Maximale Kühlleistung bei geringem Energieaufwand
Eine Eislagerung Scherbeneis ist ein thermischer Energiespeicher, der Wasser kontrolliert zum Gefrieren bringt. Die während des Phasenwechsels gespeicherte Energie wird später genutzt, um große Mengen an Kälte auf kleinem Raum bereitzustellen. Dies ermöglicht ein Spitzenlastmanagement, senkt die Betriebskosten und erlaubt eine effizientere Auslegung von Kühlsystemen.
Ihre Vorteile auf einen Blick
- Schnelle und zuverlässige Kühlung durch konstante Eiswassertemperaturen ab 0,5°C
- Reduzierung von Lastspitzen und geringere Stromkosten durch den Einsatz von Nachtstrom
- Kompakte, hygienische Bauweise (Edelstahl, leichte Reinigung)
- Flexible Nachrüstung in bestehende Kühlsysteme
Was ist eine Eislagerung Scherbeneis?
Eine Eislagerung Sch erbeneis ist ein thermischer Energiespeicher, der gezielt Wasser gefriert und die dabei entstehende latente Wärmeenergie speichert. Diese Energie wird bei Bedarf durch gezieltes Auftauen freigesetzt und als Kälteenergie in Form von Eiswasser (ca. 0,5 °C) genutzt. Dies ermöglicht die Pufferung von Lastspitzen, die Senkung von Energiekosten und eine verbesserte Effizienz von Kältemaschinen und Wärmepumpen.
Funktionsweise des Systems zur Eislagerung Scherbeneis
Das Herzstück der Eislagerung Scherbeneis ist eine Verdampfereinheit, die in einem Wassertank installiert ist. Während des Ladevorgangs entzieht ein angeschlossenes Kältesystem dem Wasser Wärme, so dass sich gleichmäßig Eis auf den Verdampferplatten bildet. Im Kühlbetrieb wird dieses Eis durch warmes Rücklauf- oder Brauchwasser kontrolliert geschmolzen. Dies führt zu einer konstanten Eiswassertemperatur, auch bei stark schwankendem Bedarf.
Phasen der Energieumwandlung
- Gefrieren (Aufladephase): Der Kühler entzieht Wärme; auf den Platten bildet sich Eis.
- Kühlbetrieb (Entladungsphase): Das zurückfließende Wasser taut das Eis auf und erzeugt Eiswasser mit einer Temperatur von ca. 0,5°C.
- Speichereffizienz: Bis zu 84,9 kWh/m³ Speicherkapazität durch Ausnutzung der Schmelzenthalpie des Wassers.
Wirtschaftlichkeit und Vorteile der Eislagerung
Der Einsatz von Eislagerung Scherbeneis bietet den Unternehmen sowohl wirtschaftliche als auch technische Vorteile.
Senkung der Betriebskosten
- Nutzung der günstigen Nachtstromtarife für die Aufladung
- Vermeidung von teuren Lastspitzen
- Verbesserter Coefficient of Performance (COP) für Kältemaschinen durch niedrigere nächtliche Außentemperaturen
Geringere Investitionen
- Kleinere Kältemaschinen sind ausreichend, da der Speicher die Spitzenlasten puffert
- Vermeidung einer unnötigen Überdimensionierung von Kältemaschinen
- Nachrüstung in bestehende Systeme möglich
Betriebliche Vorteile
- Konstant niedrige Wassertemperaturen bis zum Ende des Abtauzyklus
- Kurze Reaktionszeit bei plötzlichem Mehrbedarf
- Hygienisch und wartungsfreundlich: Edelstahlkomponenten, offene Bauweise, leichte Reinigung
Eislagerung Scherbeneis in Kombination mit Wärmepumpen
Die Verbindung eines Eislagerung Scherbeneis mit einer Wärmepumpe erweitert die Einsatzmöglichkeiten erheblich:
- Im Heizbetrieb: Die Wärmepumpe nutzt den Eisspeicher als effiziente Wärmequelle
- Im Kühlbetrieb: Der Speicher dient als Pufferspeicher für die Prozess- oder Raumkühlung
- In Kombination mit Solarthermie oder erneuerbaren Energien: Eine saisonale Energiespeicherung wird möglich
Mit dieser Hybridlösung lassen sich in Industrie und Gewerbe Energieeinsparungen von bis zu 50% erzielen.
Anwendungsbereiche für Eislagerung Scherbeneis
Eislagerung Scherbeneis wird in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, in denen eine zuverlässige Kühlung oder kombinierte Heiz- und Kühltechnologien erforderlich sind:
- Molkerei- und Lebensmittelindustrie (z.B. Milch- und Brauwasserkühlung)
- Getränkeindustrie
- Klimatisierung von Büro- und Geschäftsgebäuden
- Prozesskühlung in der chemischen und pharmazeutischen Industrie
- Energiemanagement in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen
Kombination mit Solarenergie
Die Integration von solarthermischen Anlagen mit einer Eislagerung Scherbeneis ermöglicht:
- Saisonale Energiepufferung für Heiz- und Kühlzwecke
- Nutzung des hohen Wirkungsgrades solarthermischer Kollektoren (bis zu 80% Wirkungsgrad)
- Breitere Anwendung in Gebäuden, in denen keine Erdsonden oder Grundwasser zur Verfügung stehen
So entsteht ein regeneratives Energiesystem, das sowohl den Heiz- als auch den Kühlbedarf deckt.
