Leistungsregelung bei großem Chiller

[tsar]

Hallo Liebe Forumsgemeinschaft.
Ich bin neu hier und möchte mich einmal kurz vorstellen.
Ich bin Dennis. Ich studiere Leistungselektronik in Bochum. Meine Hobbys sind Teslaspulen(Leistungselektronik) und Laser, eben alles was viel Strom verbraucht.

Ich habe bei einem neuen Laserprojekt ein paar Kühlprobleme und hoffe mal das ihr mir weiterhelfen könnt.
Konkret geht es darum einen Laser der via Wasser/Wasser Wärmetauscher 17kW Wärme ans Kühlwasser abgibt. Dieses Kühlwasser darf am Eintritt des Lasers aber nur im Bereich von 12°C bis 32°C warm sein. Noch dazu steht das Teil in einem Keller. Meine Idee war die Wärme mit einer Wasser/Wasser Wärmepumpe an einen zweiten Kreislauf abzugeben der dann auf höhere Temperatur gebracht wird damit ich das ganz auch im Sommer betreiben kann und ich genug Temperaturgefälle für einen großen Wärmetauscher auf dem Dach hab. Die Wärmepumpe hatte ich vor so zu abuen das Verdampfer und Verflüssiger als Plattenwärmetauscher ausgeführt sind und eben das eine Wasser kühlen und das andere erwärmen. Das warme Wasser soll das über zwei Schlauchleitungen zum Wärmetauscher auf das Dach führen. Schlauch deshalb, weil Festinstallation ist nicht.

Ich habe 2 große Scrollverdichter bekommen die noch voll funktionsfähig sind und jeweils bei ca.8kW elektrischer Eingangsleistung eine Kühlleistung von knapp 22kW haben. Einen davon wollte ich in der Wärmepumpe benutzen. Ich habe einen Klimatechniker im Freundeskreis der mit mir die Anlage aufbauen wird und weis was er tut.
Meine frage ziehlt darauf: Kann ich den Verdichter über einen Frequenzumrichter(Drehzahlregelung) betreiben um die Kühlleistung zu regeln oder findet der Verdichter das nicht so gut? ICh würde erne den Verdichter in der Stromaufnahme drosseln weil der eh zu groß ist, aber ich habe ihn.
Ich hab über die Regelung noch nicht mit dem Kollegen gesprochen weil der zur Zeit andere Sorgen hat, wollte mich aber hier schon mal über möglichkeiten Schlau machen.
Oder kann mir einer andere Regelungsmöglichkeiten erklären oder sagen warum es nicht geht. Bin auf dem Gebiet der Kältemaschienen noch Grünschnabel.

Gruß tsar

[UnRockStar]

du kannst die regelung der leistung mit einem Frequenzumrichter machen, das erfordert aber wieder eine regelung des Verdichters.

also per drucktransmitter den saugdruck auf etwa 5°C Sättigung halten.

noch einfacher wäre es mit einem Heißgasbypass regler, die überflüssige leistung wird einfach vernichtet.

vorteil davon wäre das es einfacher aufzubauen ist und auch günstiger.

aber du solltest erstmal klären was für verdichter du hast ob es Klima-, normal-, oder Tiefkühlverdichter sind.


12-32°C das sind 20K differenz das ist mehr als leicht auszuregeln.

[tsar]

Die Verdichter sind aus einem Kühlhaus. Diese Heißgasbypassregelung klingt erstmal verlockend, aber ich suche nach einer Möglichkeit die Leistungsaufnahme des Verdichters herabzusetzen um Strom zu sparen. Korriegiere mich wenn ich falsch liege, aber bei dem Bypass bleibt die Verdichterleistung doch die gleiche, nur die Kühlleistung wird geringer oder?


Ich suche gleich mal ein Datenblatt zu den Verdichtern dan könnt ihr ja sehen was für welche das sind bzw. was damnit geht oder auch nicht.

[UnRockStar]

Poste am besten mal den typ.

