Kompressoren helfen Energienutzern, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen

Jun 12, 2023

Der Kompressor wird oft als „Herzstück“ des Systems bezeichnet und spielt eine entscheidende Rolle für den Betrieb und die Leistung einer Klimaanlage oder eines Kühlsystems. Denn ohne Kompressor gibt es keine Kühlung für Mensch und Produkt. Viele Endbenutzer erwarten jedoch von ihren Systemen mehr als nur zuverlässige Kühlung; Sie wünschen sich außerdem nachhaltige Geräte mit besserer Energieeffizienz und Lösungen mit niedrigem Treibhauspotenzial. Die Hersteller sind diesem Wunsch gerne nachgekommen und haben eine Reihe neuer Kompressoren entwickelt, die nicht nur Energie sparen, sondern auch Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial verwenden.

Da 33 Staaten Klimaschutzpläne angekündigt haben, die der Dekarbonisierung Priorität einräumen, lag der Schwerpunkt von Danfoss auf der AHR Expo auf Nachhaltigkeit und der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen. Zur Unterstützung dieser Mission präsentierte das Unternehmen sein umfangreiches Angebot an Kompressortechnologie für Wärmepumpen, Wärmerückgewinnung, Kältemaschinen, Rechenzentren, den Lebensmitteleinzelhandel und die Kühlung, einschließlich Lösungen, die CO2 und andere Kältemittel mit geringem Treibhauspotenzial nutzen.

Eine dieser Lösungen ist der VZH-Scrollkompressor mit variabler Drehzahl, der einen erweiterten Betriebsbereich und eine verbesserte Effizienz bietet. Es wurde mit R-410A verwendet, wird aber später in diesem Jahr für die Verwendung mit R-454B freigegeben, sagte Brian Dail, Anwendungstechnikmanager bei Danfoss.

NEUES KÄLTEMITTEL: Der VZH-Scrollkompressor mit variabler Drehzahl von Danfoss wurde mit R-410A verwendet, wird aber später in diesem Jahr für die Verwendung mit R-454B freigegeben. (Mit freundlicher Genehmigung von Danfoss)

„Der VZH kann als eigenständiger Kompressor geliefert werden, er kann aber auch mit einem Kompressor mit fester Drehzahl kombiniert werden, wodurch eine Hybrid-Tandemlösung entsteht“, sagte er. „Hybrid-Tandems ermöglichen einen größeren Regelbereich und eine höhere Kapazität in einem einzigen Kreislauf.“

Danfoss stellte außerdem seine PSH-Reihe von Kompressoren mit Dampf- und Flüssigkeitseinspritzung vor, die seit Jahren mit R-410A und Flüssigkeitseinspritzung erhältlich sind (wodurch Wärmepumpen bei niedrigen Umgebungstemperaturen dennoch mit einer hohen Kondensationstemperatur betrieben werden können). Dieses Jahr bringt Danfoss es mit einer Dampfeinspritzoption auf den Markt, um seine Effizienz zu verbessern, und es wird mit einer Zulassung für den Betrieb sowohl mit R-410A als auch mit R-454B auf den Markt kommen, sagte Dail.

Am Stand wurden auch die neuen ölfreien Radialkompressoren TGS380 und TTH375 ausgestellt. „Das Modell TGS380 ist ein neuer, ölfreier Kompressor, der für den Einsatz in anspruchsvollen luft- oder wassergekühlten Kältemaschinenanwendungen optimiert ist“, sagte Eddie Rodriguez, strategischer Marketingmanager der Turbocor Compressors Group bei Danfoss. Das breite Betriebsspektrum macht es ideal für den Einsatz in der Komfortkühlung, der Kühlung von Rechenzentren und Anwendungen mit höherem Hub (z. B. luftgekühlte Kältemaschinen in heißen Umgebungsklimaten), während seine höhere Kapazität die Kosten senkt, indem die Anzahl der benötigten Kompressoren reduziert wird Kühler.

