Verdichtertechnik für das Kältemittel CO2

Die natürliche Lösung

(PresseBox) (Frickenhausen, ) In vielen Anwendungsbereichen hat sich das natürliche Kältemittel CO2 in den vergangenen Jahren etabliert. Bock forscht und entwickelt in diesem Bereich bereits seit den 1990er Jahren und bietet ein breites Programm an Verdichterlösungen für subkritische sowie transkritische CO2 Anwendungen. Erweitert wird dieses Programm nun im transkritischen Bereich um das neue Modell HG34 CO2 T - einen 4-Zylinder Verdichter mit Hubraumstufen von 9,8 bis 20 m3 /h.

Das Kältemittel CO2 (R744)

Mit einem minimalen Treibhauspotential und ohne Ozonabbaupotential, ist CO2 ein äußerst attraktives Kältemittel. Es kommt in der Natur vor bzw. entsteht bei vielen chemischen Prozessen und ist entsprechend günstig in der Beschaffung und Entsorgung. Der Einsatz von Kohlendioxid hat eine lange Tradition. Mit der Einführung der sogenannten Sicherheitskältemittel in den 1950er Jahren wurde CO2 jedoch immer weiter aus der Kältetechnik gedrängt. Gerade bei niedriger Umgebungstemperatur verfügt CO2 über günstige thermodynamische Eigenschaften. Unter sicherheitstechnischen Aspekten gibt es bei CO2 lediglich zwei Punkte zu beachten. Erstens birgt CO2 in hohen Konzentrationen in der Luft eine Erstickungsgefahr für Menschen, die sich bspw. im Maschinenraum aufhalten. Daher ist es wichtig, entsprechende Gasdetektoren und Sicherheitseinrichtungen zu installieren. Ein weiteres Sicherheitsrisiko resultiert aus den hohen Anlagendrücken transkritischer CO2 Systeme von über 100 bar, welche jedoch mit entsprechenden Bauteilen gut beherrschbar sind.

Konstruiert für CO2 - Gebaut für die Zukunft

Mit dem Verdichtermodell HG34 CO2 T präsentiert Bock einen Verdichter, vollgepackt mit den Erfahrungen aus über 15 Jahren CO2 Verdichterpraxis. Durch den Einsatz zahlreicher technischer Details setzt der HG34 CO2 T unter anderem in den Punkten Effizienz und Laufruhe einen neuen Maßstab, was transkritische CO2 Verdichter anbelangt.

Für eine permanente und zuverlässige Ölversorgung der Lagerstellen sorgt eine Zwangsschmierung, diese gewährleistet eine optimale Ölumwälzung. Aufgrund der starken Löslichkeit von CO2 im Schmieröl entsteht ein sehr dünnflüssiges Medium. Deshalb besitzt der HG34 CO2 T einen besonderen Ölhaushalt. Dieser verhindert Ölverschäumungen und Verwirbelungen im Verdichter. Somit ist der Ölwurf auf ein Minimum beschränkt. Des weiteren ist mit der Kombination eines indirekt ablesbaren Ölschauglas ein zuverlässiges und sicheres Ablesen des Ölstandes möglich. Das Gehäuse wurde für höchste Betriebsdrücke auf Niederdruck- sowie Hochdruckseite konstruiert und aus hochfestem Sphäroguß gefertigt.

Im Bereich des Triebwerks sorgen geteilte, gesenkgeschmiedete Stahlpleuel mit Lagerschalen und Lagerbuchsen auch bei höchsten dynamischen Beanspruchen für ein zuverlässiges Betriebsverhalten. Zudem kommen gehärtete Kolben mit Gleitbeschichtung am Kolbenhemd zum Einsatz, die sich durch minimalsten Verschleiß und hohe Notlaufeigenschaften auszeichnen. Serienmäßig stattet Bock alle Verdichter des Typs HG34 CO2 T zudem mit einem Wärmeschutzthermostat sowie einer Ölsumpfheizung aus.

Neben den konstruktiven Anforderungen, hauptsächlich resultierend aus den hohen Arbeitsdrücken, stand bei der Entwicklung dieses Verdichters für das Kältemittel CO2 der Aspekt eines möglichst geringen Energieverbrauchs im Mittelpunkt.

Erreicht wird dieses Ziel durch eine ganze Reihe technischer Features. Um die auftretenden Kräfte auf das Triebwerk und Lager beherrschbar zu halten, wurden kleinstmögliche Kolbendurchmesser bei einem großen Hub realisiert. Diese sorgen für einen optimalen Liefergrad, da der Einfluss des bereits durch Rillierungen der Sauglamellenkontur am Kolbenboden minimierten Schadraums bei längeren Hüben zunehmend abnimmt. Die Kolben sind darüber hinaus mit einer dreifachen Kolbenringbestückung in hartverchromter Ausführung ausgestattet, was zu idealen Abdichtverhältnissen und geringem Verschleiß im Zylinder führt. Thermische Trennungen am Zylinderdeckel und im Verdichtergehäuse verbessern dazu den Temperaturhaushalt auf der Saugseite. Gemeinsam mit hocheffizienten, frequenzumformerregelbaren Antriebsmotoren und einem strömungsoptimierten Ventilsystem macht dieses Paket an technischen Details den gesamten Verdichter hocheffizient und leistungsstark.

Seine beeindruckende und für einen Bock Verdichter typische Laufruhe erzielt der HG34 CO2 T unter anderem durch gewichtsoptimierte Pleuel sowie eine dynamisch ausgewuchtete Kurbelwelle.

Nach Einführung der Verdichter des Typs HG34 CO2 T zum Jahresende hin, folgt in 2011 eine luftgekühlte Version, die sogenannte HA-Ausführung.

Diese luftgekühlte Ausführung des Verdichter bietet in Kombination mit CO2 einen besonderen Synergieeffekt. Die Einsatzgrenzen können bei niedrigen Verdampfungstemperaturen zu höheren Verdichtungsenddrücken gesteigert werden. Dies wird besonders durch die reduzierten Verdichtungsendtemperaturen möglich. Eine Erhöhung des COP im gesamten Einsatzgrenzendiagramm wird mit luftgekühlten transkritischen CO2 Verdichtern im Vergleich zu sauggasgekühlten CO2 Verdichtern erreicht . Lediglich eine geringe Reduzierung der Wärmeleistung am Gaskühler bei Wärmerückgewinnung muss in Kauf genommen werden. Bei luftgekühlten transkritischen CO2 Verdichtern kann ein Hochdruck von 110 bar auch bei hohen Verdampfungstemperaturen erreicht werden. Dies ermöglicht den Betrieb des Verdichters unter idealem Hochdruck, mit maximal möglichem COP bei hohen Verdampfungstemperaturen und hohen Gaskühleraustrittstemperaturen.

GEA Refrigeration Technologies

Die Bock Kältemaschinen GmbH ist ein mittelständisches Familienunternehmen, das von den Geschäftsführern Wolfgang Etter, Heinrich Reuß und Udo Klaußner geleitet wird.

Das Unternehmen stellt Kompressoren und Aggregate für die stationäre und mobile Kühlung sowie die Klimatisierung her und ist für seine Qualitätsprodukte weltweit bekannt. Die Produkte kommen ausschließlich im gewerblichen und industriellen Umfeld zur Anwendung.

Das Unternehmen beschäftigt weltweit über 330 Mitarbeiter und unterhält
Produktionsstandorte in Tschechien, Indien und China.
Bock erzielte in 2009 einen Jahresumsatz von rund 55 Millionen Euro.

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