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TSU-M: Interne Schmelze

Der TSU-M ist ein Eisspeicher für internes Schmelzen mit Glykoleinspesung Für einen Leistungsbereich von 647 bis 2.676 kWh. Dieses System wird vor allem für Klimaanlagen eingesetzt.

Arbeitsprinzip

TSU M principle of operation Das TSU-M ist ein internes Schmelzsystem, das Eis (1) rund um ein Rohrbündel (2) produziert und aufbaut, das in Wasser (3) getaucht ist, wobei ein Großteil davon im Tank gefriert. Das warme Glykol (4) von der Last strömt durch das Rohrbündel und schmilzt das Eis von der Innenseite. Das neu gekühlte Glykol (5) wird dann durch das Kühlsystem des Gebäudes gepumpt oder verwendet, um ein sekundäres Kältemittel zu kühlen. Internes Schmelzen ist ideal für Klimaanlagen, die das Kühlen bei höheren Temperaturen beim externen Schmelzen beinhalten.

Hauptvorteile

  • Niedrigste Investitionskosten
  • Senkung der Energiekosten
  • Zuverlässiger Betrieb

Niedrigste Investitionskosten

Durch die Auslegung des Kühlsystems auf Basis des durchschnittlichen Kühlbedarfs und nicht orientiert an den Lastspitzen, kann das gesamte Kühlsystem (Kältemaschine, Pumpe, Verrohrung) kleiner dimensioniert werden. Dass in kleineren Kühlsystemen auch weniger Kältemittel benötigt werden, ist nicht nur wirtschaftlich, sondern auch umweltfreundlich.

Senkung der Energiekosten

Zum einen wird durch die ein kleineres Kühlsystem Energie eingespart. Hinzu kommt, dass durch den Eisspeicher kostengünstige Nachtstromtarife genutzt werden können und weniger Strom zu hohen Preisen tagsüber verbraucht wird. Hinz kommt, dass bei Eisaufbau nachts auch de Außentemperaturen gernger sind, wodurch auch Energiegespart wird.

Zuverlässiger Betrieb

Die Eisspeichertechnologie hat sich seit Jahrzehnten in tausenden von Kühlsystemen bewährt. Sie bietet konstante Versorgungstemperaturen unabhängig von der Kühlanforderung. Minimale Wartungsanforderungen, die zudem tagsüber ausgeführt werden können, eröhen die Anlagenverfügbarkeit.

Benutzerspezifische Rohrbündel

Die Rohbündel des Eisspeichers bestehen aus Stahl-Glattrohrschlangen mit einem durchgehenden Außendurchmesser von 26,7 mm. Sie sind in einem Stahlrahmen montiert, der ihr Gewicht bei vollem Eisaufbau trägt. Nach der Fertigung werden die Rohrbündel mit Druckluft bei einem Druck von 13 bar unter Wasser auf Leckagen getestet und dann gegen Korrosion feuerverzinkt. Die Rohrschlangen sind so angeordnet, dass sie einen Gegenstrom-Glykolfluss in nebeneinander liegenden Kreisläufen für maximale Speicherkapazität erlauben.

Einzelne Rohrbündel können werkseitig auch in zwei Modulen für die Optimierung der Transportkosten und die Verringerung der Montagezeit vor Ort gefertigt werden. Die Glykolverteiler werden im Werk mit einer kaltverzinkten Oberfläche beschichtet. Notwendige Profile und Hebeösen sind an den Rohrbündeln angebracht, um das Heben und die endgültige Positionierung im Speichertank zu ermöglichen.

Lastprofil

Die meisten Klima-Anwendungen verwenden ein tägliches Lastprofil bestehend aus der stundenweisen Darstellung der Kühllasten über einen Zeitraum von 24 Stunden, um den Umfang des erforderlichen Speichers zu bestimmen. Einige Klima-Systeme wenden ein wöchentliches Lastprofil an. Für konventionelle Klimaanlagensysteme werden Kältemaschinen auf Basis der Spitzenkühllast ausgelegt. Bei Eisspeichersystemen werden die Kältemaschinen auf Basis des für die Kühlung erforderlichen kWh-Werts und einer definierten Betriebsstrategie ausgewählt. Eisspeichersysteme liefern viel Flexibilität für verschiedene Betriebsstrategien, so lange der ausgewählte kWh-Gesamtwert nicht überschritten wird. Deshalb muss bei der Auslegung eines Eisspeichersystems ein genaues Lastprofil angegeben werden.

Betriebsstrategien

Sobald das Lastprofil erstellt wurde, erfolgt bei der Auswahl der Eisspeichergeräte die Festlegung einer Betriebsstrategie, also die Bestimmung der Stunden pro Tag, in denen die Glykolkältemaschine betrieben werden kann. Welche Betriebsstrategie verwendet wird, hängt vom Lastprofil (der Anwendung), der Tarifstruktur des Versorgungsunternehmens, den Energiekosten und den Geräteanschaffungskosten ab. In anderen Worten, der wirtschaftliche Ausgleich zwischen der Systeminstallation und den Betriebskosten oder die Amortisationszeit müssen berechnet werden.Es gibt zwei verschiedene Betriebsstrategien, entweder Voll- oder Teilspeicherung.

Vollspeichersysteme

Vollspeichersysteme speichern die gesamte Kühlkapazität, die während der Nebenzeiten erforderlich ist, und beseitigen die Notwendigkeit, Kältemaschinen während der Hauptzeiten des Versorgungsunternehmens zu betreiben. Diese Strategie verschiebt den größten Teil der Stromnachfrage und führt zu den niedrigsten Betriebskosten. Die Geräteanschaffungskosten sind jedoch aufgrund der großen Kältemaschinen- und Speicheranforderungen erheblich höher als bei Teilspeichersystemen und deshalb wird dies selten eingesetzt.

