Zur Einbindung und Regelung einer Expander-Kompressor-Einheit in Anlagen der Gewerbekälte

Der natürliche Stoff Kohlenstoffdioxid wird aufgrund seiner guten ökologischen Eigenschaften verstärkt in Kaltdampf-Kompressionskälteanlagen eingesetzt, obwohl bei der Verwendung energetische Nachteile im Vergleich mit den derzeit verwendeten Kältemitteln entstehen können. Aus diesem Grund wird die energetische Verbesserung von CO2-Kälteanlagen weltweit diskutiert und in Forschungsvorhaben untersucht. Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung ist der Einsatz einer arbeitsleistenden Entspannung. Zur Steigerung der Energieeffizienz behandelt die vorliegende Arbeit die Integration und Entwicklung einer Regelstrategie zum Einsatz einer kombinierten Expander-Kompressor-Einheit (ECU) in Anlagen der Gewerbekälte. Es wird erläutert, welche Komponenten und Anpassungen an die Prozessführung zur Integration nötig sind. Bei den vorgestellten Kältemaschinen handelt es sich um Systeme mit mehreren parallel verschalteten Verdichtern. Beide Anlagen können sub- und transkritisch betrieben werden, besitzen einen Mitteldruckabscheider und unterscheiden sich primär in der Prozessschaltung. Für die Anlagen wurden die zur Integration notwendigen Komponenten bestimmt und eine Regelstrategie entworfen, um die Kälteanlagen mit ECU an unterschiedliche Prozessbedingungen anzupassen. Hierzu wurden verschiedene Wirkungspläne und ein Programmablaufplan erstellt, welche erfolgreich angewandt werden konnten. Die Strategie zur Regelung konnte erfolgreich unter unterschiedlichen Prozessbedingungen experimentell getestet und untersucht werden. Es wurde gezeigt, dass das Ersetzen des Hochdruckregelventils und des Mitteldruckregelventils durch eine arbeitsleistende Entspannung möglich ist.