Technischer Überblick – Eisspeicher
Für Ingenieure und Planer bietet die folgende Übersicht die wichtigsten technischen Daten und Eigenschaften auf einen Blick:
- Speichergröße: 50 - 2000 kWh Kühlenergie
- Eiswassertemperatur: konstant bei ca. 0,5°C
- Speicherdichte: bis zu 84,9 kWh/m³ bei ΔT = 6 K
- Latente Wärme des Wassers: 333 kJ/kg
- Material: Edelstahl für dauerhaften, hygienischen Betrieb
- Bauarten / Abmessungen:
- Kompaktanlage: 0.5 × 2.3 × 1.5 m
- Typ A: 2,5 × 2,3 × 2,2 m
- Typ B: bis zu 10 × 2,3 × 2,2 m
- Kälteträger: Geeignet für alle gängigen Flüssigkeiten und Betriebsarten, einschließlich Solebetrieb
- Einbindung: Als eigenständige Einheit oder in bestehende Kühlsysteme
Fazit – Eisspeicher
Eine Eislagerung Scherbeneis ist eine energieeffiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Lösung für die Kühlung und Heizung in Industrie und Gewerbe. Er senkt die Betriebskosten, reduziert Lastspitzen und bietet höchste Betriebssicherheit - insbesondere in Kombination mit Wärmepumpen, Solarenergie und günstigen Stromtarifen.
Häufig gestellte Fragen zur Eislagerung
Durch den Einsatz eines Falling Film Chillers als Vorkühler wird die benötigte Eismenge reduziert, was zu niedrigeren Wassertemperaturen beim Eintritt in den Eisspeichertank führt. Das Wasser wird zunächst in den unteren Tank geleitet, zunächst in ein Mischrohr, und dann von einer Pumpe mit konstantem Durchfluss zum Fallfilmkühler zirkuliert. Um die höchste Qualität von Lebensmitteln und Molkereiprodukten zu gewährleisten, darf die Kühlleistung in Spitzenzeiten nicht abfallen.
Ein zwischen den Wärmetauscherplatten angebrachter Sensor ermöglicht die Einstellung der gewünschten Eisdicke. Der Sensor sendet ein Signal an einen Eisdickenregler, der das Ein- und Ausschaltsignal an die Kältemaschine zum Betrieb liefert. Wenn der Eisspeicher bereits mit einer installierten Kältemaschine von uns geliefert wird, wurde der Eisdickensensor bereits getestet. Nach längerem Betrieb können jedoch Bedingungen auftreten, die während des Probelaufs nicht simuliert werden konnten. Daher muss die Eisdicke eventuell nachjustiert werden.
Solarthermische Kollektoren bieten mit bis zu 80 % einen wesentlich höheren Wirkungsgrad. Im Vergleich dazu haben Photovoltaikmodule nur einen Wirkungsgrad zwischen 14 und 22 %. Daher wird bei einer solarthermischen Anlage viel weniger Installationsfläche benötigt, was einen klaren Vorteil gegenüber der Photovoltaik darstellt. Der Einsatz einer Eislagerung Scherbeneis in Kombination mit Solarenergie ermöglicht die saisonale Zwischenspeicherung von Energie für den Einsatz von Wärmepumpen. Wenn Erdsonden nicht erlaubt sind, das Erdreich nicht zur Verfügung steht, Grundwasser nicht genutzt werden kann oder eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgeschlossen ist, ist der Eisspeicher eine gute Option. Darüber hinaus kann die aktive Raumkühlung im Sommer ein attraktives Argument sein, insbesondere bei steigenden Sommertemperaturen. Dies kann auch in Wohngebäuden eine sinnvolle Alternative darstellen. Die Eislagerung Scherbeneis wird durch Solarenergie und Umgebungswärme gespeist, die aus der Luft um die Solarkollektoren, der natürlichen Erdwärme und möglicherweise aus anderen Quellen wie der Abwasserwärmerückgewinnung gewonnen wird. Außerdem kann die beträchtliche Kristallisationsenergie von 93 kWh/m³ genutzt werden, die beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis freigesetzt wird.
Als Hauptwärmequelle und zur Regeneration der Eislagerung Scherbeneis werden Solarkollektoren oder Absorber eingesetzt. Diese Kollektoren ermöglichen hocheffiziente und effektive Betriebstemperaturen. Durch den Einsatz unverglaster Kollektoren oder aktiver Belüftung kann auch die Wärme der Umgebungsluft genutzt werden. Die Kondensation an der Kollektoroberfläche trägt wesentlich zum Wärmegewinn bei. Beim Einsatz von verglasten und/oder selektiven Kollektoren kann die Solarwärme auch bei höheren Temperaturen direkt für die Raumheizung und/oder die Warmwasserbereitung genutzt werden.
Eislagerung Scherbeneis erfreut sich zunehmender Beliebtheit als alternative Lösung zur Speicherung saisonaler Wärme in verschiedenen Wohn- und Geschäftsgebäuden. Angesichts des geringeren Heizbedarfs und des steigenden Kühlbedarfs mit erneuerbaren Energien gewinnt die Eisspeichertechnologie in Kombination mit Solarenergie zunehmend an Bedeutung.
Vorteile des Eisspeichers
- Gleichbleibend niedrige Eiswassertemperatur zur Kühlung bis zum Ende der Abtauperiode
- Eisspeicher zur Herstellung von Eiswasser einer Temperatur von 0.5°C komplett aus Edelstahl
- Niedriger Kältemittelinhalt
- Sichere Ölrückführung
- Eisspeicher ist leicht zu inspizieren und zu reinigen
- Verwendung vorhandener Tanks möglich
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