Sportliche Höchst-Leistungszahlen
Wasserkühlsatz zur Raumklimatisierung eines Sportfachgeschäfts
Im Nordwesten von München, im Stadtteil Allach, sitzt die Zentrale des Sportfachhändlers Schuh+Sport bittl, welcher in 2009 sein 60jähriges Firmenjubiläum feierte (Bild 1). Doch nicht nur im Sportfachhandel steht der Name bittl für Dynamik und Innovation, auch die Klimatisierung ist alles andere als konventionell oder uneffektiv. Hier kommt ein außergewöhnlicher Brunnenwasser-Spezial-Kühlsatz zum Einsatz.
Bis zum Sommer 2010 wurde die 1200 m2 große Verkaufsfläche in Allach mit Brunnenwasser gekühlt. Man muss wissen, dass auf der Schotterebene im Münchner Norden der Grundwasserspiegel teilweise bei 1 bis 2 m liegt. Die Gegend ist also prädestiniert für Direktkühlung mit Grundwasser, sowohl für Produktionsbetriebe als auch für Handelsgeschäfte. Im vorliegenden Fall liegt der Grundwasserspiegel zwar bei 7 m, aber es macht immer noch Sinn dieses Wasser zur Kühlung zu verwenden. Natürlich ist sowohl die Temperaturdifferenz (max. 5 K), als auch die Rückführtemperatur des Wassers (max. 19 °C) begrenzt. Entnommen werden maximal 23 m³ pro Stunde.
Doch verursacht durch die hohen Temperaturen (Grafik 1) und die hohe Luftfeuchte (Grafik 2), bzw. die vielen extrem schwülen Tage im Sommer, reichte die zur Verfügung stehende Wassermenge nicht mehr aus, um auf den Verkaufsetagen angenehme Raumtemperaturen bei erträglicher Feuchte zu erreichen. Zugleich brach die Leistung der Kühlkassetten wegen der zu geringen Temperaturdifferenz von 9 kW auf 2 kW ein. Oder anders gesagt, die Vorlauftemperatur des Brunnenwassers reichte nicht mehr aus, um die Räumlichkeiten zu entfeuchten, es wurde nur noch gekühlt und dies führte zu einer nicht sehr angenehmen Schwüle in den Verkaufsräumen, was sich natürlich direkt auf die Verkaufszahlen auswirkt.
Hier wurde nun von der Firma F&S ein eigengefertigter Brunnenwasser-Spezial-Kühlsatz, vom Typ „BWIK120“, zwischengeschaltet. Das heißt, das Brunnenwasser wird für den wassergekühlten Bündelrohrverflüssiger (Bild 2) verwendet. Dies erlaubt eine Verflüssigungstemperatur von 14 - 20 °C, bei einer Verdampfung von 3,5 °C, zu fahren.
Dass dies keine Randbedingungen für einen Wasserkühler von der Stange sind, dürfte dem wissenden Leser klar sein. Hier kommt der von F&S gebaute und auf dem Stand der HKT Huber-Kälte-Technik (www.hkt-goeldner.de) auf der Chillventa 2010 in Nürnberg vorgestellte „BWIK“ (Brunnenwasser-Industriekühler), mit einem drehzahl-geregelten FU-Goeldner-Verdichter, der Baureihe „Goeldner-Motion-XL“, zum Einsatz (Bild 3).
Im Unterschied zu dem auf der Messe gezeigten Kompaktkühlsatz mussten jedoch die Komponenten aus Platzgründen einzeln eingebracht und aufgestellt werden.
Die Technik
Der geringe Temperaturhub (1 °C auf 16 °C), bzw. die geringe Druckdifferenz, macht den Einsatz eines elektronischen Expansionsventils zwingend nötig. Als Kältemittel wurde aus demselben Grund R410A gewählt. Damit steht noch eine vernünftige Druckdifferenz von 7 bar (8,2 bar auf 15,2 bar) zur Einspritzregelung zur Verfügung. Um die schwankenden Kühllasten effizient abfahren zu können, kommt man um einen drehzahlgeregelten Verdichter nicht herum. In den „BWIK“-Sätzen von F&S werden die kompakten Hubkolbenverdichter mit direkt aufgebautem Frequenzumrichter von HKT eingesetzt. In diesem Fall ein Verdichter vom Typ „HS 54 1FU“, d.h. ein „Goeldner-Motion-XL“-Verdichter mit aufgebautem 18,5 kW-FU, regelbar im Bereich 20....70 Hz und parametriert für die Saugdruckregelung des Verdichters. Der Kälteleistungsbereich erstreckt sich stufenlos von 35 kW bis 120 kW. Der EER (= Energy Efficiency Ratio) wurde mit geeichten Wärmemengenzählern ermittelt. Das Ergebnis ist mehr als begeisternd. Es wurden Leistungszahlen im Teillastbereich bis zum Vollastbereich von 11,7 bis 13,1 ermittelt.
Das heißt, mit dem elektrischen Anschlusswert von 9,8 kW wird eine max. Kühlleistung von 120 kW gefahren – dies bei Kaltwassertemperaturen von 6 °C im Vorlauf auf 12 °C im Rücklauf. Somit erreicht man auch eine ausreichende Entfeuchtung und es kann nicht nur von einer Raumkühlung, sondern von einer Raumklimatisierung gesprochen werden. Zum Vergleich soll noch erwähnt werden, dass mit einem Standardkaltwassersatz, der zudem meist nicht stufenlos regelbar ist, ein EER von 4 bis 5 gefahren wird.
Aufgrund der höheren Temperaturdifferenz in den Umluftkonvektoren kann die Luftleistung erheblich reduziert werden, dies führt wiederum zu einer Reduzierung der Leistungsaufnahme der Lüfter um 2 - 3 kW – mit dem Nebeneffekt des ebenfalls drastisch niedriger ausfallenden Geräuschpegels.
Reicht die Brunnenwassermenge und Temperatur aus, so kann nach wie vor auf Naturkühlung umgeschaltet werden. Das heißt, der Kältesatz wird abgeschaltet und die Brunnenwasserdirektkühlung, wie vor dem Umbau eingesetzt, wird aktiviert (Grafik 3).
Die technischen Daten des Kältesatzes zeigen sich wie folgt:
Fazit
Wer in einem Gebiet mit einem nutzbaren Grundwasservorkommen eine Firma hat, sollte sich bei Bedarf einer Kühl- oder Klimaanlage mit dieser Option befassen. Es sind realistische Stromkosteneinsparungen von bis zu 68 % gegenüber luftgekühlten Systemen möglich. Dies entlastet nicht nur die Kostenstruktur sondern auch die Umwelt.
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