Heißgasbypass ist nur eine Leistungsvernichtung,
strom sparen tuhst du damit nicht.

aber jenachdem was das für verdichter sind wirst du um eine gewisse leistungsvernichtung nicht herumkommen,

Stichwort TK verdichter.

[Patrickclouds]

wie wäre es mit FU und eev als drosselorgan?

[tsar]

Es handelt sich um 2 : Danfoss Performer Scroll Scroll-Verdichter Typ SZ115S4RA
Das hier ist das PDF das ich zu den gefunden hab. Steht alles drin was man wissen muss, nur verstehe ich dir hälfte halt nicht: http://www.totaline.com.tr/pdf/52/SM...mpresorler.pdf

Das Leistung vernichtet werden muss stört mich nicht, ich würde nur eben gerne ein wenig Strom einsparen damit ich Laser und Verdichter an einer 32A Leitung betreiben kann. Dazu müsste ich den Verdichter so auf 5kw elektrisch runterbringen und den Laser auch drosseln. Das ist aber kein Problem.

eev ist elektronisches Expansionsventil oder? Kann mir einer erklären wofür genau die EVs sind? Die regeln den Gasdurchfluss nach einer Temperatur oder?

[Patrickclouds]

waren das die performer von ebay?

[UnRockStar]

ich empfehle dir leistungsregelung via Frequenzumrichter,
TEV als Eventil

dann brauchst noch ein Druckaufnehmer um den druck zu messen und ne regelung um das ganze auf >0°C verdampfung zu halten.

Frostschutzpressostat wär zu empfehlen.

wirst bei guten 6-7kW landen lt datenblatt

aber evt sogar bei eher 5kW

Platten hast du?

wenn nein schreib das Foren Mitglied Nost an, der hat passendes rumliegen oder halt bei ebay die augen offen dann wirds noch günstiger.

[tsar]

Also ich hab nur die Verdichter, ja die sind vin ebay. Lustiger Typ wo ich die abgeholt hab. Was muss der Drucksensor können. Hab ein Proportionalsensor bis 16bar. Platten brauch ich auch noch. Im Prinzip brauch ich ALLES ausser die Verdichter. Muss mit dem Klimakollegen mal reden was der da hat und was noch fehlt.

[UnRockStar]

ist der sensor für Kälte?

bei ebay kannst auch mal nach druckaufnehmern schauen.

so -0,5 bar bis 7 bar isses richtige

[august123]

EEV würde ich lassen, unnötiger Aufwand und teuer für die Anwendung.
Du brauchst 2x Plattenwärmetauscher nicht gerade kleinen Kalibers (SWEP hat eine brauchbares Software zum berechnen), Kältemittelsammler, Schauglas+ TEV, Hochdruckwächter (+ evtl. Niederdruck), ND Drucktransmitter (1/4" SAE Anschluss Bördel), Frequenzumrichter 7,5kW, evtl. auch 11kW mit passender Regelung via Anlalogsignal alternativ eine Kleinsteuerung, Kühlstellenregler und jede Menge Kleinkram.
Danfoss VLT Serie kann evtl. die Regelung übernehmen aber Erfahrungen hab ich damit keine. Zusätzliche SPS mit Analogwertverarbeitung macht die Geschichte schnell ein gutes Stück teuerer, da würde ich persönlich überlegen die Leistungsregelung von Kühlanlage und Laser manuell zu machen via Sollwertvorgabe FU. Einen gewissen Wasserpuffer, bei dieser Leistung in der Region >20L würde ich auch vorschlagen.
Kältemittel R134a?

Hast du die Scrollverdichter überprüft? Wir hatten hier einige sehr schlechte Erfahrungen insbesondere mit Scroll/ Maneurop von ebay, alle verkauft als "funktionsfähig", da diese meist ausgebaut werden da sie keine Leistung mehr bringen und dann über gewisse Kanäle bei ebay landen.
Also am besten vor weiteren Planungen die Verdichter prüfen, vorallem Druckaufbau, Dichtheit des Bypassventils usw. ansonsten hast du hinterher u.U. nur Ärger damit.