Anspruchsvolle Anwendungen: Der TGS380 ist ein neuer, ölfreier Kompressor von Danfoss, der für den Einsatz in anspruchsvollen luft- oder wassergekühlten Kältemaschinenanwendungen optimiert ist. (Mit freundlicher Genehmigung von Danfoss)

„Der ölfreie Hochhub-Radialkompressor Modell TTH375 bietet Kunden eine umweltfreundliche Lösung für die Bereitstellung elektrischer Heizung als Alternative zur CO2-emittierenden Heizung mit fossilen Brennstoffen“, sagte Rodriguez. „Dieses Modell ist der weltweit erste ölfreie Radialkompressor, der für den Einsatz in Hochhubanwendungen wie Wärmepumpen, Wärmerückgewinnung, Niedertemperaturprozessen und luftgekühlten Kältemaschinen in hohen Umgebungsklimazonen optimiert ist.“

Die HVACR-Branche stellt auf Kältemittel mit niedrigerem Treibhauspotenzial um, und Embraco reagiert auf diesen Trend, indem es die Anzahl der Kompressoren erhöht, die es für R-290-Geräte anbietet.

„Kohlenwasserstoffe haben nicht nur ein GWP nahe Null, sondern sind auch energieeffizienter als die herkömmlichen HFKW, was sie zu einer perfekten zukunftssicheren Lösung macht“, sagte Michel Moreira, Business Director für gewerbliche Kühlung für Nordamerika bei Nidec Global Appliance für das Embraco-Portfolio in der Region. „Im Jahr 2021 verfügten bereits 65 % unserer weltweit verkauften Kompressoren, sowohl im privaten als auch im gewerblichen Bereich, über natürliche Kältemittel.“

Einer dieser Kompressoren ist der EMX, die neueste Generation der EM-Kompressorplattform. Es verfügt über ein hohes Anlaufdrehmoment für Anwendungen wie Eisbereiter, Flaschenkühler, Bierverkaufsständer, Untertheken und mehr. Der EMX stand auch im Mittelpunkt einer auf der Expo veröffentlichten Fallstudie, die zeigte, dass ein Eisbereiter nach der Umstellung von einem R-404A-Kompressor auf den R-290-EMX-Kompressor eine Energieeinsparung von 34 % und eine Steigerung der Eisproduktion um 35 % erzielte .

„Für uns zeigt die Studie, dass die Umstellung auf natürliche Kältemittel der nächste Trend für den Eismaschinenmarkt ist, da es sich um eine Win-Win-Situation handelt: Senkung der Energiekosten und Steigerung der Produktivität bei gleichzeitig geringerer Umweltbelastung“, sagte Moreira. „Außerdem ist es eine zukunftssichere Lösung, da sie sich für die aktuellen und erwarteten Gesetze eignet, die Grenzwerte für das GWP von Kühlgeräten festlegen.“

NEUES PRODUKT: Michel Moreira von Embraco stellte den bald auf den Markt kommenden VNEX-Kolbenkompressor mit variabler Drehzahl für große Anwendungen im Lebensmitteleinzelhandel mit niedrigen und mittleren Temperaturen vor. (Mitarbeiterfoto)

Embraco stellte außerdem den bald auf den Markt kommenden VNEX-Kolbenkompressor mit variabler Drehzahl für große Anwendungen im Lebensmitteleinzelhandel mit niedrigen und mittleren Temperaturen vor. Es ist groß genug, um bis zu fünftürige Tiefkühltruhen und große Kühlschränke im Freien abzudecken. Am Stand wurde auch der NEX gezeigt, die vierte Generation der NE-Kompressorfamilie. Diese Lösung mit fester Geschwindigkeit eignet sich für Anwendungen wie Vitrinen, Eismaschinen, professionelle Küchenkühlschränke, Getränkekühler und Schnellkühler.