Teilspeichersysteme

Bei Teilspeichersystemen werden die Kältemaschinen auch in den Hauptzeiten betrieben. Das Teilspeichersystem, bei dem die Glykolkältemaschine 24 Stunden am Tag bei voller Kapazität läuft, wird am häufigsten eingesetzt, da es zur kleinsten Kältemaschinenauswahl führt. In vielen Fällen ist die kleinere Kältemaschinenauswahl der Grund für ein Eisspeichersystem. Eine niedrigere elektrischen Antriebsleistungen, eine geringere Kältemittelfüllung, kleinere Kühltürme oder andere Wärmetauscher (weniger Lärm), kleinere Standby-Kältemaschinen (falls erforderlich), niedrigere Kapital- und Wartungskosten sind weitere wesentliche Auswahlkriterien.

Andere Teilspeicherbetriebsstrategien schalten die Kältemaschine einige Stunden am Tag ab, wenn die Stromkosten hoch sind und/oder wenn viel Elektrizität für andere Zwecke wichtig ist (wenn also der Kältemaschinenbetrieb die Stromnachfrage erhöhen würde). Je weniger Stunden die Kältemaschine täglich in Betrieb ist, desto größer muss sie sein. Außerdem muss das Speichergerät vergrößert werden, wenn die Kältemaschine während der Kühlzeit abgeschaltet wird. Falls die Kältemaschine während der Nichtkühlzeit abgeschaltet wird, verringert sich die Eisaufbauzeit und deshalb sind niedrigere Glykoltemperaturen erforderlich und der Leistungskoeffizient (COP) der Kältemaschine wird verringert.

Neben der Bestimmung, wann die Kältemaschine laufen oder abgeschaltet werden soll, ist ein weiterer Aspekt der Betriebsstrategie, ob während des Abschmelzens die Kältemaschine oder das Eis Priorität erhält, um die vorhandene Kühllast abzudecken.

Bei einem Kältemaschinenprioritätssystem arbeitet die Kältemaschine immer bei voller Kapazität. Überschreitet die Kühllast die Leistung der Kältemaschine, wird der Rest vom schmelzenden Eis abgedeckt. Ein konstanter Teil der Last wird von der Kältemaschine abgedeckt, während die Schwankung der Last vom Eis abgedeckt wird.
Bei einem Eisprioritätssystem wird ein konstanter Teil der Last vom Eis abgedeckt, während die Kältemaschine die Schwankung bei der Last übernimmt. Da die Kältemaschine nicht ständig bei maximaler Kapazität arbeitet, ist sie gegenüber dem Kältemaschinenprioritätssystem überdimensioniert. Eisprioritätssysteme führen zu überdimensionierter Eis- und Kältemaschinenauswahl und werden deshalb selten eingesetzt.

Normale Praxis ist, dass Teilspeichersysteme mit Kältemaschinenpriorität und 24-Stunden- Kältemaschinenbetrieb am häufigsten eingesetzt werden.

Betriebsmodi

Das modulare Eisspeichergerät TSU-M kann in fünf verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Diese Betriebsarten bieten die von den Gebäudebetreibern geforderte Flexibilität zur Erfüllung ihrer täglichen Klima-Kühlanforderungen.

Eisaufbau

In dieser Betriebsart wird Eis durch die Zirkulation einer 25% Lösung von Wasser und Glykol (nach Gewicht) mit Inhibitoren bei Minus-Temperaturen durch die Rohbündel des Eisspeichers aufgebaut. Dabei werden die Betriebsbedingungen der Kältemaschine überwacht und sie wird abgeschaltet, wenn die Mindestglykolzufuhrtemperatur außerhalb der Kältemaschine erreicht wird. Optional ist ein Gerät zur Messng der Eismenge für die Steuerung der Kältemaschine erhältlich.

Eisaufbau mit Kühlung

Ist während des Eisaufbaus eine Kühllast vorhanden, wird ein Teil des kalten Glykols, das für den Eisaufbau verwendet wird, zur Kühllast umgeleitet, um die erforderliche Kühlung zu liefern. Die Menge des umgeleiteten Glykols wird durch die Solltemperatur des Gebäudekreislaufs bestimmt.

Kühlung - nur Eis

Bei ausgeschalteter Kältemaschine wird die warme Rückfluss-Glykollösung auf die gewünschte Solltemperatur gekühlt, indem Eis geschmolzen wird, das im modularen Eisspeichergerät gespeichert ist.

Kühlung - nur Kältemaschine

In dieser Betriebsart versorgt die Kältemaschine alle Kühlanforderungen des Gebäudes. Der Glykolfluss wird um das Eisspeichergerät herumgeleitet, damit das kalte Glykol direkt zur Kühllast fließen kann. Die Temperatursollwerte werden von der Kältemaschine aufrecht erhalten.

Kühlung - Eis mit Kältemaschine

In dieser Betriebsart wird die Kühlung durch einen kombinierten Betrieb von Kältemaschine und Eisspeichergerät geliefert. Die Glykolkältemaschine kühlt das warme Rückfluss-Glykol vor. Die so vorgekühlte Glykollösung fließt dann durch das Eisspeichergerät, wo sie vom Eis auf die Auslegungstemperatur gekühlt wird.

Kontakt
Sven Asmus
+49 40 761048-0