[tsar]

Wie kann ich die Verdicher prüfen ohne die in ein Kältekreislauf einzubauen und ohne die zu killen?

Wegen der Steuerung des ganzen: Also SPS klingt alles sehr vernünftig aber auch teuer weil ich die Sachen erst noch kaufen müsste. Ich hatte vor das ganze µcontroler Basis oder DSP Basis zu machen, DAs ist mehr also schnell genug und mit sowas einen FU regeln hab ich schon gemacht, ist kein Problem. Die Temperaturen abfragen und in die Regelung einbinden geht auch klar, NUR ich muss wissen bei welchen Temperaturen halt was passieren muss, bzw. was für Temperauter ok sind und welche also zu hoch/niedrig gelten. Beim Druck das gleiche.

[august123]

Mit Werkzeug, Monteurhilfe und Stickstoff. Ist aber nicht gerade die Arbeit, die ich einem Anfänger als erstes raten würde, lass das lieber deinen Kollegen machen.
http://www.extremecooling.de/forum/t...3%96lvergleich

[UnRockStar]

kannst du auch mit nem Mega machen ist kein ding, musst nur wissen wie

[august123]

Regelung der Frequenz abhängig vom Druck, steigt der Druck (=Temperatur) so soll der Verdichter schneller drehen einfach gesagt.

[tsar]

OK klingt jetzt nicht sonderlich kompliziert. Was für Schutzmechanismen sollten eingebaut werden? Also Temperaturüberwachung des Motors, Drucküberwachung der Leitungen auch ok. Aber was ist mit so Sachen wie Pump down. Ich hab gelesen das das bei Verdichtern nicht sonderlich gut ankommt, oder kann der Fall bei mir gar nicht auftreten?
Kurzgesagt: An welchen Stellen sollte ich überall Sensoren vorsehen?

[toaster]

ist dir klar was pump down überhaupt ist?

mal ganz einfach angenommen: dein thermostat sagt temperatur erreicht -> magnetventil in der flüssigkeitsleitung schließt, verdichter saugt ab, niederdruckschalter schaltet den verdichter ab.
thermostat gibt kühlfreigabe-> magnetventil in der flüssigkeitsleitung öffnet, druck steigt wieder an, druckschalter schaltet nach einer eingestellten differenz den verdichter wieder ein.

der vorteil hierbei ist einfach das nicht soviel kältemittel im verdichter "steht".

[Patrickclouds]

auf die hochdruckseite nen hochdruckschalter. wenn du gerne noch per µcontroller den hochdruck in digitaler form haben willst kannst du nen hd transmitter auch noch verbauen.
auf die niederdruckseite muss ein nd-transmitter sowie ein temperaturfühler um die überhitzung nach dem verdampfer zu berechnen, denn diese beiden sensoren brauchst du für deine leistungregelung.
pump down ist was tolles um aufschäumendes öl zu verhindern, wenn sich kältemittel ins öl eingelagert hat. das macht aber nur sinn, wo das öl sich in der niederdruckseite befindet, wie zb bei hubkolben verdichtern. denn wenn nun der verdichter startet sinkt der niederdruck rapide ab und das kältemittellöst sich und bringt das öl zum schäumen. wie es da beim scroll bautechnisch aussieht weiß ich nicht.
ich würd einfach mal mit deinem kt rücksprache halten, der wird dir sagen können, welche teile er unbedingt im kreislauf haben möchte. evtl verlangt der auch zwei hochdruckschalter als zusätzliche sicherheit.

@august123
wie groß man da nen wasservorrat macht ist ne gute überlegung.

[tsar]

Danke für die Infos. Ich werde mit meinem Kältkumpel natürlich alles abklären, nur wollte ich mich hier im Vorraus schon mal ins Thema einarbeiten damit ich mitreden kann und auch verstehe wovon der redet.