Embraco erwägt auch Ladegrenzen über 150 Gramm, um sich auf die in naher Zukunft erwarteten Verlängerungen der Ladegrenzen in den USA und anderen Regionen der Welt vorzubereiten, sagte Moreira.

Emerson erwartet ein arbeitsreiches Jahr, da sich die Klimaanlagenbranche auf die Einhaltung der bevorstehenden staatlichen und bundesstaatlichen Vorschriften für Kältemittel konzentriert. Dazu gehört der bevorstehende Ausstieg aus R-410A in neuen Geräten, der durch A2L-Kältemittel ersetzt wird. Darüber hinaus wies das Unternehmen darauf hin, dass in der Branche ein Trend zur Dekarbonisierung zu beobachten sei, der zu einer Verlagerung hin zu nachhaltigeren Alternativen in der Raum- und Warmwasserbereitung wie Wärmepumpen führt und höhere Mindestwirkungsgrade über mehrere Produktlinien hinweg etabliere.

NEUE LÖSUNGEN: Am Stand von Emerson wurden neue Kompressorlösungen für Klima- und Kühlanwendungen vorgestellt. (Mitarbeiterfoto)

ÖLFREIE TECHNOLOGIE: Laut Mike Oakley von Emerson bietet der ölfreie Radialkompressor von Copeland eine Lösung mit geringer Komplexität, die mit bahnbrechender Aero-Lift-Lagertechnologie hohe Leistung liefert. (Mitarbeiterfoto)

Diese Trends spiegelten sich im Klimabereich des Standes wider, als Emerson seine Technologie vorstellte, die Wärmepumpen dabei hilft, die höhere Effizienz, Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen, die zum Erreichen allgemeiner Nachhaltigkeitsziele erforderlich sind. Dazu gehören der neue ölfreie Copeland-Kompressor sowie Wärmepumpentechnologien für die Beheizung von Privat- und Gewerbeimmobilien sowie hocheffiziente Kühllösungen, die Optionen mit geringerem GWP nutzen.

„Der ölfreie Zentrifugalkompressor von Copeland bietet eine Lösung mit geringer Komplexität, die mit der bahnbrechenden Aero-Lift-Lagertechnologie hohe Leistung liefert“, sagte Mike Oakley, Direktor für ölfreie Zentrifugalprodukte bei Emerson. „Der Kompressor ist darauf ausgelegt, die Effizienz in Kühlanwendungen mit Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotenzial zu steigern und gleichzeitig einen geringeren CO2-Fußabdruck und niedrigere Gesamtlebenszykluskosten bei hoher Teillasteffizienz zu bieten.“

Laut Oakley ist Aero-Lift eine einzigartige Technologie, da sie die Entkopplung aller komplizierten Steuerungen ermöglicht, die normalerweise mit diesem Produkt verbunden sind. Darüber hinaus bietet es eine Lösung bei Stromunterbrechungen.

„Es rollt einfach bis zum Stillstand aus und ist auch in der Lage, schnell neu zu starten“, sagte Oakley. „Wir haben dies für breite Kältemaschinenanwendungen entwickelt, beispielsweise für luft- und wassergekühlte Kältemaschinen. Besonders unterversorgt ist der luftgekühlte Markt, da es sich hier überwiegend um Schraubenkompressoren mit Öl handelt. Unsere Technologie eliminiert das Öl und bietet einen Effizienzvorteil sowie geringere Wartungs- und Lebenszykluskosten.“

Ebenfalls ausgestellt wurde der mit dem AHR Innovation Award ausgezeichnete zweistufige Scrollkompressor Copeland ZPSK7, der die Änderungen der DOE-Vorschriften im Jahr 2023 unterstützen und die Umstellung auf Kältemittel mit niedrigem GWP im Jahr 2025 einhalten soll. Diese Kompressorreihe ist für die Kältemittel R-410A, R-454B und R-32 optimiert, bietet proprietäre Konstruktionsmerkmale für eine hohe Kompressoreffizienz und bietet erschwinglichen Komfort, reduziert die Luftfeuchtigkeit und verbessert die Temperaturkontrolle durch Modulation der Kapazität.

