Fallstudie: Aufdeckung der Leistungslücke

Wärmeabfuhrgeräte sind ein wesentlicher Bestandteil von Kühlsystemen. Die Produktleistung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Energieeffizienz des Systems. Die richtige Produktauswahl und eine gute Systemkonstruktion hängen jedoch von genauen Herstellerangaben ab. Ohne diese Daten kann es zu einer Leistungsminderung der Kälteanlagen kommen.

Um Einblicke in die Leistungsminderung von Produkten zu gewinnen, Eurovent Certification hat zwei nicht zertifizierte CO₂-Gaskühler einem umfassenden Bewertungsprozess unterzogen, der Labortests, Datenanalysen und die Bewertung mit einem professionellen Konstruktionswerkzeug umfasste. Dieser Artikel befasst sich mit dem Produktabschnitt, den Labortests und den Ergebnissen.

Ziele der Fallstudie

Das Ziel bestand darin, Folgendes festzustellen:

• Gab es Abweichungen zwischen den vom Hersteller angegebenen Daten und der gemessenen Leistung?
• Die Genauigkeit der Korrekturfaktoren von Eurovent Certification: Berechnungen, die auf Tests unter Standardbedingungen angewendet werden, um die Effizienz von CO₂-Geräten in verschiedenen Klimazonen zu simulieren.

Die Korrekturfaktoren von Eurovent Certification sind in den technischen Zertifizierungsregeln seines Eurovent Certified Performance for Heat Exchangers-Programms definiert.

Produktauswahl

Für die Untersuchung war es entscheidend, einen authentischen Kundenprozess zu verfolgen. Daher wurde beschlossen, eine reale Situation nachzubilden, indem eine Projektspezifikation erstellt und unabhängigen Händlern zur Angebotsabgabe vorgelegt wurde. Eurovent Certification erhielt fünf (5) Angebote von Händlern auf der Grundlage dieser Spezifikation.

Die Angebote umfassten die Wärmeabgabeleistung der Geräte unter Standardbedingungen und verschiedenen Marktbedingungen wie folgt:

• Bedingung 1: Standardmäßige transkritische Bedingung (bekannt als SC20)
• Bedingung 2: Marktübliche transkritische Bedingung bei hoher Umgebungstemperatur mit 2K-Ansatz, wie sie in warmen Klimazonen verwendet wird
• Bedingung 3: Marktübliche transkritische Bedingung mit 3K-Ansatz, wie sie auf dem mittel- und nordeuropäischen Markt verwendet wird.*
• Bedingung 4: Marktübliche transkritische Bedingung mit 2K-Ansatz, wie sie auf dem mittel- und nordeuropäischen Markt verwendet wird.**
• Bedingung 5: Standardmäßige subkritische Bedingung (Kondensator), bekannt als SC25.

Tabelle 1: Betriebsbedingungen im transkritischen Modus

Tabelle 2: Betriebsbedingungen im unterkritischen Modus (Betrieb als Kondensator)

Mit einem Auslegungswerkzeug wurde die voraussichtliche Wärmeabfuhrleistung der Geräte unter diesen Standard- und Marktbedingungen berechnet.

Die Ergebnisse der Simulationen mit der Auslegungssoftware deuteten darauf hin, dass sich die Geräte zwar unter Standardbedingungen (SC20) zuverlässig verhielten, die Leistung jedoch unter Nicht-Standardbedingungen von den angegebenen Werten abweichen könnte. Unter den Bedingungen 3 und 4 kam es zu erheblichen Leistungseinbußen:

• Unter Bedingung 4 betrug die durchschnittliche Leistungseinbuße 32 % und die maximale Leistungseinbuße 41 %
• Bei Bedingung 3 betrug die durchschnittliche Leistungsminderung 26 % und die maximale Leistungsminderung 28 %.

Die beiden Gaskühler, die in den Simulationen die größten Leistungsunterschiede aufwiesen, wurden für die Laborbewertung ausgewählt.

Tests durch ein unabhängiges Labor

Die beiden Gaskühler wurden einem identischen Bewertungs-/Testprotokoll unterzogen wie dem für das Eurovent-Zertifizierungsprogramm für Wärmetauscher verwendeten, wobei die Testnorm EN327 zur Messung der folgenden Werte herangezogen wurde:

• Wärmeabgabeleistung: Prüfung unter subkritischen/transkritischen Bedingungen
• Leistungsaufnahme des Ventilators
• Luftdurchsatz
• Für die Schallmessung wurden die Prüfnormen EN 13487:2019-11 und EN ISO 9614-1:2009-11 zur Bestimmung der Schallleistungspegel verwendet.

