Bachelorarbeit Daniel Orth

 

Entwicklung eines Verfahrens zur Analyse von Sanierungsmaßnahmen für Kälteversorgungsanlagen unter Berücksichtigung des Teillastverhaltens

Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die Fragestellung, wie sich Bestandskälteanlagen sowie Neuanlagen durch Sanierungsmaßnahmen effizienter betreiben lassen, sodass der Bedarf mit minimalem Energieeinsatz gedeckt werden kann. Dafür wird ein Berechnungstool entwickelt, welches auf Basis von Herstellerangaben und geeigneter Annahmen in der Lage ist, den Energieverbrauch einer Kälteanlage zu bestimmen. Es wird dazu ein vereinfachter Algorithmus entwickelt, der den thermodynamischen Kreisprozess insbesondere für die Teillastzustände der Kälteanlage abbildet. Auf Basis dieses Algorithmus werden die Energiebilanzen um relevante Komponenten des Kreisprozesses aufgestellt. Es wird beschrieben, inwiefern und mit welchen Einschränkungen ein vereinfachtes Tool realisiert werden kann und wie genau sich eine Referenzanlage damit abbilden lässt. In einem zweiten Schritt wird anhand eines Anlagentyps gezeigt, welchen Einfluss die verschiedenen thermodynamischen und bauteilbedingten Parameter auf die Effizienz der Kälteanlage haben. Dafür werden vier Referenzanlagen und drei Lastprofile: Industriekälte, Gewerbekälte und Gebäudekälte, erstellt. Die verschiedenen Anlagen sollen mit den dazugehörigen Lastprofilen einen bestimmten Typ Kälteabnehmer widerspiegeln. Jedes Lastprofil hat dabei über das Jahr verteilt einen anderen Volllaststundenanteil und beeinflusst damit das Teillastverhalten der Kälteanlage. Anhand dieser Verbraucher werden verschiedene Optimierungsstrategien simuliert. Die Sanierungsmaßnahmen werden dabei unterteilt in hoch und niedrig investive Maßnahmen, je nachdem ob der Tausch einer hochpreisigen Anlagenkomponente notwendig ist oder nicht. Dabei zeigt sich, dass bereits niedrig investive Maßnahmen, wie zum Beispiel die Reinigung des Verdampfers oder die Unterkühlung des Kältemittels, signifikante Verbesserungen des SEER erzielen und hoch investive Maßnahmen, wie der Tausch des Antriebsmotors, nicht lohnend sein müssen. Diese und weitere Sanierungsmaßnahmen werden im Rahmen der Arbeit definiert und unter Verwendung des Algorithmus evaluiert. Ein einfaches kennzahlbasiertes Verfahren bewertet die Modernisierungsmaßnahmen der Kälteversorgungsanlagen.