So erhöht ein Chiller mit Inverter-Technik die Energieeffizienz bei Werkzeugmaschinen

Energieeffiziente Kühlkonzepte

Im Rahmen des Projekts der Forschergruppe in Prag wurden verschiedene Ansätze zur Kühlung von Werkzeugmaschinen untersucht. Wichtiger Parameter der untersuchten Kühllösungen war dabei der so genannte Coefficient of Performance (COP), der den Quotienten zwischen Kühlleistung und eingesetzter elektrischer Leistung beschreibt. Der optimal erreichbare COP, etwa für große Kompressor-Kühlgeräte, liegt etwa bei 3. Dieser Wert wird aber nur erreicht, wenn die Kühllösung unter optimalen Bedingungen arbeitet. Die schlechtere Energieeffizienz auf Grund der oben beschriebenen genauen Regelung der Temperatur bleibt davon unberührt.

Eine andere Möglichkeit die Temperatur mit der geforderten Genauigkeit einzustellen, ist der Einsatz von drehzahlgeregelten Kältekompressoren. Die Inverter-Chiller von Rittal, die auf diesem Prinzip beruhen, verwenden dazu einen Kältekompressor, dessen Antrieb mit einem bürstenlosen DC-Motor arbeitet. Dieser dreiphasige permanenterregte DC-Synchronmotor hat einen deutlich höheren Wirkungsgrad als herkömmliche AC-Asynchronmotoren und wird durch einen Inverter angesteuert. Dieser wandelt die Wechsel- in eine Gleichspannung um, die dann in Form von Pulsen an den Motor weitergegeben wird. Die Regelung der Drehzahl geschieht je nach Leistungsbedarf über eine Impulsbreitenmodulation oder – bei höheren Leistungen – über die Erhöhung der Impulsamplitude. Bei ersterer beträgt die Spannung konstant 325 VDC, während die Impulsbreite von 13 bis 107 Hz variiert wird. Bei höherem Leistungsbedarf erhöht der Inverter die Spannung auf 360 VDC.

Inverter-Chiller sparen bis 50 Prozent Energie

Im Resultat arbeitet der Kältekompressor stets bei der optimalen Drehzahl. Eine Verschwendung von Kühlleistung, wie sie bei der oben beschriebenen Heißgas-Bypass-Regelung auftritt, gibt es hier nicht. Trotzdem lässt sich die Temperatur sehr exakt regeln. Da der Antrieb zusätzlich noch energieeffizient arbeitet, lassen sich mit den Inverter-Chillern Energieeinsparungen von bis zu 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Lösungen erreichen. In den Versuchen in Prag war die Lösung mit dem Inverter-Chiller von Rittal um 20 Prozent effizienter als die nächstbessere Kühllösung.

Neben dem geringeren Energieverbrauch haben die Inverter-Chiller weitere Vorteile. Weil der Kompressor nur selten ein- und ausgeschaltet wird, ist seine Lebenserwartung und die der anderen Kühlkomponenten deutlich höher. Druckstöße im Kühlkreislauf treten bei dieser Regelungsart ebenfalls nicht auf, was zu geringeren Vibrationen und Geräuschen führt.

Ergänzendes zum Thema

Standpunkt

Hakan Türe, Produktmanager Klimatisierung, Rittal:

„Erst das Zusammenspiel aller Komponenten führt zu einem optimalen und energieeffizienten System. Dabei ist die Inverter-Technologie des Antriebs der Schlüssel zum Erfolg. Ein großer Vorteil liegt darin, dass der Chiller sich jeweils an die geforderte Kühlleistung anpasst. Er stellt Kühlleistungen von 2 kW bis hin zu 8 kW bei einer gleichbleibend hohen Energieeffizienz zur Verfügung.“

50 Prozent mehr Energieeffizienz

Bei den Inverter-Chillern ist aber nicht nur der Antrieb des Kompressors auf eine möglichst gute Energieeffizienz optimiert. Das Know-how, das Rittal in diese Rückkühlgeräte steckt, reicht von der Zusammenstellung der passenden Einzelkomponenten bis zur Abstimmung der Regelung.

Durch die bestmögliche Auslegung aller Komponenten im Kältekreislauf - zum Beispiel der luftgekühlte Verflüssiger, der Verdampfer als Plattenwärmetauscher, das elektronisch geregelte Expansionsventil als Regelorgan im Kältekreislauf der Maschine, der Inverter gesteuerte Kompressor mit energieeffizientem DC-Motor und nicht zuletzt der EC-Lüfter zur Abfuhr der Verflüssigerwärme - konnte die Effizienz der Kältemaschine um 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Systemen erhöht werden.

* Hakan Türe, Produktmanager Klimatisierung, Rittal

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