Effiziente Kältemaschinen dank mobiler Messung
Eine Kältemaschine kann nur dann energieeffizient betrieben werden, wenn genau bekannt ist, welchen Belastungen sie tatsächlich ausgesetzt ist. Am Anfang des Optimierens steht deshalb zunächst eine messtechnische Herausforderung. Der «Mobile Chiller Analyzer» kann diese bewältigen. Er wurde im Rahmen dieser Masterarbeit am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering entwickelt.
Kältetechnische Herausforderung
Um sicherzustellen, dass Lebensmittel nicht verderben, müssen sie unter stabilen klimatischen Bedingungen gelagert werden. So hat beispielsweise ein Kühlraum eines Grosshändlers kontinuierlich dieselbe Innentemperatur aufzuweisen, damit Fleisch oder Gemüse lange haltbar bleiben. Die Kältemaschine, die für die richtige Temperatur im Innenraum eines Lagers sorgt, muss deshalb einiges leisten: Wenn ein Kühlraum mit neuer Ware beladen wird, muss möglichst schnell alles gekühlt werden – das bereits Eingelagerte darf sich nicht aufwärmen. Auch wenn die Aussentemperatur ansteigt, gilt es, die Innentemperatur des Kühlraums stabil zu halten.
Energieverbrauch als Planungsproblem
Planung und Bau einer Kältemaschine erfolgen so, dass sie solche Aufgaben zuverlässig erfüllen kann. Wie viel Energie dazu benötigt wird, ist zweitrangig. Geplant wird fast ausschliesslich auf der absolut sicheren Seite und mit Blick auf eine maximale Belastung der Maschine. In der Realität wird dieser Leistungsbereich jedoch nur selten ausgenutzt. Deshalb kommen vorwiegend Maschinen zum Einsatz, die nicht in ihrem effizienten und optimalen Leistungsbereich arbeiten. Sie verbrauchen mehr Energie als nötig.
Messtechnische Lösung
Im Rahmen einer Masterarbeit am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) wurde im Themenfeld der energieeffizienteren Kühlung Entwicklungsarbeit geleistet. Entstanden sind ein mobiles Messgerät und die dazugehörige Software. Das Gerät kann an jede beliebige Kühlmaschine angeschlossen werden, um deren tatsächliche Auslastung zu messen. Anhand der gewonnenen Daten können dann die leistungsrelevanten Indikatoren für unterschiedliche Lastszenarien sowie die Energieeffizienzrate ermittelt und beurteilt werden. Die mitentwickelte Datenerfassungssoftware bietet die Möglichkeit einer schnellen, einfachen und teilweise automatisierten Vorbereitung der Messungen. Im Anschluss an die Messungen lassen sich konkrete Betriebs- und Planungsempfehlungen formulieren. So kann eine Kältemaschine sparsamer und energieeffizienter geplant oder betrieben werden, ohne dass dabei Kühlrisiken in Kauf genommen werden müssen.
Mit der Masterarbeit «Geräteentwicklung zur Ermittlung der Teillast-Performance von Kältemaschinen» hat Mathias Lindt seinen Titel als Master of Science in Engineering (MSE) erworben. Betreut wurde er am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering im Schwerpunkt Energieeffizienz.
Betreuer: Frank Tillenkamp