Um Unparteilichkeit und faire Tests zu gewährleisten, hatte Eurovent Certification keinen direkten Kontakt zu den getesteten Geräten. Ein unabhängiger Rechtsbeistand (französischer Gerichtsvollzieher) inspizierte die Geräte bei ihrer Ankunft im Lager des Händlers und führte eine zweite Inspektion durch, als die Geräte im Labor ankamen. Dadurch wurde sichergestellt, dass die getesteten Geräte mit denen übereinstimmten, die im Angebot angegeben waren. Der Rechtsbeistand war auch beim Auspacken (um sicherzustellen, dass beide Geräte unbeschädigt ankamen) und während der Installation der Geräte auf dem Prüfstand anwesend.

Die Ergebnisse

Die Ergebnisse der getesteten Betriebsbedingungen wiesen unter nicht standardmäßigen Bedingungen erhebliche Abweichungen von der angegebenen Leistung auf:

• Bedingung 4 führte zu der höchsten Leistungsminderung bei der Wärmeabgabe. Die durchschnittliche Leistungsminderung betrug 51,5 % für beide Geräte und die maximale Leistungsminderung 53 %.
• Bedingung 3 führte zu einer durchschnittlichen Leistungsminderung von 40 % für beide Geräte und einer maximalen Leistungsminderung von 41 %.
• Bedingung 2 führte zu einer durchschnittlichen Leistungsminderung von 35 % für beide Geräte und einer maximalen Leistungsminderung von 37 %.
• Darüber hinaus zeigten beide Geräte eine Leistungsminderung beim Betrieb als Kondensator (unterkritisch) mit einer durchschnittlichen Abweichung von 27,5 % für beide Geräte und einer maximalen Abweichung von 32 %.

Tabelle 3: Abweichungen zwischen der angegebenen und der gemessenen Wärmeabgabeleistung

Das Zeichen „-“ bedeutet Unterleistung

Insbesondere zeigten die unabhängigen Labortests, dass die tatsächlich gemessene Leistung unter den getesteten Betriebsbedingungen die von den Simulationen des Konstruktionswerkzeugs vorhergesagten Defizite übertreffen kann.

Korrekturfaktoren

Darüber hinaus validierten die Labortests die von Eurovent Certification verwendeten Korrekturfaktoren zur Berechnung der Leistung unter verschiedenen Marktbedingungen. Die getesteten Ergebnisse mussten innerhalb einer Toleranz von 15 % der in den Technischen Zertifizierungsregeln für Wärmetauscher Technical Certification Rules verfügbaren Werte liegen, um konform zu sein.

Tabelle 4: Vergleich der Korrekturfaktoren für Gaskühler

Korrekturfaktoren bieten daher eine zuverlässige Methode zur Berechnung der CO₂-Leistung in verschiedenen Klimazonen.

Fazit

Diese Fallstudie verdeutlicht die potenzielle Diskrepanz zwischen der angegebenen und der gemessenen Leistung von Produkten ohne Überprüfung durch Dritte. Bei den nicht zertifizierten Gaskühlern wurden unter den nicht standardmäßigen Testbedingungen erhebliche Abweichungen zwischen der angegebenen und der gemessenen Leistung festgestellt. Im Gegensatz dazu lagen das CO₂-Testprotokoll und die Korrekturfaktoren der Eurovent-Zertifizierung innerhalb der in den einschlägigen technischen Zertifizierungsregeln festgelegten Toleranz, was zur Transparenz der Leistungsdaten für Konstruktions- und Auslegungszwecke beitrug.

Diese CO₂-Testkampagne baut auf einer zuvor veröffentlichten Studie zu HFKW-luftgekühlten Kondensatoren auf. Die Ergebnisse beider Studien wurden verwendet, um die Auswirkungen der Unterleistung von Wärmetauschern in einem neuen Whitepaper, Über die broschüre hinaus : die realität unzureichender leistung von kühlprodukten erkennen, zu simulieren.

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*Im Eurovent-Zertifizierungsprogramm für Wärmetauscher entspricht Bedingung 3 der Bedingung C3, wie in den technischen Zertifizierungsregeln beschrieben.

** Im Eurovent-Zertifizierungsprogramm für Wärmetauscher entspricht Bedingung 4 der Bedingung C2, wie in den technischen Zertifizierungsregeln beschrieben.