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NOVA FRIGO stellt einen neuen CO2-Kaltwassersatz mit Wärmepumpe vor, der im Rahmen des Projekts aus der Ausschreibung „Ricerca & Innova“ der Region Lombardei entwickelt wurde und auch durch den technologischen Beitrag von Frascold ermöglicht wurde. Im Mittelpunkt steht eine innovative Wärmepumpe mit dem natürlichen Kältemittel CO2, die ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe auskommt. Für den italienischen Markt ist dies eine neuartige Lösung, die hohe Leistung, geringere Umweltbelastung und vielseitige Einsatzmöglichkeiten miteinander verbindet. Die Verwendung von CO2 als natürlichem Fluid und der Einsatz von Hochleistungskomponenten entsprechen der wachsenden Marktnachfrage nach Lösungen, die mit den Grundsätzen der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Einklang stehen.
NOVA FRIGO Engineering S.r.l. wurde 1976 als Hersteller von Kaltwassersätzen für die Kunststoffformindustrie gegründet und hat seine Präsenz im Bereich der Produktionsanwendungen im Laufe der Zeit gefestigt. Ab 2019 begann das Unternehmen mit der Entwicklung von Gewerbe- und Industriekälteanlagen für die Lagerung von Lebensmitteln und erweiterte damit sein Tätigkeitsfeld. Heute entwickelt und fertigt es Kaltwassersätze und Direktverdampfungsanlagen, die mit konventionellen und natürlichen Kältemitteln arbeiten. Auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit wurden schrittweise Lösungen mit Propan, CO2 und in jüngerer Zeit auch mit geringen Ammoniakfüllmengen eingeführt.
„Dieser innovative Kaltwassersatz ist das Ergebnis einer fortschrittlichen gemeinsamen Entwicklung und einer soliden Partnerschaft mit Frascold. Das Unternehmen stellte Fachkompetenz und hochmoderne Verdichter bereit, die bei Leistung, Nachhaltigkeit und Effizienz unter komplexen Betriebsbedingungen einen entscheidenden Unterschied bewirken“, erklärt Loris Antonelli, Vertriebsleiter bei NOVA FRIGO, abschließend fügt er hinzu: „Obwohl sich das Projekt noch in der Erprobungsphase befindet, bietet es uns eine konkrete Möglichkeit, das Potenzial von CO2 im Komfortbereich unter realen Einsatzbedingungen zu testen.“
Effizienz und Regelung: CO2 nimmt mit Frascold Gestalt an
Bei der Entwicklung des neuen Systems mussten drei konstruktive Herausforderungen gelöst werden: die gleichzeitige Steuerung der Wärme- und Kälteerzeugung durch eine flexible thermofluiddynamische Konfiguration, die Beherrschung und Absicherung der im gesamten Kreislauf auftretenden hohen Drücke und schließlich die kundenspezifische Anpassung der Regelelektronik, die erforderlich ist, um komplexe Komponenten wie den Ejektor zu integrieren, dynamische Anpassungen zu unterstützen und hohe Sicherheitsstandards zu gewährleisten.
Als Antwort auf diese Anforderungen basiert das neue, von NOVA FRIGO entwickelte System auf einer spezifischen technologischen Entscheidung: dem Einsatz von drei Frascold-Verdichtern der Baureihe CO2 – Transcritical Heavy Duty (TK-HD) mit LSPM-Motoren (Line Start Permanent Magnet), die gegenüber herkömmlichen Systemen eine geschätzte Steigerung der saisonalen Effizienz der Gesamtleistung des Verdichters um 8 % bis 10 % gewährleisten. Diese Verdichter wurden für transkritische Anwendungen entwickelt und können bei Drücken von bis zu 140 bar, in einem breiten Bereich von Verdampfungstemperaturen von -30 bis +20 °C sowie unter Stillstandsbedingungen mit hohen Drücken von bis zu 100 bar betrieben werden. Die Konfiguration kombiniert einen Verdichter mit Frequenzumrichter und zwei Ein/Aus-Aggregate, um die Kälteleistung zu modulieren und dadurch auch bei Teillast eine hohe Leistung, stabile Betriebsdrücke und eine vollständige Anpassungsfähigkeit an die wechselnden Bedingungen des Systems zu gewährleisten. Ein weiteres charakteristisches technisches Element ist die Integration eines Flüssigkeitsejektors in den Kältekreislauf. Durch dessen Betrieb kann der Verdampfer mit einer Überhitzung von null (0 K) arbeiten und so das Verhalten eines teilüberfluteten Systems nachbilden. Konkret saugt der Ejektor überschüssige Flüssigkeit aus dem Saugakkumulator ab und führt sie wieder dem Sammler zu, wobei er die Energie der unter hohem Druck stehenden Gase nutzt, ohne dass zusätzliche elektrische Energie erforderlich ist. Das Ergebnis ist ein effizienterer thermischer Kreisprozess, der sich durch einen geringeren Verbrauch, eine niedrigere mechanische Belastung der Verdichter und eine höhere Betriebssicherheit des gesamten Systems auszeichnet.
Alessandro Carrubba, Engineering Manager bei NOVA FRIGO, kommentiert: „Die Systemsteuerung mithilfe einer fortschrittlichen und integrierten Regelelektronik vervollständigt die Lösung durch die Regelung der Temperatur- und Druckparameter, die Überwachung der Betriebsbedingungen und das Lastmanagement. Dank der modularen Logik der Steuerung lässt sich die Komplexität der Anwendung bewältigen, ohne ihre Benutzerfreundlichkeit zu beeinträchtigen.“
Das CO2-basierte Wärmepumpensystem ist in einem Leistungsbereich angesiedelt, der vom Markt bislang noch wenig erschlossen ist, und erfüllt damit eine konkrete Nachfrage nach Innovation sowie nach der Ausweitung von Technologien mit natürlichen Kältemitteln auf Anwendungen, die bisher als komplex oder unzugänglich galten.
„Es ging nicht einfach darum, eine bestehende Technologie einzuführen, sondern darum, die Anwendungsgrenzen hinsichtlich Effizienz, Druckmanagement und dynamischer Regelung zu überwinden und Lösungen mit hohem technischem Gehalt in einem bislang wenig erforschten Maßstab zu validieren. Bei diesem Prozess erwies sich die gemeinsame Entwicklung als entscheidend, um fortschrittliche Komponenten zu integrieren und eine Maschine zu schaffen, die neue Anwendungsperspektiven für CO2 im Bereich der industriellen Komfortklimatisierung eröffnet“, schließt Nika Bagdasarian, Sales Area Manager für Nordwestitalien bei Frascold.
