Autowäsche mit Wärmepumpe
Referenz zur CO2-Wärmepumpe in SB-Autowaschanlagen
IllertissenDie Anwendungsfelder von Wärmepumpen in Gewerbe und Industrie zur Erzeugung von Prozesswärme oder heißem Wasser sind nahezu unbegrenzt. Wesentliche Faktoren zum Einsatz von Wärmepumpen sind die Erschließung der Energiequelle, der Wirkungsgrad sowie das erforderliche Temperaturniveau. Heißwasser-Wärmepumpen auf Basis des natürlichen Kältemittels R744 (CO2) stellen eine besonders energieeffiziente Lösung für die Warmwassererzeugung dar, wie das Beispiel des Waschanlagen-Herstellers EHRLE zeigt.
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Anforderungen:
- Besonders hohe Wirtschaftlichkeit
- Ganzjährig hoher Warmwasserbedarf
- Lange Lebensdauer
Ausgangssituation und Herausforderungen
Ausgangssituation und HerausforderungenAusgangssituation
Die Firma EHRLE ist ein europaweit führender Hersteller und Anbieter von innovativen Lösungen rund um die Fahrzeugwäsche und Reinigungstechnik. Ein Geschäftsbereich sind SB-Waschanlagen, die eine perfekte Lösung für eine gründliche und schonende Autowäsche bieten. Dank modernster Technologie und hochwertiger Materialien garantieren sie eine intensive Reinigung und einen glänzenden Fahrzeug-Look. Die SB-Waschanlagen von EHRLE sind umwelt- und ressourcenschonend. Denn durch den Einsatz von wassersparenden Technologien und effizienten Reinigungsmitteln wird der Wasserverbrauch reduziert und die Umwelt geschont. Bei seinen Erzeugnissen legt der Hersteller großen Wert auf hohe Produktqualität und innovative Technik, hochwertige Materialien, lange Lebensdauer sowie besonders hohe Wirtschaftlichkeit seiner Anlagen.
Herausforderungen
Fossile Energieträger stellen vor dem Hintergrund der aktuellen Situation und der Preisentwicklung der letzten Jahre keine optimale Wahl zur nachhaltigen und effizienten Warmwassererzeugung mehr dar. Wesentlich umweltschonender und wirtschaftlicher ist es hingegen, die in der Außenluft enthaltene Energie zu nutzen. Luft/Wasser-Wärmepumpen bieten hierfür die optimale Lösung und echte Alternative zu klassischen Wärmeerzeugern. Das Funktionsprinzip ist dabei denkbar einfach: Die von der Luft/Wasser-Wärmepumpe aufgenommene Umweltwärme wird auf ein in einem geschlossenen Kreislauf zirkulierendes Kältemittel übertragen. Im Kältemittelverdichter wird der Druck erhöht, das Temperaturniveau steigt an, und über einen Wärmeübertrager erfolgt der Energieaustausch vom Kältemittel auf das Brauchwarmwasser.
Um die Abkehr von fossilen Brennstoffen für die Warmwasserbereitung nachhaltig umzusetzen und gleichzeitig leistungsfähige Anlagen mit niedrigen Betriebskosten zur Verfügung zu stellen, bietet die Wärmeerzeugung mit Luft/Wasser-Wärmepumpen viele Vorteile. Wird die Wärmepumpe dabei auch noch von mit einer Photovoltaik-Anlage gewonnenem Strom betrieben, ist eine komplett klimaneutrale Wärmeerzeugung möglich. Genau dies sieht das Konzept des EHRLE CarWash Technik-Container mit HeatStorage vor.
Welche Lösung kommt zum Einsatz?
City Multi VRFQAHV Heißwasser-Wärmepumpe
Der CarWash Technik-Container mit HeatStorage besteht im Prinzip aus einem Technik-Modul. Pro Technik-Modul kommen eine oder zwei in Kaskade geschaltete QAHV-Heißwasser-Wärmepumpen auf Basis des Kältemittels CO2 von Mitsubishi Electric mit jeweils 40 kW Nennwärmeleistung zum Einsatz. Im Technik-Modul werden sämtliche Baugruppen und Komponenten montiert. Von dort aus findet die Speisung und die Infrastruktur für die Waschplätze statt. Die vier Grundbestandteile der Wärmepumpenanlage bestehen aus Heißwasser-Wärmepumpen, den Brauchwasserspeichern, der bauseitigen Steuerung und sofern es der Kunde wünscht, einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach der Waschstation, die eine vollständige Versorgung der gesamten Anlage mit regenerativ erzeugtem Strom ermöglicht.
Das Konzept ist mit leichten Modifikationen immer gleich: Die HeatStorage Wärmepumpenanlage ist auf dem Dach des Technik-Containers installiert. Das System wurde den Herstellerangaben entsprechend für diese spezifische Anwendung hydraulisch ausgelegt. Um das gewünschte Temperaturniveau und eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen, speisen die beiden Luft/Wasser-Wärmepumpen zwischen zwei und vier interne Warmwasserspeicheranlagen mit jeweils 1.000 Litern. In dieser Konfiguration wird bis zu 85 °C heißes Wasser bei einer Außentemperatur von bis zu -3 °C mit einem COP (Coefficient of Performance) von bis zu 3,6 erzeugt. Das heißt, mit einem kW elektrischer Energie werden 3,6 kW Wärmeleistung erzeugt.
