Emerson R290 Solutions for HVAC Applications

1. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 1
„Zukunftssichere Lösungen“
mit Propan in der Kälte-Klima-
oder Heizungstechnik
7. ZVKKW-Supermarkt-Symposium / 21.4.2016
christian.soellner@emerson.com

2. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 2
Agenda
• Wie verändert sich der Lebensmitteleinzelhandel?
• F Gas VO; resultierende Veränderungen &
Herausforderungen der Hersteller
• Emerson Produkte und Lösungen
für Verwendung von Propan im Kältemittelkreislauf
• Praxisbeispiele in der Anwendung

3. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 3
Wie verändert sich der
Lebensmitteleinzelhandel?

4. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 4
Kundensicht ?
R134a
R404A
R290
R744

5. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 5
Video ... „Zukunftsichere Lösungen“?
• Quelle: youtube
Antilope bringt Mountainbiker zu Fall.avi

6. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 6
F-Gas Verordnung:
Reduktion HFC & beschränkte Anwendungen
Ref: http://ec.europa.eu/clima/policies/f-gas/legislation/index_en.htm
2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
93%
Januar 2021:
HFC Report
Januar 2023: Review
Auswirkungen F-Gas-
Verordnung
63%
45%
31%
24%
21%
Januar 2015:
Anwendbar
-keit & außer
Kraft setzen
842/2006
Juli 2017: Report
Annex III:
Multipack Report
PD Methode
Haushalts-
kühl-schränke
GWP > 150
Januar 2022
• Multipacks >40kW
GWP > 150
• Sekundärsysteme
(Kaskade)
GWP < 1500)
• Gewerbliche
Kühlschränke &
Froster
(hermetisch dicht)
GWP > 2500
Januar 2020:
• Mobile AC
GWP > 150
• Gewerbliche
Kühlschränke &
Froster
GWP > 2500
• Stationäre
Kältetechnik &
Service-Verbot
GWP > 2500
Januar 2025:
Single Split AC
GWP > 750
Januar 2030: Verbot für
aufbereitete / rückgewonnene
GWP > 2500 für Service
Juli 2020: Report
Annex III: Split AC
2017:
Nachver-
folgbarkeit
Januar 2017:
Bericht über
Nationale
Vorschriften &
Standards re.
Alternativen &
Training
~GWP =
350 - 400

7. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 7
Die neue F-Gas-Verordnung bewirkt vollständige
Neubewertung von kältetechnischen Systemen
R-410A-like
R404A- &
R407A/F-like
R134a-like
GWP
< 1500
~600
150 - 300
1234yf/ze
R410A
R407C/A/F
0 500 1000 1500 2000
R32/ HFO blends
(DR5, L41, ARM71)
R134a
CO2
R404A
R290
NH3
(3922)
HFO blends
XL20/40, HDR110, L20, ARM20)
R450A,R513A
Stationäre
Kältetechnik
2020
Sekundärsysteme
2022
Verbunde > 40 kW
Hermetisch dichte
Systeme
2022
2500
400-675
Mittlerer
GWP2030 2024
A1 – nicht brennbar
A2L – schwer entflammbar
A3 – Brennbar
B2L – Toxisch, schwer entflammbar
R448A/R449A

8. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 8
Zusammengefasst der Kältemitteltrend bis ....
R12/502
R404A/507
R134a
R407A/F
R448A/R449A
R450A/R513A
CO2 /
R290
R1234yf/ze
• Die Auswahl des Kältemittels ist kritisch in Bezug auf Übereinstimmung zur F-Gas-Verordnung
• Die System-Architektur ist abhängig von den Kältemittel-Eigenschaften
• Vorgegebene Quotenregelungen der F-Gas-Verordnung wird die Zukunft beeinflussen

9. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 9
Stoffeigenschaften Kältemittel Propan
• Propan löst sich nahezu nicht in Wasser
• thermodynamische Eigenschaften sind sehr ähnlich zu R22
• Propan ist nicht korrosiv gegenüber den herkömmlichen Materialien
• nichtmetallische Werkstoffe (Dichtungen) werden in der Regel nicht angegriffen
• Einsatz von Ölsorten wird durch Verdichterhersteller vorgeschrieben
(theoretisch könnten verschiedene Öltypen eingesetzt werden)
• Propan und Öl sind in der Regel „sehr gut“ mischbar, bei größeren Füllmengen
empfiehlt sich eine Ölsumpfheizung einzusetzen, damit der gelöste Anteil
Kältemittel im Ölsumpf des Verdichtergehäuses deutlich reduziert wird
• Propan ist für die Anwendung im Kältemittelkreislauf gut geeignet und im Hinblick
auf den kältetechnischen Prozess „relativ problemlos“
ABER: im Falle einer Freisetzung können sich
explosive Gemische Propan / Luft bilden
– dieses Risiko muss mit geeigneten Maßnahmen
minimiert werden.

10. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 10
Emerson Produkte für
Propan Anwendungen

11. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 11
Veränderte Kundenanforderungen mit Einführung
der F-Gas Verordnung
Fixed Speed
HFC Scroll
Fixed Speed
R290 Scroll
Variable Speed
R290 Scroll
Anforderungen
• Kompakte
Bauweise
• Gewicht
Anforderungen
• Natürliches
Kältemittel
• Sichere Verdichter
(ATEX)
Anforderungen
• Energie Effizienz
• Ein Verdichter für verschiedene
Anwendungen




12. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 12
Scroll ungeregelt
• 7 Hubvolumina
• 3 bis 11 kW NK
• Vollhermetisches Design
• ATEX Zone 2 zertifiziert
• Einzel- und Tandem-Verdichter
Drehzahlgeregelte
Scroll
• 2 Hubvolumina
• 2 bis 9 kW NK
• Optimierter Inverter
• 2000 bis 7000 U/min
R290
Lösungen
Scroll
Drehzahl
geregelt
Flow
Controls
Scroll
ungeregelt
State-Of-The-Art Scrollverdichter &
Regelkomponenten für R290
System-Komponenten
• Komplettes Produkt Spektrum
• Expansionsventile
• Druckschalter, Druckaufnehmer,
Filtertrockner, etc...

13. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 13
R290 Scroll für Wärmepumpen &
stationäre Kältetechnik
IP65 Elektro-
Anschlußkasten
(Spezielles Design für R290)
Kompatibel mit OM3 aktivem
Öl Management
(Chiller-Anwendung Kälte)
Kompakt und Leicht
(Ideal für steckerfertige Kühlmöbel &
Chiller für kältetechnische
Anwendungen)
Hohe Effizienz
(Niedrige Betriebskosten)
Übereinstimmung mit Regularien
für ATEX Klasse II zertifiziert
(Sicherer Verdichter)
Vollhermetisches Design –
(Beste Wahl für brennbare
Kältemittel)
Identische Fußlochabstände
(Einfacher Austausch)
Leiser Verdichter
(“Sorgenfreie” Anwendung)
Option für Tandem Konfiguration
(Kaskaden & Sekundärsysteme)
Transport-Öse
Spezieller Schmierstoff
für Propan
Optimiertes
Schmierungsverhalten

14. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 14
R290 Kälte Scroll - Produktbereich
• Verfügbar für Einzel- & Tandemanwendungen
Modell
Hubvolumen Kälteleistung
Leistungs-
aufnahme COP
(m3/h) (kW) (kW)
ZB12KCU 5,8 2,8 1,2 2,3
ZB17KCU 8,0 3,8 1,7 2,3
ZB20KCU 10,0 4,8 2,1 2,3
ZB25KCU 11,7 5,7 2,4 2,3
ZB31KCU 14,4 7,0 3,0 2,3
ZB37KCU 17,1 8,3 3,4 2,4
ZB49KCU 21,4 10,4 4,3 2,4
Kälteleistung bei: Verdampfung -10°C ; Verflüssigung +45°C ; Überhitzung 10K ; Unterkühlung 0K

15. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 15
R290 Kältescroll- Anwendungsgrenzen
Verdampfungstemperatur [°C]
ZB12KCU / ZB17KCU / ZB20KCU
Verflüssigungstemperatur[°C]
Minimal 10K Überhitzung
Anwendungsgrenzen
 Freigabe 10K Minimum Sauggas-
überhitzung für große Modelle
 Weitere Tests für 0°C Verdampfung /
+10°C Verflüssigung
Verflüssigungstemperatur[°C]
Verdampfungstemperatur [°C]
ZB25KCU / ZB31KCU / ZB37KCU /
ZB49KCU

16. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 16
Tandem-Ausführung
Sauganschluss
Druckanschluss
Öl- &
Gasausgleichs
-Anschluss
OM3-020P TraxOil mit
ASC3 Spule
• A) passiver Ölausgleich!
• B) aktiver Ölausgleich!

17. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 17
R290 drehzahlregelbare Scrolls -
Produkte und Anwendungen
• Beschreibung
– 2 Hubvolumina (21cc und 29cc) mit weitem Regelungsbereich
• ZBV021: 3kW* @ 5000 RPM (86Hz)
• ZBV029: 4.2kW* @ 5000 RPM (86Hz)
• ZBV046: 8kW @ 5000 RPM (86Hz)
– Regelbereich von 30 bis 117Hz
– Tandemfähig mit passivem Ausgleichssystem
– Aktives Öl-Management mit TraxOil OM3
• Was können Typische Anwendungen sein?
– Vollhermetische Kühlmöbel
– Kaskadensysteme & R290/Wasser-Gylcol Sekundärsysteme
* Betriebsbedingungen: Verdampfung -10°C ; Verflüssigung +45°C ;
Sauggastemperatur 20°C ; Unterkühlung 0K

18. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 18
Kältekreis mit drehzahlregelbarem
R290 Scroll & Inverter
Drehzahlregelbarer
Scrollverdichter
(BPM Motor)
Verdampfer
EXV
Verflüssiger
P
P
System
Regler
Modbus
Signal*
Frequenzumrichter
(220VAC Eingang)
*Modbus Protokol
verfügbar
für Regler
Programmierung
Saugdruck

19. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 19
Überblick – ALCO Produkte - 1
ALCO Produkte verfügbar:
• ATEX Zertifiziert
• Propan Approved
• Konstruktiv vergleichbar mit
Standard-Produkten
• Spezielle Kennzeichnung „FLR“
• Angepasste
Dichtungsmaterialien
• Elektronische Bauteile
besonders bewertet

20. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 20
Überblick – ALCO Produkte - 2
Außerhalb des
Geltungsbereichs
Außerhalb des
Geltungsbereichs
Außerhalb des
Geltungsbereichs
Anwendbar
Anwendbar
Außerhalb des
Geltungsbereichs
Anwendbar

21. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 21
Produkt-
einführungs
zeit
Peace Of
Mind
Effizienz
Flexibilität
Komplettes Produktangebot für ein sicheres
und effizientes System
Reduzierte
Entwicklungszeit- und
kosten
Erweiterter Schutz
und Diagnose für ein
zuverlässiges System
Hohe
Jahresarbeitszahlen
Drehzahlgeregelte
Scrollverdichter für
umkehrbare
Kaltwassersätze
Schutzeinrichtung

22. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 22
Praxisbeispiele in der
Anwendung

23. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 23
Architektur & Kältemittel
Dezentrale Systeme
Sekundärsysteme
(Chiller/Kaskade NK)
Stationäre Kälte
Hermetisch dichte
Systeme
& künftige Lösungen
R290
GWP < 150 (2020)
HFO A2L <150
R450/513A R134a
R407A/F,R448/449A
GWP < 2500 (2020) GWP < 150 (2022)
HFO A2L <300
GWP < 1500 (2022)
Verbunde > 40kW
HFO A2L <300
R290
HFO A2L <300
R290
R450/513A,
R448/449A, R134a
R290
Heute
Direkt-Expansions
Systeme
R407A/F
F-Gas GWP Limit
Füllmengenbegrenzung nach EN378 Version 2016 (* IEC EN 60335-89)
A3
0,15 kg
Künftig 0.5kg / 1kg*
1,5 kg 1,5 kg oberirdisch
Keine
Beschränkung
A2L
1,2 kg
Künftig 1.8kg
~ 12 kg ~ 12 kg
Keine
Beschränkung

24. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 24
Projekt Referenz I : A1 Engineering Sekundär-
system mit Emerson R290 Scrollverdichter
• Kälteanlage
– Sekundärsystem mit R290 / Wasser-Glykol für NK
– Kälteleistung 10 to 63 kW bei -6C Vorlauftemperatur
– Heizleistung 12 to 42 kW bei +50C Vorlauftemperatur
– 3 bis 6 Verdichter je Anlage
– Kältemittelfüllmenge ≈ 12 bis 16kg
• Sicherheitskonzept
– Hermetischer elektrischer Schaltkasten
– Bis zu 6 Gassensoren an kritischen Punkten
– Im Leckagefall abschalten aller Komponenten
– ATEX Verdichter und Druckschalter
– ATEX Axiallüfter
– Hermetische Verbindungen

25. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 25
...weitere Fotos aus der praktischen Anwendung
mit Einblick in den Supermarkt

26. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 26
Projekt Referenz II: Concept Steckerfertiges
Kühlregal mit Emerson R290 Scrollverdichter
• Komplettlösung
Steckerfertige Wandkühlregale
mit integrierter Kältetechnik
(nur zwei Anschlüsse notwendig: Strom
und Tauwasserablauf, keine
Kältemittelleitung)
Wärmeabfuhr mittels fertig
vormontierter Leitungsrohre
(Transportmedium Wasser/Sole)
Rückkühler mit Pumpstation
zur Abgabe der Abwärme
Kopplung an Heizungssysteme für
umweltschonende Wärmenachnutzung
möglich
Steckerfertige AHT TK-
/Kühltruhen
(einzig Stromanschluss notwendig)

27. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 27
Projekt Referenz II: AHT Steckerfertiges Kühlregal
mit Emerson R290 Scrollverdichter
• Steckerfertiges Kühlregal für Normalkühlung
– Vollhermetisches System
– Baulängen 2.5 m und 3.75 m
– Kälteleistung 4.8 kW und 7 kW
– Kältemittelfüllmenge 700g (500g)
– ATEX Komponenten
• Vorteile der steckerfertigen Lösung
Eigenschaft Verbundanlage DX Steckerfertiges Kühlregal
Flexibilität niedrig Hoch – Plug And Chill
Wartung Komplexität hoch niedrig
Kältemittelmenge hoch niedrig
System Planung lang schnell
Installation komplex einfach
Leckagerate hoch minimal

28. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 28
...weitere Fotos aus der praktischen Umsetzung mit
Verwendung von R290 im Kühlregal

29. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 29
Funktionen
• Wärmeleistung Luftbetrieb (A7/W40): 57 kW, COP 4,2
• Wärmeleistung Solebetrieb (B15 / W40-30) 75kW, COP 5,1
• Kompakte Abmessungen (H x B x T): 2300 x 1900 x 1180 mm
• Heizen mit Wärmequelle Außenluft
• Heizen mit Wärmequelle Solekreislauf
• Parallelnutzung von Außenluft und Solekreislauf als
Wärmequelle
• Aktive Kühlung mit Wärmesenke Außenluft
Daten
Reversible Luft-Sole-/Wasser Wärmepumpe R290
Projekt Referenz III:
Luft – Sole/ Wasser Wärmepumpe

30. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 30
Anwendungen
• hoch - effiziente Beheizung von Gebäuden
und gewerblichen Objekten
• Aktive Kühlung/Klimatisierung
• Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme aus
Gewerbe und Industrie mittels Solekreis
• Kombination der Wärmequellen
Sondenkollektor und Außenluft
• alle Anlagenfunktion in einem Gehäuse
für Außenaufstellung
• 4 x sauggasgekühlte Emerson Scroll-Verdichter
• Kältemittel R290
• integriertes Sicherheitskonzept
• elektronisch geregelt: Expansionsventil und
Ventilatoren
Ausführung
Projekt Referenz III:
Luft – Sole/ Wasser Wärmepumpe

31. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 31
... weitere interesante Projekte:

32. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 32
Hinweis auf eine sehr gute Literatur &
Nachschlagewerke:

33. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 33
Zusammenfassung
• Kohlenwasserstoffe sind attraktive natürliche Kältemittel und gut
geeignet für die gewerbliche Kältetechnik
• “State-of-the-art” Komponenten sind für Kohlenwasserstoffe verfügbar
• ATEX zertifizierte vollhermetische Verdichter sind eine sichere Wahl
für brennbare Kältemittel
• Kohlenwasserstoffe können in verschiedenen Anlagekonzepten
eingesetzt werden, wie zum Beispiel in:
- Sekundärsysteme
- steckerfertige Kühlmöbel
- Wärmepumpen
- Chiller
und sie bieten sicherlich viele Potentiale in weiteren nicht
genannten Bereichen!

34. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 34
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
christian.soellner@emerson.com

35. Zukunftssichere Lösungen“ mit Propan in der Kälte-Klima- oder Heizungstechnik 35