Danfoss helfen REWE, die Produkte effizienter zu kühlen und mehr für die Umwelt zu tun – und das alles mit weniger Energie.