Emerson stellte außerdem seinen Scrollkompressor Copeland™ ZPK7 für private und leichte gewerbliche Anwendungen vor, der für R-410A optimiert ist und eine höhere Effizienz bei wichtigen SEER2- und HSPF2-Betriebsbedingungen bietet. Scrollkompressoren mit variabler Drehzahl von Copeland ermöglichen eine präzise Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung, indem sie die Kompressordrehzahl dynamisch anpassen, um sie an die Kapazität und den Heiz- und Kühlbedarf in gewerblichen und industriellen Anwendungen anzupassen.

Auf der Kälteseite des Emerson-Standes lag der Schwerpunkt auf den Umwelt- und Energievorschriften, Nachhaltigkeitszielen und Marktdynamiken, die den Übergang zu Kältemitteln mit niedrigerem Treibhauspotenzial beschleunigen. Wie Katrina Krites, Direktorin für strategisches Marketing und Kühlkette bei Emerson, feststellte, legen die meisten großen Einzelhändler und Lebensmitteldienstleister großen Wert auf Nachhaltigkeit.

„Sie versuchen zu verstehen, wie sie ihre Netto-Null-Ziele erreichen können, und viele von ihnen haben Verpflichtungen und Ziele formuliert“, sagte Krites. „Eine dieser Säulen ist die Kältemittellandschaft. Wie wollen sie von dem heutigen Aussehen ihrer Flotte zu einer Flotte mit niedrigerem GWP gelangen? Da spielen alle Vorschriften eine Rolle.“

HFKW-PHASENABWÄRTS: Jennifer Butsch (links) und Katrina Krites diskutierten darüber, wie Emerson auf neue Vorschriften, einschließlich des HFKW-Ausstiegs, reagiert. (Mitarbeiterfoto)

Zum Thema Vorschriften sprach Jennifer Butsch, Direktorin für Regulierungsangelegenheiten bei Emerson, über die nächste große Kürzung der HFC-Produktion, die im Januar 2024 erfolgen wird.

„Das ist eine Reduzierung um 40 % gegenüber dem Ausgangswert, und wenn man bedenkt, dass der Ausgangswert vor zehn Jahren festgelegt wurde, ist unser HFKW-Verbrauch erst danach gestiegen“, sagte Butsch. „Also werden wir die Auswirkungen spüren. Ich denke, die Frage ist: Sind wir in der Lage, sowohl neue Ausrüstung als auch Service zu verwalten? Riskieren wir Engpässe im gesamten Kanal? Und wer wird diesen Mangel spüren? Das Ziel besteht darin, dieses Delta durch die Rückgewinnung auszugleichen, aber die neuesten Rückgewinnungszahlen liegen unter dem Durchschnitt. Wir müssen das erhöhen, aber für 2024 könnten wir diesen Engpass mit Sicherheit spüren.“

Was die Produkte betrifft, war das Highlight des Standes der Gewinner des AHR Expo Innovation Award, der Scrollkompressor Copeland ZFW mit variabler Drehzahl, der für gewerbliche Kühlanwendungen bei niedrigen Temperaturen wie eigenständige Reach-In-Kühler usw. konzipiert ist Gefrierschränke, zentralisierte Rack-Anwendungen, Vitrinen und begehbare Schränke.

