Energetischer Vergleich von steckerfertigen und zentralgekühlten Kühlsystemen im Supermarkt
Creators: name: Diem, Manuel
name: Stahel, Christian
name: Steiger, Silvan
name: Ganz, Mirco
name: Tillenkamp, Frank
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2024
Subjects: 621.04: Energietechnik

description: Kühlmöbel für Supermärkte haben eine Energieetikette, welche unter anderem jeweils die Effizienzklasse (A – G) sowie eine jährliche Verbrauchsangabe zum jeweiligen Kühlmöbel angibt. Diese Angaben eignen sich jedoch nicht, um ein steckerfertiges Kühlmöbel mit einem zentralgekühlten Kühlmöbel zu vergleichen. Dies liegt an der Prüfnorm, welche einerseits steckerfertige und nicht steckerfertige Kühlmöbel in der Beurteilung unterscheidet und andererseits die Kühlmöbel bei fixen Umgebungsbedingungen prüft und somit keine saisonalen Unterschiede berücksichtigt. Weiterhin wird für die Energieetikette nur das Kühlmöbel untersucht. Dabei wird aber nicht berücksichtigt, welchen Einfluss der Wärme- oder Kälteeintrag auf das Raumklima im Supermarkt hat. Das Ziel dieser Studie ist ein energetischer Vergleich von steckerfertigen und zentralgekühlten Kühlsystemen mit Berücksichtigung des ganzen Supermarktbetriebs und den unterschiedlichen klimatischen Bedingungen anhand der Jahreszeiten und verschiedenen Standorten.
Dafür wurden drei unterschiedliche Supermarkt-Varianten für Kühlsysteme untersucht: Ein Supermarkt mit ausschliesslich konventionellen steckerfertigen Kühlmöbeln, welche alle einen effektiven Wärmeeintrag haben. Ein zweiter Supermarkt mit hybriden steckerfertigen Kühlmöbeln. Diese können die Abwärme entweder über einen Sekundärkreis an die Umgebung abgeben oder bei Bedarf direkt in den Ladebereich ein-tragen. Der dritte Supermarkt hat eine zentrale Kälteversorgung für die Kühlmöbel mit einer CO2-Kältemaschine, welche eine Wärmenutzung integriert hat. Für alle Varianten wurde der Supermarktbetrieb über ein Jahr simuliert, für drei unterschiedliche Schweizer Standorte (Zürich, Lugano, Davos), um unterschiedliche Umgebungstemperaturprofile zu berücksichtigen.
Die Ergebnisse zeigen, dass Supermärkte, welche nur mit konventionellen steckerfertigen Kühlmöbeln ausgerüstet sind, den höchsten Strombedarf haben. Unter anderem deshalb, da bei dieser Variante ein hoher Klimatisierungsbedarf entsteht. Hybride steckerfertige Kühlsysteme sind deutlich effizienter als konventionelle steckerfertige Kühlsysteme, da die Wärme an die Aussenluft abgegeben wird und nur bei Bedarf in den Supermarkt geht. Das effizienteste Kühlsystem für einen Supermarkt ist über eine zentrale Kälteversorgung, da die Kälteerzeugung meistens effizienter ist als bei steckerfertigen Kühlmöbeln und weil die Wärme bei der Erzeugung ebenfalls genutzt werden kann (mit einer CO2-Booster Kältemaschine). Des Weiteren kann festgestellt werden, dass Kühlmöbel, bei welchen die Effizienz der Kälteerzeugung von der Aussentemperatur abhängig ist (z.B. zentralgekühlte und wassergekühlte Kühlmöbel), eine grössere Abweichung im jährlichen Verbrauch zur Energieetikette haben als konventionelle steckerfertige Kühlmöbel.
Anhand der Ergebnisse kann festgestellt werden, weshalb steckerfertige und zentralgekühlte Kühlmöbel nicht mit der Energieetikette verglichen werden können und welche Aspekte bei einem umfassenden Vergleich berücksichtigt werden müssen. Dies sind die Gründe, weshalb ein Vergleich der Kühlmöbel anhand der Energieetikette nicht möglich ist:
• Die Interaktion des Kühlmöbels mit dem Supermarkt (Wärmeabgabe resp. -entzug) wird nicht berücksichtigt.
• Kühlmöbel werden an einem fixen Betriebspunkt geprüft. Zentralgekühlte und wassergekühlte Kühlmöbel werden damit nicht saisonal (abhängig von der Aussentemperatur) abgebildet.
• Die Bauart der Kühlmöbel wird in der EU-Verordnung 2019/2018 unterschieden. So wird bei allen steckerfertigen Kühlmöbeln der EEI (Energieeffizienzindex) automatisch um 10% verbessert.
• Bei zentralgekühlten Kühlmöbeln ist der COP der Erzeugung (abgebildet durch den REC) vorgegeben, als Funktion der Verdampfungstemperatur des Kühlmöbels. Die Verflüssigungstemperatur ist auf 35 °C festgelegt. Da fast ausschliesslich CO2-Kälteanlagen als zentrale Kälteerzeuger verwendet werden (inkl. Wärmenutzung), sind die getroffenen Annahmen ungeeignet, um die Effizienz der Erzeugung abzubilden.
• Die Warenpräsentationsfläche hat eine grossen Einfluss auf den EEI. Dies führt dazu, dass z.B. durch eine Verglasung der Seitenwände der EEI erheblich verbessert werden kann, auch wenn dadurch der Stromverbrauch des Kühlmöbels sogar etwas grösser wird.