Propan-Wärmepumpen und -Kaltwassersätze für einen IT-Spezialisten

Der Trend zur Nutzung von natürlichen Kältemitteln für eine nachhaltige und ressourcenschonende Kälte- und Wärmeerzeugung wird von immer mehr Unternehmen erkannt. Viele Betreiber sind sich gar nicht des Umstandes bewusst, dass natürliche Kältemittel sowie die dafür notwendigen Komponenten am Markt eigentlich nichts fundamental Neues sind. Seit nunmehr fast 150 Jahren werden Kältemaschinen mit natürlichen Kältemitteln wie Kohlenwasserstoffe betrieben. Skadec forscht seit vielen Jahren am Einsatz von Propan (R290) in seinen Maschinen, um seinen Kunden diese umweltschonende und dadurch zukunftssichere Möglichkeit zum Betrieb von Kälte- und Wärmeanlagen zu bieten. Für den Einsatz in reversiblen Luft-Wasser-Wärmepumpen eignet sich gerade R290 als Kältemittel besonders gut. Auf der Basis seines langjährigen Know-hows entwickelt das baden-württembergische Unternehmen heutzutage R290-Wärmepumpen, die deutlich bessere Energieeffizienzwerte erzielen als herkömmliche Wärmepumpen, welche überwiegend mit den klimaschädlichen synthetischen Kältemitteln R410A, R32 oder R454B betrieben werden.

Ein Musterschüler namens Propan

Bei R290 handelt es sich um ein in der Natur vorhandenes Gas, dessen negativer Einfluss auf unsere Umwelt minimal ist. Es besitzt ein sehr niedriges GWP (Global Warming Potential bzw. Treibhauspotential) von 3 und ein ODP (Ozone Depletion Potential bzw. Ozonabbaupotential) von 0. Durch die hohe Energieeffizienz und die niedrigen Preise für Propan sind die Kaltwassersätze und Wärmepumpen kostengünstig in Betrieb und Service. Außerdem wird R290 aufgrund seiner umweltschonenden Stoffeigenschaften von zukünftigen Verboten durch die F-Gase-Verordnung nicht betroffen sein.

Ein großer Vorteil von R290 ergibt sich durch den großen Einsatzbereich mit hohen Austrittstemperaturen, auch bei niedriger Umgebungstemperatur. So kann beispielsweise bei -15 °C Umgebungstemperatur immer noch problemlos eine Austrittstemperatur von 65 °C erreicht werden. Und dies alles bei beeindruckend geringer Kältemittelfüllmenge der Anlage. Eine 400kW R290 Wärmepumpe mit drei getrennten Kältekreisläufen kommt lediglich auf eine Füllmenge von etwa 15 kg je Kreislauf. Zum Vergleich: Eine R32 (GWP 675) Wärmepumpe benötigt in diesem Leistungsbereich circa 85 kg Füllmenge. Dies Entspricht dann einem CO₂-Äquivalent von 57,3 Tonnen bei R32 zu 0,135 Tonnen bei R290.

Einziges Manko bleibt die Einstufung von R290 durch seine Brennbarkeit in die Sicherheitsklasse A3. Während die meisten Anbieter am Markt daher lieber weiterhin auf klimaschädliche Kältemittel setzen, kann Skadec viele Betreiber durch sein durchdachtes Sicherheitskonzept von der Nutzung von R290 überzeugen.

Know-how aus dem Hohenlohe

Bereits 2016 hat Skadec die innovative Technologie der reversiblen R290 Wärmepumpen auf den Markt gebracht und verfügt damit im Wettbewerbsvergleich über die größte Erfahrung im Feld. Das Leistungsportfolio umfasst mittlerweile Anlagen im Bereich von 30kW bis 400kW Heizleistung. Referenzanlagen in Skandinavien und Osteuropa haben sich im Heizbetrieb bereits bei Umgebungstemperaturen von -18 °C bewährt und zeigen die gewünschte Zuverlässigkeit. Um seinen Kunden einen hohen Qualitätsstandard zu garantieren, werden Skadec-Wärmepumpen auch für ausländische Kunden nach der deutschen Industrienorm hergestellt und die Schaltschränke nach dem VDE-Standard verdrahtet. Es kommen ausschließlich Komponenten namhafter Hersteller zum Einsatz.