„Die Copeland Scroll-Lösung mit variabler Drehzahl ist eine Branchenneuheit und verfügt über die doppelte Kapazität eines Kompressors mit fester Drehzahl und gleicher Verdrängung. Sie liefert bis zu 7 PS Kühlung und bietet gleichzeitig eine Effizienzsteigerung von 20 bis 30 % im Vergleich zu anderen getesteten Kompressoren Daten“, sagte Jeff Lichty, Leiter Produktmanagement, Kältetechnik bei Emerson. „Mit der Dampfeinspritztechnologie und einem Drehzahlbereich von 1.000 bis 7.000 U/min bietet der Copeland ZFW-Kompressor ein beispielloses Maß an Kontrolle, während er gleichzeitig die Taktraten des Kompressors erheblich reduziert und die Zuverlässigkeit verbessert. Heute ist diese robuste Lösung mit A1-Kältemitteln erhältlich; Wir arbeiten an der Qualifikation mit A2Ls und R-290 bis 2024.“

Emerson stellte außerdem die horizontale Spirale Copeland ZSVH mit variabler Geschwindigkeit vor, die ein niedriges Profil und eine variable Kapazitätsmodulation von ½ bis 4 PS bietet. Der hermetische Kolbenkompressor und Antrieb ASVF von Copeland mit variabler Drehzahl bieten Energieeffizienz und Leistungssteigerungen in einem kleinen Formfaktor.

Während der AHR Expo teilte LG Electronic Component Solutions Einzelheiten zu seiner Produktpalette für Kompressoren mit niedrigem Treibhauspotenzial sowie ECM- und BLDC-Motorlösungen für einen CO2-freien Fußabdruck mit.

„In diesem Jahr wurden neue Mindesteffizienzstandards eingeführt, und die meisten HVAC-Hersteller testen bereits Klima- und Heizsysteme mit niedrigem GWP, um sich auf die Vorschriften für 2025 vorzubereiten“, sagte Jeff Horne, Senior Account Manager bei LG Electronic Component Solutions. „Als einer der führenden Kompressorhersteller wird LG Compressors frühestens in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 R-454B- und R-32-Kompressoren auf den Markt bringen.“

SCROLL-KOMPRESSOR: Jerry Edwards stellte den Gen3-Scrollkompressor von LG Electronic Component Solutions vor, der mit den Kältemitteln R-32 und R-454B mit niedrigem Treibhauspotenzial kompatibel sein wird. (Mitarbeiterfoto)

Apropos: Jerry Edwards von LG Electronic Component Solutions diskutierte die neuen Lösungen für die Klimaanlagen und Wärmepumpenprodukte von LG für Privathaushalte und leichte Gewerbebetriebe.

„In der Produktpalette für Privathaushalte haben wir zwei Hauptkompressionstypen, Rotations- und Scroll-Kompressionstypen, und diese werden von LG hergestellt“, sagte Edwards. „Die Rotationsmaschine ist unserer Meinung nach eine kostengünstigere, aber etwas weniger fehlerverzeihende Maschine, während die Spirale effizienter, leiser und sehr zuverlässig ist. In den letzten Jahren haben wir uns mit den Mindesteffizienzanforderungen befasst, also mit Maschinen mit höherer Effizienz, die diese Ziele des Energieministeriums (DOE) erfüllen, und jetzt zeigen wir das nächste große Ding, nämlich den Übergang davon R-410A bis R-32 und R-454B.“

Zu diesem Zweck stellte Edwards den Gen3-Scrollkompressor vor, der mit den Kältemitteln R-32 und R-454B mit niedrigem Treibhauspotenzial kompatibel sein wird. Diese ähneln dem aktuellen Gen3 R-410A-Kompressor, mit nur geringfügigen Änderungen an der Größe des Hubraums oder des Öls. Die neuen Kompressoren bieten eine höhere Zuverlässigkeit und Leistung und bieten gleichzeitig erhebliche Verbesserungen der Motoreffizienz und Reibungsreduzierung. Nach Angaben des Unternehmens zeichnen sich die Kompressoren durch eine verbesserte Start- und Buchsenleistung aus, was zu einer besseren Zuverlässigkeit und Haltbarkeit als frühere LG-Scrollkompressoren führt. Die Kompressoren werden in der zweiten Jahreshälfte verfügbar sein.

