Job Report NH3-Wärmepumpen zur Wärmerückgewinnung aus
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Arctos Industriekälte AG Schulstraße 33 D-24966 Sörup Tel. +49 (0) 4635 / 29282-0 Fax +49 (0) 4635 / 29282-20 www.arctos-ag.com Humboldtstraße 25a D-21509 Glinde Tel. +49 (0) 40 / 3099787-0 Fax +49 (0) 40 / 3099787-10 www.arctos-ag.com Job Report NH3-Wärmepumpen zur Wärmerückgewinnung aus Abwärme industrieller Prozesse Bei vielen industriellen Prozessen fällt Wärme an, die aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus nicht genutzt werden kann. Ein Beispiel hierfür sind Kälteanlagen, bei denen Wärme mit einer Temperatur von 25°C bis 35°C gegen die Umgebung abgegeben wird und damit ungenutzt die Umgebung erwärmen. Die ARCTOS Industriekälte AG baut NH3-Wärmepumpen, mit denen die Abwärme aus Produktionsprozessen und Kälteanlagen auf ein höheres Temperaturniveau von z.B. +80°C gebracht wird und so für die Wärmeversorgung genutzt werden kann. Die NH3-Wärmepumpen werden bei vergleichsweise geringem Stromverbrauch gleichzeitig zum Kühlen von industriellen Prozessen und zur Wärmeversorgung genutzt. Durch den großen Beitrag zur Emissionsminderung werden NH3-Wärmepumpenanlagen derzeit durch Fördermaßnahmen des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) unterstützt. Beispiel 1: NH3-Wärmepumpe zur Abwärmenutzung eines BHKW Ein Beispiel hierfür ist eine ARCTOS-NH3-Wärmepumpe, welche die Abwärme von einem Blockheizkraftwerk (BHKW) nutzt und diese auf einem höheren Temperaturniveau in ein Fernwärmenetz einspeist. Als Kältemittel wird bei dieser Anlage das natürliche Kältemittel NH3 verwendet, welches sich durch die ökologische Nachhaltigkeit und die große volumetrische Kälteleistung und der damit verbundenen hohen Effizienz auszeichnet. 3D-Aufstellung der Wärmepumpe mit zwei Verdichtern Bei dieser Anlage handelt es sich um eine einstufige NH3-Wärmepumpe. Die Verdichtung erfolgt über zwei frequenzgeregelte Kolbenverdichter des Herstellers Gea Grasso mit einem maximalen Betriebsdruck von 50 bar. Von der ARCTOS Industriekälte AG werden auch kleinere Wärmepumpen gebaut, die mit einem Verdichter ausgestattet sind. Auf der Niederdruckseite wird Wärme bei einer Verdampfungstemperatur von +26°C aufgenommen. Mit dieser Wärmeaufnahme werden die Generatorkühlung und die Abgaskühlung eines BHKW realisiert. Zudem kann bei ausreichendem Leistungsbedarf Wärme in einem Abluftwärmetauscher entnommen werden. Auf der Hochdruckseite wird eine Wärmeleistung von 839 kW bei einer Kondensationstemperatur von +72°C erbracht. Diese Wärmeleistung wird über einen Wärmetauscher in ein Fernwärmenetz eingespeist und erhöht dabei die Temperatur des Wassers von +60°C auf +67°C. Seite 1 von 4 Arctos Industriekälte AG Schulstraße 33 D-24966 Sörup Tel. +49 (0) 4635 / 29282-0 Fax +49 (0) 4635 / 29282-20 www.arctos-ag.com Humboldtstraße 25a D-21509 Glinde Tel. +49 (0) 40 / 3099787-0 Fax +49 (0) 40 / 3099787-10 www.arctos-ag.com 3D-Aufstellung einer NH3-Wärmepumpe mit einem Verdichter Vereinfachtes Fließschema: NH3-Wärmepumpe mit Abwärmenutzung eines BHKW Technische Daten Wärmepumpe Wärmerückgewinnung BHKW Kältemittel Kältemittelmenge Höchstzulässiger Betriebsdruck R717-Verdampfungstemperatur R717-Kondensationstemperatur Kondensationsleistung COPH-Wert NH3 R717 (NH3, Ammoniak) 90 kg 25 / 40 bar (ND / HD) +26°C +72°C 839 kW größer 5 erreichbar Verdichterfabrikat Verdichtertyp GEA Grasso 2 Stück Kolbenverdichter HP65 Seite 2 von 4 Arctos Industriekälte AG Schulstraße 33 D-24966 Sörup Tel. +49 (0) 4635 / 29282-0 Fax +49 (0) 4635 / 29282-20 www.arctos-ag.com Humboldtstraße 25a D-21509 Glinde Tel. +49 (0) 40 / 3099787-0 Fax +49 (0) 40 / 3099787-10 www.arctos-ag.com Beispiel 2: NH3-Wärmepumpe zur Abwärmenutzung einer Kälteanlage Ein weiteres Beispiel ist eine ARCTOS-NH3-Wärmepumpe, welche direkt bei der Planung einer Kälteanlage berücksichtigt wurde, um neben der Kälteerzeugung gleichzeitig nutzbare Wärme zur Verfügung zu stellen. Die NH3-Wärmepumpe ist über einen zusätzlichen Abscheider in den Kreislauf der NH3-Kälteanlage integriert. Dieser Abscheider ersetzt somit teilweise den Kondensator der Kälteanlage und stellt gleichzeitig den Verdampfer der NH3-Wärmepumpe da. Die Temperatur in dem Abscheider beträgt +32°C. Als NH3-Wärmepumpenverdichter kommt bei dieser Wärmepumpe ein Kolbenverdichter des Herstellers Johnsons Controls zum Einsatz, der für einen maximalen Betriebsdruck von 40 bar ausgelegt ist. Dieser saugt gasförmiges Ammoniak aus dem NH3-Abscheider ab und verdichtet es auf einen Druck, bei dem das Ammoniak bei einer Temperatur von +65°C verflüssigt werden kann. Die im Kondensator abgegebene Wärme wird für die Versorgung eines Heißwassertanks genutzt. Das Heißwasser wird wiederum für Produktionszwecke oder Reinigungszwecke benötigt. Das verflüssigte Ammoniak wird über einen Hochdruckschwimmer expandiert und zurück in den Abscheider geleitet. Diese Flüssigkeit wird in der Kälteanlage nochmals expandiert und kann dort zur Kälteerzeugung genutzt werden. Oben: Wärmepumpenverdichter HPC104 Links: NH3-Abscheider (32°C) Seite 3 von 4 Arctos Industriekälte AG Schulstraße 33 D-24966 Sörup Tel. +49 (0) 4635 / 29282-0 Fax +49 (0) 4635 / 29282-20 www.arctos-ag.com Humboldtstraße 25a D-21509 Glinde Tel. +49 (0) 40 / 3099787-0 Fax +49 (0) 40 / 3099787-10 www.arctos-ag.com Vereinfachtes Fließschema: NH3-Wärmepumpe mit Abwärmenutzung einer Kälteanlage Technische Daten Wärmepumpe Wärmerückgewinnung Kälteanlage Kältemittel Höchstzulässiger Betriebsdruck R717-Verdampfungstemperatur R717-Kondensationstemperatur Kondensationsleistung COPH-Wert NH3 R717 (NH3, Ammoniak) 23 / 40 bar (ND / HD) +32°C +65°C 617 kW größer 7 erreichbar Verdichterfabrikat Verdichtertyp Sabroe Johnson Controls 1 Kolbenverdichter HPC 104 Seite 4 von 4