Maximierte Effizienz
Bei der QAHV-Heißwasser-Wärmepumpe kommt eine speziell entwickelte Verdichtertechnologie mit CO2 als natürlichem Kältemittel zur Maximierung der Effizienz zum Einsatz. Für die Warmwasserbereitung ist das Kältemittel CO2 optimal geeignet, da es das für die Trinkwarmwasserbereitung erforderliche Temperatureinsatzfeld deutlich effizienter abbilden kann als herkömmliche Kältemittel. Gleichzeitig ist CO2 ein natürliches Kältemittel, das keine Schädigung der Ozonschicht verursacht und ein niedriges Treibhauspotenzial besitzt. Die Heißwasser-Wärmepumpen nutzt CO2 als natürliches Kältemittel, das ein Treibhauspotenzial mit einem niedrigen GWP (Global Warming Potential) von 1 hat und deshalb als sehr nachhaltig gilt.
Invertergeregelter Scrollverdichter der neuesten Generation
Für hohe Warmwasserleistungen bei bestmöglicher Effizienz sind die 40 kW-Monoblock-Geräte mit der neuesten Generation eines invertergeregelten Scrollverdichters für R744 mit Flash-Injection ausgestattet. Die Wärmepumpen sind in der Lage, auch bei Außentemperaturen von -3 °C, die volle Heizleistung zu erbringen. Darüber hinaus sind die Geräte bei Umgebungstemperaturen von bis zu -25 °C funktionsfähig und in der Lage bis zu 90 °C heißes Wasser zu liefern, sodass ein weiterer Wärmeerzeuger auch bei sehr tiefen Außentemperaturen nicht erforderlich ist. Die monovalente Warmwasserbereitung ist mit diesem System zur Außenaufstellung also ohne Weiteres möglich.
Photovoltaik-Anlage auf dem Dach
Zusätzlich steht in diesem Objekt eine Photovoltaik-Installation (PV) auf dem Dach der CarWash Bay zur Verfügung, die die Erzeugung des Warmwassers durch die Wärmepumpen 24 Stunden pro Tag unterstützt. Bei Einsatz einer PV-Anlage in Verbindung mit Wärmepumpen wird zuerst die Wärmepumpe mit der elektrischen PV-Energie angetrieben. Das warme Wasser wird gespeichert. Final werden dann auch noch Batteriespeicher betrieben. Erst wenn die Batteriespeicher ihre maximale Ladekapazität erreicht haben, erfolgt die Einspeisung des PV-Stromes in das Stromnetz. Um eine optimale Effizienz des Gesamtsystems zu erzielen, ist die Wärmepumpenanlage mit einem intelligenten Steuerungsprogramm hinterlegt.
Dabei wird die Einstrahlungsdichte der Sonne gemessen und je nach Strahlungsintensität werden die Wärmepumpen in zwei unterschiedlichen Leistungsstufen betrieben. Ist die Strahlungsdichte geringer, erfolgt der Betrieb der Wärmepumpen in der Leistungsstufe 1. Sobald die Strahlungsintensität der Sonne auf einen festgelegten Wert ansteigt, wird die 2. Stufe der Wärmepumpe aktiviert, um so eine möglichst hohe Ausbeute des regenerativ erzeugten Stroms bzw. des Wirkungsgrads der Gesamtanlage zu erzielen. „Auf diese Weise ermöglichen die Wasch-Anlagen eine CO2-neutrale Autowäsche ohne auf den Einsatz fossiler Energieträger angewiesen zu sein“, so Reiner Ehrle.
Bequeme Steuerung per Kabelfernbedienung
Regelungstechnisch werden die QAHV-Heißwasser-Wärmepumpen standardmäßig über Kabelfernbedienungen vom Typ PAR-W31MAA gesteuert. Darüber hinaus hat der Waschanlagen-Hersteller die Heißwasser-Wärmepumpen direkt in seine bauseitige Regelungstechnik integriert. Dadurch kann der Betreiber eine bedarfsgerechte und betriebsoptimierte Warmwasserbereitung realisieren, die sich den jeweiligen Anforderungen des Waschbetriebs vor Ort anpasst und die regenerativ erzeugten PV-Strom optimal nutzt. Auch ein Jahresmonitoring ist hier hinterlegt, um eine besonderes wirtschaftliche Betriebsweise zu ermöglichen.
Die wichtigsten Punkte
Zusammenfassung- Gesucht wurde nach einer klimaschonenden, zukunftssicheren und wirtschaftlichen Lösung für SB-Autowaschanlagen, die ganzjährig einen besonders hohen Warmwasserbedarf erfordern.
- Die QAHV-Heißwasser-Wärmepumpen auf Basis des natürlichen Kältemittels CO2 decken dieses Anforderungsprofil optimal ab.
- Das Kältemittel CO2 hat ein extrem niedriges Treibhauspotenzial von 1, ist also besonders nachhaltig.
- Die Luft/Wasser-Wärmepumpen kommen ohne fossile Energieträger aus und können mit regenerativ erzeugtem PV-Strom betrieben werden.
- Mit CO2 als Kältemittel lässt sich das für die Warmwasserbereitung erforderliche Temperatureinsatzfeld deutlich effizienter abbilden als mit herkömmlichen Kältemitteln.
- Die QAHV-Heißwasser-Wärmepumpe kann mit 40 kW Heizleistung Warmwasser von bis zu 90 °C bei Außentemperaturen von bis zu -25 °C erzeugen.
- Ein monovalenter Betrieb ohne zusätzlichen Warmwassererzeuger ist möglich.
- Realisierbar: Eine Kaskadierung von bis zu sechzehn Geräte bei höheren Leistungsanforderungen.
