Unterkritischer Zyklus

Kaskade

Gepumpt

In unterkritischen Kaskadensystemen wird CO2 als Kühlmittel für den Niedrigtemperaturbereich eingesetzt (Ansaugtemperatur des Kompressors -30/-35°C). Die Kondensationswärme des CO2 wird im mittleren Temperaturbereich vom Kühlmittel absorbiert. Dieser Prozess erfolgt über einen Kaskadenwärmetauscher zwischen den beiden Kühlmitteln.

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In unterkritisch gepumpten Systemen wird CO2 als Kühlmittel für beide Stufen eingesetzt (falls vorhanden), niedrige und mittlere Temperaturen. In diesen Systemen ist CO2 ein sekundäres Kühlmittel und der Primärkreislauf, üblicherweise ein Kühler der HFCs/HCs nutzt, hat die Aufgabe das flüssige CO2 zu kühlen, welches dann in das System gepumpt wird, zusätzlich zu einem Flüssigkeitsammler und einer Pumpe.

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Kaskade

Diese Lösung ist optimal für den Einsatz eines natürlichen Kühlmittels an Orten mit hohen Durchschnittstemperaturen. Unterkritische CO2-Kaskadensysteme werden normalerweise in heißen Klimazonen oder als erste Stufe beim Einsatz von CO2 als Kühlmittel eingesetzt.

Kaskadensysteme bestehen aus zwei Kreisläufen, einer mit mittlerer Temperatur (normalerweise R134a, R404a oder NH3) und einer mit niedriger Temperatur (R744), verbunden über einen oder mehrere Wärmetauscher, normalerweise Plattenwärmetauschern, welche auf einer Seite das CO2 verdichten und auf der anderen Seite als normale Verdampfer für den mittleren Temperaturkreislauf agieren.

Vorteile:

• System ähnelt einer traditionellen Installation (R404);
• Betriebsdruck ähnlich wie bei traditionellen Systemen (max. 45 barg);
• Mittlerer HFC Gasgehalt;
• Systemeffizienz besser als Standard-HFC und kann unter allen Klimaverhältnissen eingesetzt werden

Kritisch:

• falls NH3 nicht eingesetzt wird, ist die Installation nicht ganz grün;
• falls NH3 eingesetzt wird, kann das mittlere Temperatur Kompressorgestell nicht in allen Ländern eingesetzt werden, um für die Vitrinen für mittlere Temperaturen geeignet zu sein;
• größere Beachtung des Arbeitsdrucks in den Sekundärkreisläufen

Gepumpt

Die Vitrinen für mittlere Temperaturen werden mit gepumpten, flüssigen CO2 versorgt, während die Vitrinen mit niedrigen Temperaturen mit Expansionsventilen ausgerüstet werden. Das CO2 wird durch einen dedizierten Chiller innerhalb eines Tanks gekühlt (NH3 oder R134a), normalerweise mit einem Fallstrom-Verdampfer.

Zusätzlich zu traditionellen Systemen, enthalten diese auch Pumpen, welche das flüssige CO2 zu den Verdampfern mit mittlerer Temperatur zirkulieren, wo es nicht ausgedehnt sondern einfach überhitzt wird und in halbflüssiger Phase zum Empfänger zurückkommt

Vorteile:

• Niedriger nicht-natürlicher Kühlmittelanteil;
• Möglichkeit Ammoniak einzusetzen (NH3), nur auf den Geräteraum begrenzt;
• Komplett grüne Installation innerhalb der Geschäftsausstellungsfläche.

Kritisch:

• Sehr empfindlich in Bezug auf Verrohrungsgröße des Pumpensystems;
• Zusätzlicher Pumpenenergieverbrauch;
• Mehr Beachtung des Arbeitsdrucks im Sekundärkreislauf.