Supermarktkälteanlagen mit reduziertem Energiebedarf. Abschlussbericht (German)

Für Reglerhersteller im Bereich Supermarktkälte ist es in der Regel sehr schwierig, Auswirkungen von Reglermodifikationen und Neuentwicklungen an einem ausgeführten Kältekreislauf bei Supermarktanlagen zu testen. In diesem Forschungsprojekt wurde nachgewiesen, dass durch eine neue Methode zur Verdichterleistungsregelung sowie durch Optimierung der Regelverfahren bei Supermarktkälteanlagen Energieeinsparungen erreicht werden können. Dieser Nachweis wurde auf Basis dynamischer Simulationen erbracht. Als Basis der Modellbildung dienten eine Literaturrecherche sowie Messungen an Kühl- und Tiefkühlmöbeln. Um das Verhalten in den einzelnen Komponenten ausreichend genau abzubilden, wurden die Modelle mit einem hohen Detaillierungsgrad entwickelt. Bei den mit diesen Modellen durchgeführte Variationsrechnungen waren Hauptuntersuchungsgegenstand die erzielbaren Energieeinsparungen unter Anwendung verschiedener Technologien zur Verdichterleistungsregelung sowie den zugehörigen Reglerparametrierungen. Die unterschiedlichen Varianten wurden mit der Ausgangsvariante (intermittierende Verdichterbetriebsweise, konstanter Zielsaugdruck) verglichen. Mit einer Variante, die eine ideale Teillastregelung mit angepasstem Zielsaugdruck kombiniert, wurde eine Energieeinsparung von 26,3 erreicht, mit einer anderen, einer pulsbreiten modellierten Ventilansteuerung mit angepasstem Zielsaugdruck 20,3 %. In beiden Fällen ist die Kühlguttemperatur die Führungsgröße. Voraussetzung für die erreichbaren Einsparungen ist ein integratives Regelungskonzept, das in der Lage ist, den Zielsaugdruck an die Temperatur des Kühlgutes anzupassen. Die geschaffene Modellbasis bietet auch die Möglichkeit zur Optimierung der im Einsatz befindlichen Regler. Zur Optimierung können die Regler direkt in Modelica umgesetzt werden. Durch die Integration des Reglermodells in das mathematische Gesamtmodell wird eine maximale Rechengeschwindigkeit erzielt. Das Testen der Funktionsweise im Supermarkteinsatz wird durch die Ankopplung der Hardware des ausgeführten Reglers über eine Schnittstelle an die Simulation ermöglicht.