Kälteanlage, Wärmerückgewinnung und Geothermie effektiv miteinander zu verknüpfen, ist regelungstechnisch eine große Herausforderung. Die Integration von Funktionalitäten für die Nutzung geothermischer Energie ist eine konsequente Weiterentwicklung des E*LDS-Systems.

Geothermie und Wärmerückgewinnung

Jede Kälteanlage ist auch eine Wärmepumpe und damit eine potentielle Wärmequelle. Wärmerückgewinnung für die Trink- und Heizwassererwärmung ist daher schon lange Usus bei der Ausstattung von Kälteanlagen im Lebensmittelhandel aber auch in anderen Branchen, wo große Kälteanlagen betrieben werden.

RI-Fließbild: Kombination von Kälteanlage, Heizung, Kühlung und Geothermie-Wärmepumpenbetrieb
RI-Fließbild: Kombination von Kälteanlage, Heizung, Kühlung und Geothermie-Wärmepumpenbetrieb in einem Lebensmittelmarkt

Seit einigen Jahren wird zunehmend Erdwärme als regenerative Energiequelle angezapft – in der Regel in Form der oberflächennahen Geothermie mit Erdwärmesonden oder -kollektoren. Wärmepumpen heben die dem Erdreich entzogene Wärme auf ein für Heizzwecke nutzbares Niveau.

Werden Kältekreislauf und Wärmepumpenkreislauf sowie die Wärmeübergänge zur Heizung und Trinkwasserbereitung optimal aufeinander abgestimmt, lässt sich die Energieeffizienz solcher Anlagen erheblich steigern.

Regelungstechnik verbindet Wärmeströme

Regelungs- und Steuerungstechnik verknüpft Wärmepumpen-Kreislauf und Kältekreislauf und bringt alle technischen Wärmetransportprozesse ins optimale Gleichgewicht. Bei einer geeigneten Auslegung und Steuerung der Prozesse kann z.B. der ganzjährige Heizbedarf eines Lebensmittelmarktes allein durch Geothermie und die Abwärme der Kälteanlage gedeckt werden.

Verbundanlage für den Wärmepumpenbetrieb, der im Sommer den Markt auch kühlt.
Verbundanlage für den Wärmepumpenbetrieb, der im Sommer den Markt auch kühlt.

Solche Anlagen stellen besonders hohe Anforderungen an die Kälte- und Gebäudeleittechnik, da verhältnismäßig viele Feldgeräte zu integrieren sind. Die Verdichter des Wärmepumpenverbunds lassen sich mit der Verbundsteuerung VS 3100 WP steuern, die speziell für solche Zwecke entwickelt wurde.

Kühlstellenregler für elektronische Expansionsventile (UA 300 E) sorgen für einen kontrollierten Wärmeübergang von der warmen Sole aus dem Erdreich und am Verflüssiger der Kälteanlage auf das Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf. Die wasserseitige Regelung der Wärmepumpe lässt sich leicht mit der GLT 3010 realisieren, die perfekt auf das Zusammenspiel mit der VS 3010 WP und dem UA 300 E eingerichtet ist.

Synergieeffekte für die Kälteanlage

Das Kältemittel des Wärmepumpenkreislaufs nimmt die Kondensationsenthalpie effektiv am Verflüssiger der Kälteanlage auf und kann außerdem zur Unterkühlung eingesetzt werden. Dadurch wird die thermodynamisch nutzbare Kälteleistung bzw. der COP-Wert erhöht und die Bildung von Flashgas minimiert.

Im Sommerbetrieb kann über den Geothermiebetrieb auch gekühlt werden. Die „Wärmelagerstätte“ Erdreich regeneriert sich.

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