Vorteile von Kühlgeräten im Hybridbetrieb

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Funktionsweise von Kompressorkälteanlagen

Die sogenannten Kompressionskälteanlagen bestehen aus den vier Hauptbestandteilen Verdampfer, Kältemittelverdichter (Kompressor), Expansionsventil und Verflüssiger, die durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Wie die Heat Pipe ist auch dieser Kältekreislauf mit dem Kältemittel R134a befüllt.

Im Verdampfer geht das flüssige Kältemittel in den gasförmigen Zustand über. Die dazu benötigte Energie wird als Wärme der Schaltschrankinnenluft entzogen und bewirkt so deren Abkühlung. Im Verdichter wird das Kältemittel so stark komprimiert, dass es im Verflüssiger ein höheres Temperaturniveau erreicht als die Umgebungsluft. Dadurch kann die überschüssige Wärme über die Fläche des Verflüssigers an die Umgebungsluft abgegeben werden. Das Kältemittel ändert hierbei seinen Aggregatzustand von gasförmig zu flüssig, wodurch sehr viel Wärmeenergie vom Kältemittel an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Über ein elektronisch geregeltes Expansionsventil wird der Druck im Kältekreislauf der Blue e+-Geräte drastisch reduziert und das Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt. Durch diese Druckminderung wird auch das Temperaturniveau des Kältemittels unter die Temperatur der Schaltschrankinnenluft abgesenkt. Hierdurch ist es in der Lage, wieder neue Wärmeenergie von der Schaltschrankinnenluft aufzunehmen und dabei zu verdampfen. Das dampfförmige Kältemittel wird wieder vom Kompressor angesaugt und der Kreislauf beginnt erneut.

Hybridsystem mit hohem EER und SEER

Das Hybrid-System aus Heat Pipe und Kompressorkältekreislauf kann sich auf die jeweiligen Umgebungstemperaturbedingungen optimal einstellen und erreicht dabei sehr hohe Kälteleistungszahlen. Energy Efficiency Ratios (EER) von 5 bis 10 sind eher die Regel als die Ausnahme (EER = Kühlleistung / eingesetzter elektrischer Energie).

Die Heat Pipe ist umso effizienter, je höher die positive Temperaturdifferenz zwischen Schaltschrankinnenluft und Umgebungsluft ist. So kann z.B. ein 1,5-kW-Kühlgerät alleine 900 W Kühlleistung mit der Heat Pipe abführen, wenn die Solltemperatur des Schaltschrankes +35°C und die Umgebungstemperatur +20°C beträgt.

Deutlich kann diese hohe Energieeffizienz mit der sogenannten Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) beschrieben werden. Hierbei werden saisonale Schwankungen der Umgebungstemperatur mit berücksichtigt. Liegt der SEER bei effizienten Kompressor-Kühlgeräten bei ca. 2 bis 3, so kann beim Hybrid-System ein SEER von mehr als 10 erreicht werden. Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Spitzenkühlleistung eines Kühlgerätes nur an wenigen Tagen im Jahr benötigt wird. Oftmals reicht schon die Leistung der Heat Pipe aus, da im Mittel die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Solltemperatur im Schaltschrank und somit die Wärme ohne hohen Energieverbrauch des Kompressors abgeführt werden kann.

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