@Patrickclouds und august123
Im Laser selber ist schon ein Wasservorrat von 30 Litern. Die Sache sieht so aus das der Laser über einen Wasserkreislauf mit hochreinem Wasser verfügt. In diesem Kreislauf befindet sich auch der 30 Liter Tank. Dieser Kreislauf hängt über einen Wärmetauscher an der "Aussenwelt". Den Kreislauf durch den Chiller, der dann auch an dem Laserkreislauf "wärmetechnisch" hängt wollte ich auch mit einem Wasserbehälter Ausstatten damit ich ein wenig Hysterese in die Temperatur bekomme und die Regelung weniger "zackig" wird. Über die Menge die ich da brauche hab ich mir noch keine Gedanken gemacht. Ich hatte vor erstmal übertrieben viel zu nehmen und dann die Menge Schritt für Schritt zu reduzieren bis ich einen KOmpromiss zwischen Menge und Regelverhalten gefunden habe der vertretbar ist.

@Patrickclouds
Die Verdichter verfügen über eine Ölsumpfheizung. Die ist doch, wenn ich das richtig gelesen habe, dafür da um das Kältemittel daran zu hindern ins Öl hineinzugelangen und um das Öl warm zu halten damit die Verdichter leichter anlaufen wenn es kalt ist. BItte nicht schalgen wenn es Blödsinn ist.

[Nost]

Da du einen Chiller hast wäre es wohl sinvolle die Frequenz abhängig von der Wassertemperatur zu machen und nicht von dem Saugdruck. Da du dann direkt das Regelst was du regeln möchtest. Ein 30l Tank ist meiner Meinung nach viel zu klein. Ich arbeite in einem Betrieb der Kaltwassersätze herstellt. Bei den von dir genannten Verdichtern hätten wir ca 300l. Also von 30l Rate ich dir ab, bei 30Hz kann es dabei immernoch zu bösem Takten kommen. So ne 80-100l Regenwassertonne wäre noch ne Günstige Lösung als Tank.

[Patrickclouds]

wassertemp is natürlich auch ne gute idee.
kann man da nicht einfach nen pid nehmen und den direkt an den fu anschließen zur regelung?
würde das ganze ja relativ einfach machen von der steuerung

[august123]

gibt da sicher Regler mit 4-20mA Ausgang (die kleinen schwarzen PID können das aber nicht). Ansonsten haben die Danfoss VLT FUs wie gesagt auch nen PID Regler an Bord, die Frage ist nur wie gut das funktioniert. Wenn die Möglichkeiten da sind das selber zu entwickeln wirst du damit besser fahren.

[UnRockStar]

wenn er den saugdruck nicht regelt muss er aber ggf frostschutz reinkippen.

daher hatte ich gesagt via saugdruck regeln damit man nicht unter 0°C verdampfung kommt warum sollte jedem klar sein.


es gibt in der Kälte spezielle umrichter die haben schon eine nassdampftabelle hinterlegt.
hab selber einen hier liegen der das können müsste von Kimo
hab ihn seit 2 monaten im regal liegen hatte noch keine zeit bis jetzt mir das mal genauer anzuschauen

[tsar]

Also ich habe ein 20kW ABB Umrichter den ich nehmen will. Zur Regelung: Ich kann doch die Wassertemperatur als Regelgröße nehmen UND die Verdampfungstemperatur über 0°C halten. Quasi als einschränkende Bedingung.
Ich hab jetzt Drucksensoren mit 4-20mA Ausgang. Tempfühler hab ich welche die ich mit I2C-Bus bespaßen kann. Ich hab mir das jetzt so vorgestellt das ich einen PID Regler in Software hochziehe und den dann den Frequenzumrichter und einen Heissgasbypass mit Proportionalventil steuern lasse. So kann ich die Drehzahlschwankungen des Verdichters beruhigen.
Wasserspeicher ist so eine Sache. So ein Tonne nimmt natürlich Platz weg. Das ich einen größeren Speicher brauche ist mir jetzt klar, aber ich will versuchen das Volumen durch gescheite Regelung so klein wie möglich zu halten.

[UnRockStar]

lass das heißgasbypass weg..

entweder oder beides ist nicht sinnvoll