Ein weiteres neues Angebot, der UniRotary-Kompressor, bietet neue Funktionen, die einen reibungslosen, zuverlässigen Neustart und eine längere Lebensdauer für den Einsatz von Rotationskompressoren in Einheitsanwendungen ermöglichen. Die Rotationstechnologie von LG bietet erhöhte Haltbarkeit und Langlebigkeit mit einem patentierten Neustart-Magnetventil, das den Druck mechanisch ausgleicht, für einen sanften Start ohne raue elektrische Startvorrichtungen.

Als Reaktion auf die weltweite Nachfrage nach Netto-Null-Emissionen oder Netto-Null-Energie stellte Tecumseh seine Kompressortechnologie vor, die für A3- und A2L-Kältemittel wie R-290, R-453A, R-453C und R-1234yf entwickelt wurde.

„Wir haben auch unser Portfolio an Kompressoren mit A2L-Kältemitteln mit niedrigem GWP erweitert, wo R-290-basierte Kompressoren für leichte gewerbliche Zwecke möglicherweise nicht über genügend Kapazität verfügen oder CO2-basierte Systeme möglicherweise zu groß sind“, sagte Hiroshi Saito, Vizepräsident für globales Marketing und Geschäftsentwicklung bei Tecumseh. „Durch die Nutzung von A2L-Angeboten haben Kälte-OEMs jetzt geeignetere Möglichkeiten, die Kältemittelübergänge anzugehen und gleichzeitig die Anforderungen an ein niedriges Treibhauspotenzial zu erfüllen.“

KLEINE GRÖSSE: Vinnie Pucci erläuterte die Vorteile des Kompressors der AL-Serie, der R-290 verwendet und eine hohe Effizienz in einem kleinen Gehäuse für Lebensmitteleinzelhandels- und Gastronomiegeräte liefern kann. (Mitarbeiterfoto)

Zu den am Tecumseh-Stand ausgestellten Produkten gehörte der Kompressor der AL-Serie, der eine hohe Effizienz in einem kleinen Gehäuse für R-290-basierte Lebensmitteleinzelhandels- und Gastronomiegeräte bietet. Diese neue Kompressorplattform bietet eine um bis zu 15 % verbesserte Leistung und Energieeffizienz in einem sehr kompakten und leisen Gehäuse, dessen Höhe im Vergleich zu Konkurrenzprodukten schätzungsweise etwa 5 % geringer ist. Die Modelle der Serie AL bieten einen Hubraum von bis zu 20 cm³ und sind speziell für Anwendungen mit niedrigem und mittlerem Gegendruck in der leichten gewerblichen Kühlung konzipiert.

„Mit unseren AE2-, AJ2-, FH2- und AG-Kompressoren sind wir auch führend, wenn es um A2L-Kältemittel mit niedrigem GWP geht“, sagte Saito. „Wir sind eines der ersten Unternehmen, das Kompressoren entwickelt hat, die A2L-Kältemittel unterstützen, und unsere A2L-fähigen Kompressoren sind die perfekte Lösung für Kühlräume, Vitrinen, Kühlschränke und Getränkeautomaten im Lebensmitteleinzelhandel und in der Gastronomie.“

Der Wärmepumpenmarkt bietet eine große Chance, und Tecumseh stellte sein Angebot für diesen Markt vor, zu dem auch die Rotationskompressoren VR2 und HG gehören.

„Wir sind der einzige Kompressorhersteller in der westlichen Hemisphäre, der seit Jahrzehnten Rotationskompressoren für die Klimatisierung herstellt“, sagte Saito. „Wir machen uns diese Möglichkeiten zunutze und arbeiten nun auch an Wärmepumpenkompressoren.“

Joanna Turpin ist leitende Redakteurin. Sie kann unter 248-786-1707 oder [email protected] kontaktiert werden. Joanna ist seit 1991 bei BNP Media und leitete zunächst die technische Buchabteilung des Unternehmens. Sie erwarb ihren Bachelor-Abschluss in Englisch an der University of Washington und arbeitete an ihrem Master-Abschluss in technischer Kommunikation an der Eastern Michigan University.