Energieeffiziente Kälteumwälzthermostate

Wann macht es Sinn, auf energieeffiziente Geräte zu setzen?

Bei praktisch allen Temperiersystemen lässt sich zwischen der sogenannten Grundlast und dem nutzungsabhängigen Energieverbrauch differenzieren. Die Grundlast ist zum Betrieb des Systems notwendig. Der nutzungsabhängige Verbrauch ergibt sich hingegen aus der konkreten Anwendungssituation, wobei verschiedenen Faktoren wie Kühlleistungsanforderungen, Umgebungsbedingungen oder Art und Anzahl der angeschlossenen Verbraucher eine Rolle spielen. Der nutzungsabhängige Verbrauchsanteil ist der entscheidende Hebel für mehr Energieeffizienz.

Zur Abschätzung des möglichen Einsparpotentials ist es daher sinnvoll, den konkret geplanten Einsatzzweck zu betrachten. Bei vielen typischen Anwendungen im Labor oder Industriebereich wird zu Beginn des Temperiervorgangs ein fest definierter Sollwert vorgegeben. Das Temperiergerät versucht dann, diesen Sollwert in einem möglichst kurzen Zeitintervall zu erreichen. Dazu arbeiten alle beteiligten Komponenten unter hoher Last. Nach dem Erreichen des Sollwerts muss die gewünschte Temperatur oft „nur“ stabil gehalten werden. Hierzu reicht es aus, wenn die beteiligten Komponenten wie Lüfter oder Verdichter im Teillastbetrieb arbeiten. In solchen Anwendungsfällen sind mithilfe energieeffizienter Geräte Energieeinsparungen von bis zu 70% möglich.

Konventionelle Kälteumwälzthermostate unter 500 Watt Kälteleistung sind in der Regel als Kapillarrohranlagen ausgeführt. Diese Geräte benötigen aufgrund ihrer geringen absoluten Kälteleistung relativ wenig Energie. Der Einsatz von teureren Komponenten zur Realisierung von Energieeinsparpotenzialen wie elektronischen Expansionsventilen, drehzahlgeregelten Lüftern oder drehzahlgeregelten Verdichtern würde den Preis dieser Geräte erheblich erhöhen. Gleichzeitig wäre der Gesamteffekt hinsichtlich Energieeinsparung aufgrund der geringen absoluten Kälteleistung sehr überschaubar.

Bei Kälteumwälzthermostaten ab 600 Watt Kälteleistung hat JULABO bereits in der Vergangenheit oftmals elektronische Expansionsventile eingesetzt, unter anderem um Energieeinsparungen zu realisieren.

Die neueste Generation der Kälteumwälzthermostate hat zusätzlich drehzahlgeregelte Verdichter und drehzahlgeregelte Lüfter verbaut. Damit sind die neuen Kälteumwälzthermostate mit den Kältemaschinen 800F und 1200F die ersten Geräte dieser Leistungsklasse am Markt, die diese Energiesparpotenziale nutzen.

Amortisationszeit

Die signifikanten Energieeinsparungen führen bei Kälteumwälzthermostaten ab 800 Watt zu einer schnellen Amortisationszeit der initialen Mehrkosten. Die Kosteneinsparung ergibt sich aus der Energieeinsparung und dem Strompreis.

Wir vergleichen als Rechenbeispiel erneut den MAGIO MS-1200F mit dem MAGIO MS-1000F. Wir gehen in diesem Anwendungsbeispiel davon aus, dass verschiedene Temperaturrampen und Lastanforderungen abgefahren werden und sich der Teillastbereich bei ca. 50% einpendelt. Bezogen auf das oben dargestellte Beispiel würde die Energieeinsparung bei 400 Watt pro Stunde liegen. Da Kälteumwälzthermostate weltweit eingesetzt werden, sind verschiedene Strompreise dargestellt. Die Nutzungsdauer ist sehr individuell. Aus diesem Grund haben wir zwei Beispiele berechnet.