Der Betrieb funktioniert wie bei herkömmlichen Wärmepumpen nach dem Kaltdampfprozess. Die Anlagen verfügen standardmäßig über frequenzgeregelte Verdichter, EC-Ventilatoren, ein geschlossenes Maschinengehäuse und eine SPS Maschinensteuerung. Die betriebsintern entwickelte intelligente Steuerung regelt den energieeffizienten Betrieb und eine bedarfsgerechte Abtauung durch eine Kreislaufumkehr mit einem 4-Wege-Umschaltventil. Ab einer Leistungsgröße von circa 50 kW verfügen die Wärmepumpen bereits über zwei getrennte Kältekreisläufe, wodurch die Betriebs- und Ausfallsicherheit erhöht wird. Um den Kunden auch während des Betriebs der Anlage bestmöglich zu betreuen, werden standardmäßig alle Wärmepumpen über die integrierte Fernwartung in Echtzeit überwacht.

Individuelle Systemlösung für den Marktführer

Teil der Nachhaltigkeitsstrategie 2030 des Kunden Bechtle ist es, im Einklang mit der Umwelt, zu Gunsten einer klima- und ressourcenschonenden Zukunft zu handeln. Daher hat sich das Unternehmen bewusst für eine nachhaltige Lösung entschieden. Nachdem die Anlagen zum Heizen und Kühlen mit R290 bereits 2020 in Betrieb gingen, wollen wir dieses erfolgreiche Projekt genauer beleuchten.

Die im Gebäude benötigte Wärme wird über zwei reversible Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugt. Diese verfügen jeweils über 125 kW Heizleistung bei -14 °C Norm-Außentemperatur und 175 kW Kühlleistung bei +35 °C Außentemperatur.

Eine von Skadec gelieferte Master-Steuerung regelt den effizienten Betrieb der Anlagen. So werden beispielsweise möglichst alle Kreise im energieeffizienteren Teillastbetrieb betrieben und Schaltzyklen vermieden. Jede der beiden Wärmepumpen verfügt über zwei getrennte Kältekreisläufe und frequenzgeregelte Hubkolbenverdichter von Bitzer, die speziell für den Betrieb mit R290 optimiert wurden. Innerhalb des geschlossenen Maschinengehäuses, welches die Schallemissionen erheblich reduziert, befindet sich eine Leckageüberwachung, die wiederum im Leckagefall eine EX-geschützte Gehäusebelüftung aktiviert.

Für die Kühlung des Gebäudes wurden zusätzlich zwei luftgekühlte R290-Kaltwassersätze installiert, die jeweils über zwei getrennte Kältekreisläufe und frequenzgeregelte Verdichter verfügen. Alle vier Anlagen werden über eine SPS gesteuert und sind an die Skadec-Fernwartung angeschlossen, sodass sie vom Werkskundendienst überwacht werden können. Im Störungsfall wird der Kunde proaktiv informiert und das Problem, sofern möglich, direkt aus dem Büro behoben.

Ökologie und Ökonomie Hand in Hand

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert ressourcen- und umweltschonende und Kälte-, Klima- und Wärmepumpenanlagen. In diesem Projekt konnten neben den vier R290 Wärmepumpen und Kaltwassersätzen auch die Komponenten und das Gesamtsystem gefördert werden, wozu das Rohrleitungsnetz, Pufferspeicher, Umluftkühler und die Planung gehören.

Das vorgestellte Projekt zeigt, dass Propan eine ökologisch sehr sinnvolle und zukunftssichere Lösung zur Erzeugung von Kälte und Wärme darstellt. Auf der anderen Seite ist für Betreiber auch immer der ökonomische Gesichtspunkt bedeutend. Neben der BAFA-Förderung gibt es noch weitere Fördermöglichkeiten.