Kälteanlagen kleinerer Leistung mit halogenfreien Kältemitteln

Das Kältemittel R-744 ist seit einigen Jahren insbesondere in Europa im Lebensmittel-Einzelhandel meist die favorisierte Lösung für zentrale Kälteanlagen. Dabei kommen üblicherweise Verdichter-Verbundanlagen mit halbhermetischen Hubkolbenverdichtern zum Einsatz. In Kombinationen von Normalkühl- und Tiefkühlstufen ergeben sich dabei häufig Gesamtleistungen von 50 bis 250 kW Kälteleistung. Noch größere Leistungen werden beispielsweise in Cash & Carry Märkten, in der Kühllogistik und auch in anderen gewerblichen und industriellen Anwendungsbereichen ausgeführt. Mindestens ein Verdichter je Druckstufe wird standardmäßig mit variabler Drehzahl betrieben.

Je größer die zu installierende Kälteleistung ist, desto mehr diverse technische Merkmale zur Verbesserung der System-Energieeffizienz werden möglich und meist auch realisiert. Dazu zählen zum Beispiel Parallelverdichtung, mehrstufige Entspannung, Wärmerückgewinnung, Ejektorbetrieb, Expander, teilüberflutete Verdampfer und adiabatische Vorkühlung der Luft am Gaskühler-Eintritt, sowie externe Flüssigkeitsunterkühlung. Im Leistungsbereich unterhalb 50 kW Kälteleistung sind ebenfalls zunehmend R-744-Verbundanlagen mit kleinen halbhermetischen Hubkolbenverdichtern zu finden. Hinsichtlich der Regelbarkeit bei Teillast-Anforderung unter Berücksichtigung des sub- und transkritischen Betriebs können jedoch technische Grenzen auftreten.

Um auch den kleinen Leistungsbereich bis zur unteren Leistungsgrenze von etwa 2 kW Kälteleistung mit R-744 zu erschließen, startete das Unternehmen Rivacold vor einigen Jahren die Entwicklung, Produktion und Vermarktung von kompakten R-744-Kälteanlagen kleiner Leistung. Inzwischen liegen vielfältige Anwendungserfahrungen vor. Die kompakten R-744-Kälteanlagen kleiner Leistung sind hinsichtlich des Aufbaus, der Projektierung und des Betriebs nicht eins-zu-eins vergleichbar mit den R-744-Verbundanlagen größerer Leistung. Eventuell bisher gemachte Erfahrungen aus dem größeren Leistungsbereich sind daher nicht unbedingt vollständig übertragbar. Das führt dazu, dass die Anforderungen an Planung, Montage und Betrieb im kleinen Leistungsbereich häufig unterschätzt und in der Konsequenz die Anlagen dann nicht optimal betrieben werden.

Parallel findet eine zunehmende Marktentwicklung mit R-290-Anlagen und Geräten statt. R-290 ist aus verschiedenen Gründen insbesondere bei kleinen Leistungen eine technisch und wirtschaftlich sehr interessante Alternative.