Pumpen mit variabler Drehzahl
In einer Zeit, in der innerhalb der Branche ständig neue Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz von Kaltwassersätzen gesucht werden, sollte man sich dessen bewusst sein, dass in einem Wassersystem die Pumpe einer der zentralen Energieverbraucher ist. Eine bewährte und wirtschaftliche Lösung ist die Verwendung von Frequenzreglern für die Einstellung der Pumpendrehzahl.
Obwohl die Suche nach einem Kaltwassersatz mit höherer Energieeffizienz richtig ist und zur Senkung der Energiekosten beiträgt, ist auch ein optimaler Kaufpreis wichtig. Und darin liegt das Problem: Die Suche nach einem höheren EER bei Volllast zwingt die Hersteller dazu, die Wärmetauscherfläche zu vergrößern und damit die Kosten der Kaltwassersätze zu steigern. Ist das weise angesichts der Tatsache, dass der Kaltwassersatz 97 % der Zeit bei Teillast läuft? Wäre es nicht besser, die potentiellen Einsparungen bei Teillast zu erforschen?
Da die Energiekosten für die Pumpe über 20 % der Gesamtenergiekosten eines Kühlgerätes ausmachen können, neigt Lennox zum Einsatz einer Pumpe mit variabler Drehzahl, um die Fördermenge zu vermindern, wenn die Gebäudeanforderung erfüllt ist. Der Einsatz einer Pumpe mit variabler Drehzahl eröffnet die Möglichkeit der Abschreibung innerhalb eines Jahres. Die erzielten Energieeinsparungen liegen bei einer Pumpeneinheit bei einer Größenordnung von 75 %. Diese von Lennox entwickelte wirtschaftliche Lösung ermöglicht es Lennox, von nun an Kaltwassersätze („Neosys“ und „Ecolean“) mit der Option „Pumpe mit variabler Drehzahl“ anzubieten.
Hohe Energieeinsparung
Bisher waren bei „Direktkreis“-Kaltwassersätzen zwei Hydrauliksysteme möglich: konstanter Strom oder „entkoppelter“ Primär-Sekundär-Kreislauf mit konstantem Primärstrom. Einige Kaltwassersätze besitzen nun eine Pumpe mit variabler Drehzahl und ermöglichen somit einen dritten Hydrauliksystemtyp: den „Direkt“-Kreislauf mit variablem Primärstrom (DPV).
Dazu sind einige Erläuterungen notwendig. Viele Jahre lang haben die Hersteller von „Geräten“ die Nutzer und Systementwickler dazu ermutigt, einen konstanten Strom durch den Verdampfer aufrecht zu erhalten, um Probleme zu vermeiden. In Wirklichkeit garantieren Geräte, die bei nur minimalen Einstellungsänderungen betrieben werden, keinen zuverlässigen Betrieb, und der verminderte Wasserstrom durch den Verdampfer „ohne integrierte Regelung“ führt zu einem hohen Risiko des Einfrierens des Verdampfers oder zu anderen Fehlfunktionen. Man muss sich auch des Betriebsrisikos bei einem Laminarstrom im Verdampfer bewusst sein.
Die Entwicklung eines zuverlässigen Systems mir variablem Volumenstrom im Primärkreis erfordert besondere Sorgfalt. Dank der neuen Reglergeneration sind Lennox-Kaltwassersätze heute in der Lage, die gewünschte Temperatur bei einer Volumenstrom-Variation von 60 bis 100 % zu halten. Somit kann bei der Pumpe eine Energieeinsparung von 75 % pro Jahr erzielt werden.
Zur Erinnerung: Die Beziehung zwischen Variablem Volumenstrom, Rotationsgeschwindigkeit und Stromverbrauch kann anhand der sogenannten Affinitätsgesetze ermittelt werden. Diese gelten ebenso für Ventilatoren und Pumpen. Der theoretische Energieverbrauch der Pumpe variiert mit dem Quadrat der Drehzahl.
P1/P2 = (F1/F2)³
mit P = Motorstrom
und F = Motordrehzahl
› 20 % geringere Drehzahl = Stromverbrauch um 50 % gesenkt
› 40 % geringere Drehzahl = Stromverbrauch um 80 % gesenkt
Obwohl die Volumenstromänderung bei einer gegebenen Pumpe direkt proportional zur Drehzahländerung ist, ist eine Variation des Volumenstroms durch den Verdampfer von 20 % ausreichend, um eine Energieeinsparung von 50 % zu erzielen.
Die Energieeinsparung bei einem Kaltwassersatz mit einer Pumpe mit Frequenzregler kann auf unterschiedliche Weise erzielt werden:
Bei Volllast: Der Energieverlust, der normalerweise am manuellen Regelventil für den Wasserfluss auftritt, wird eliminiert. Der Wasserfluss des Kaltwassersatzes wird elektronisch so angepasst, dass er den tatsächlichen Anforderungen des Systems entspricht.
Bei Teillast: Die Pumpendrehzahl wird automatisch gesenkt, wenn der Kaltwassersatz bei verminderter Last läuft. Diese geringere Pumpendrehzahl wird generell automatisch gesteuert, um eine konstante Druckdifferenz im System aufrecht zu erhalten.
In Zeiträumen, wenn der Kaltwassersatz in einem unbelegten Raum ausgeschaltet ist (nachts, an Wochenenden): Der Regler kann automatisch die Pumpendrehzahl auf ein Minimum absenken und den minimal notwendigen Volumenstrom durch den Verdampfer bereitstellen, damit das Gebäude im Wärmepumpenbetrieb garantiert frostfrei bleibt.
Geringere Installationskosten und umweltfreundliche Technologie
Zur Energieeinsparung ist die potentielle Senkung der Installationskosten hinzuzurechnen. Der „direkte“ Kreis mit variablem Primärkreislauf (DPV) ist vorteilhafter als ein „entkoppelter“ Primär/Sekundärkreislauf, denn er erfordert lediglich eine Hauptpumpe, das Primär/Sekundär-Entkopplungssystem entfällt. Außerdem ist kein Volumenstrom-Regelventil notwendig, denn die Anpassung an die tatsächlichen Systemanforderungen erfolgt elektronisch.
Im Vergleich zu einem „direkten“ konstanten Kreislauf kann bei Anschlusseinheiten ein variabler Primärkreislauf für die 2-Wege-Ventile verwendet werden, anstatt der 3‑Wege-Ventile. Dies trägt zur Senkung der Installationskosten bei.
Zusammenfassung
Bei Lennox ist man sich der Vorteile der Pumpen mit variabler Drehzahl bewusst. Wenn der Volumenstrom in einem System nicht geregelt wird, laufen die Pumpen rund um die Uhr bei voller Drehzahl, doch die sogenannten Komfort-Anwendungen erfordern selten den maximalen Wasserstrom.
Heute bietet Lennox die Option „Pumpen mit variabler Drehzahl“ an, die den Wasserstrom durch den Verdampfer modulieren und so die Energiekosten deutlich senken.
„eDrive“ ist eine Lösung mit Pumpe mit variabler Drehzahl, die Lennox bei seiner Kaltwassersatz-Baureihe („Ecolean“ und „Neosys“) serienmäßig anbietet. Lennox unterstützt Anwender bei der Berechnung der Gesamtbetriebskosten und des Ertrags aus Investitionen im Zusammenhang mit Kaltwassersätzen mit der Option „eDrive“. Dazu dient das Tool „TCO & CO2 Calculator“.
