Entwicklung eines hermetischen Ammoniak-Solekühlers kleiner Leistung zum Einsatz in der gewerblichen Kältetechnik

Aktenzeichen 11730/01
Abschlussbericht:
Projektträger: Beck Technisches Büro Hannover GmbH BTB Kältetechnik
Zeppelinstr. 4 a
30916 Isernhagen
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Telefon: 0511/615240
Internet: -
Bundesland: Niedersachsen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens war, im Rahmen der Entwicklung von Pilotanlagen Wege für einen ökologischen und wirtschaftlichen Einsatz des Kältemittels Ammoniak in Kälteanlagen mit einer Kälteleistung unter 50 kW aufzuzeigen. Hauptaugenmerk lag sowohl aus sicherheitstechnischen wie auch energetischen und ökonomischen Gründen in einer Minimierung der notwendigen Kältemittelfüllmenge.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenParallel wurden zwei Lösungswege verfolgt und anlagentechnisch realisiert:
- Kälteanlage mit trockener Verdampfung
Entwicklung eines neuen teillöslichen Kältemaschinenöles mit geringer Affinität zur Wasser und einer guten Ammoniak-Löslichkeit, um eine selbständige Ölrückführung zu ermöglichen und Korrosionseffekte zu vermeiden.
Entwicklung eines Expansionsventils und dazugehöriger Regeleinheit zur automatischen Regelung der Verdampfung.
- Kälteanlage mit überfluteter Verdampfung
Entwicklung eines kostengünstigen Regelsystems für die Verdampfung.
Aufbau eines geeigneten Sammelsystems für den in Ammoniak unlöslichen Schmierstoff.
Entwicklung einer Flüssigkeitsabscheidung auf der Saugseite.


Ergebnisse und Diskussion

Hinsichtlich der Regelung der trockenen Verdampfung wurden zwei verschiedene Expansionsventile untersucht. Beide Ventile zeigen im Rahmen eingehender messtechnischer Untersuchungen gute Regeleigenschaften, die einen zuverlässigen und effizienten Einsatz in Ammoniakanlagen erlauben. Zur überfluteten Verdampfung wurde eine Sammler-Verdampfereinheit entwickelt und in die überflutete Pilotanlage integriert.

Mit den in den Voruntersuchungen erzielten Ergebnissen und gewonnenen Erkenntnissen wurden zwei Pilotanlagen, eine nach dem Prinzip der trockenen Verdampfung und eine nach dem Prinzip der überfluteten Verdampfung, konstruiert und gebaut.

Die im Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, dass der Bau kompakter Ammoniakanlagen kleiner Leistung durchaus möglich ist. Die erhoffte Reduzierung der Anlagenkosten durch den Einsatz von gelöteten Aluminiumrohren ließ sich nicht realisieren. Obgleich durch eine Reihe von Maßnahmen eine weitere Hermetisierung der Anlage gelungen ist, war eine Hermetisierung der Verdichter nicht möglich. Insgesamt kann zusammengefasst werden, dass der Einsatz solcher Anlagen in der gewerblichen Kältetechnik zu einer Reduzierung der den Treibhauseffekt verursachenden direkten und indirekten CO2-Emissionen führt. Zur Zeit findet sich jedoch in der Industrie sowie bei den Anwendern leider keine Akzeptanz für Ammoniak-Anlagen kleiner Leistung.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse wurden auf der Kälte- und Klimamesse IKK, in branchenrelevanten Fachzeitungen und auf der Kältefachtagung in Purdue, USA, vorgestellt.


Fazit

Trotz positiver technischer Ergebnisse des Vorhabens ist eine marktliche Umsetzung des Kälteerzeugungsverfahrens bislang nicht gelungen. Bezüglich des Einsatzes von Ammoniak als Kältemittel führen u.a. gesetzliche Restriktionen mit dem Ziel des Gesundheitsschutzes zu Unsicherheiten bei den Anwendern, auch bei Anlagen kleiner Leistungen mit geringeren ordnungsrechtlichen Anforderungen. Diese Hemmnisse abzubauen bzw. zu umgehen, z.B. mittels der Entwicklung kostengünstiger Hardware für Klein-kälteanlagen auf Basis des Kältemittels Ammoniak, konnte im Ergebnis des Vorhabens nicht erreicht werden, da notwendige Einsparungen bei der Systemtechnik nicht erreichbar waren. Hier wird deutlich, dass ein Technologiewandel nur auf Basis ökologischer Vorteilhaftigkeit ohne ökonomischen Anreiz und bei zusätzlichen Unsicherheiten bei den Anwendern in der Risikobewertung nach wie vor schwierig bleibt.

Förderzeitraum: 01.07.1997 - 04.01.2001 (3 Jahre und 6 Monate)
Fördersumme: 252.424,80
Förderbereich: I.1.2
Stichworte: Kühlung , AG-Klima , AG-Klima-Kälte, Ausstellung: Nachhaltige Chemie
Publikationen: