Der eChiller ist eine Kompressionskältemaschine, die reines Wasser (R718) als Kältemittel verwendet und zudem im Leistungsbereich von 35 kW je nach Anwendungsfall bis zu 80 % Energie beim Abtransport von Abwärme aus industriellen Prozessen einspart.

Der weltweite Kältebedarf zur Kühlung industrieller Prozesse und zur Klimatisierung von Gebäuden wächst überproportional. Zur Begrenzung der daraus entstehenden Umweltbelastungen und des wachsenden Strombedarfs reagieren die europäischen Behörden mit zunehmend verschärften Verordnungen.

Die effiziente Anwendung von Wasser als Kältemittel in Kompressionskälteanlagen gelingt durch eine komplett neue, energetisch optimale und direkte technische Umsetzung des thermodynamischen Kreisprozesses. Hierfür werden nahezu alle Komponenten selbst entwickelt, da diese auf dem Markt nicht verfügbar sind.

Die Technologie des eChillers

Der eChiller arbeitet mit der Direktverdampfung von Wasser in einem vakuumdichten, geschlossenen Kreislauf, der über Plattenwärmeübertrager hydraulisch vom externen Kühl- und Kaltwasserkreis getrennt ist. In zwei identisch aufgebauten Kältemodulen wird der komplette thermodynamische Kreisprozess abgebildet.

Funktionsweise des Kältemoduls

Querschnitt Kältemodul_201705

1.
Der Verdampfer: Wasser tritt in den Verdampfer ein, ein Teil verdampft und entzieht dadurch dem restlichen Wasser Energie, wodurch es sich abkühlt.
2.
Der ct-turbo: Der Wasserdampf wird von dem Turboverdichter mit bis zu 90.000 U/min verdichtet, wobei sich Druck und Temperatur des Dampfes erhöhen.
3.
Verflüssiger: Der komprimierte Dampf kondensiert im Verflüssiger und erwärmt so den Kühlwasserstrom.
4.
Die Expansion: Das kondensierte Wasser wird in den Verdampfer zurückexpandiert.

 

Der modulare Aufbau des Systems erlaubt es, durch die Verschaltung der Kältemodule sowohl in Abhängigkeit der inneren Wärmelast als auch der Kühlwassertemperatur jeweils nur die Anlagenteile zu betreiben, die notwendig sind, um die geforderte Kälteleistung zu erbringen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Maschine immer im optimalen Arbeitsbereich und somit mit dem minimal notwendigen Energieaufwand betrieben wird.

Einsatzbereiche und Betriebsgrenzen

eChiller sind auf die Kühlung von Prozessen mit hohen Kaltwassertemperaturen ausgelegt und damit ideal für alle Anwendung, die ganzjährig einen kontinuierlichen Kühlbedarf haben. Der wirtschaftlich sinnvolle Einsatzbereich liegt bei Kaltwasseraustrittstemperaturen zwischen 16 °C und 22 °C. Technisch möglich sind Temperaturen von knapp über dem Gefrierpunkt bis hin zu 100 °C.
Besonders geeignet ist der eChiller für die Kühlung industrieller Prozesse, wie z. B. Kunststoffspritzguss, chemische Prozesse, Bioreaktoren oder generelle Kaltwasseranwendungen, im Bereich der Gebäudekühlung besonders zur Betonkernaktivierung und für Kühldecken sowie zur Kühlung von Serverräumen.

80 % Energieeinsparung im Vergleich zum Stand der Technik

Die Maschine läuft bereits im Freikühlbetrieb, wenn die Kühlwassertemperatur nur minimal geringer ist als die geforderte Kaltwasservorlauftemperatur. In diesem Betriebsmodus werden sehr hohe Effizienzwerte (COP) von über 100 erreicht, das bedeutet, dass für das Abführen von 1 kW Abwärme weniger als 10 W elektrische Leistung notwendig ist.
Die Verdichterdrehzahl und damit auch der erforderliche elektrische Energiebedarf sind direkt von der Kühlwassertemperatur abhängig. Dies bedingt, dass ab 18 °C der COP kontinuierlich sinkt.

Die folgende Tabelle zeigt die COP-Effizienzwerte des eChillers:
DE_COP_RGB 

Energetische Prozesskühlung – umweltverträglich und kosteneffizient

  • Reines Wasser (R718) als Kältemittel ist F-Gase-frei, CO2-freundlich und 100 % umweltverträglich – alle kältemittelrelevanten Richtlinien entfallen.
  • Keine Legionellengefahr durch den Einsatz von Trockenrückkühlern.
  • Keine Dichtigkeitsprüfung nach der F-Gase-Verordnung erforderlich.
  • Extrem geräusch- und schwingungsarm.
  • Die hohe Energieeffizienz sorgt für schnelle Amortisierung und langfristige Kosteneinsparung im Betrieb.
  • Der eChiller ist BAFA- und z. B. KfW-Bank-förderfähig.
  • Ideal für alle Anwendungen, die ganzjährig einen kontinuierlichen Kühlbedarf haben. Besonders wirtschaftlich sind Kaltwassertemperaturen von 28/22 °C und höher, die herkömmliche Kältemaschinen in der Regel nicht bedienen können.

Dr. Jürgen Süß – CEO der Efficient Energy GmbH; Stand: Oktober 2016