Parallelverbund mit optimiertem Saugkollektor

Allgemeine Anforderungen und Hinweise

• Das Konzept ist anwendbar für Anlagen mit
• ≤ 4 Verdichtern gleicher Leistung und ohne Leistungsregelung
• identischem Schmiersystem der Verdichter und Überwachung der Ölversorgung durch Ölniveauwächter (Zentrifugalschmierung) oder Öldruckwächter (Pumpenschmierung). Verdichter mit Zentrifugal- und Pumpenschmierung dürfen nur bei Ausführung mit Ölniveaureglern kombiniert werden (Parallelverbund mit Ölniveaureglern).
• Eine Grundlastumschaltung im Takt von max. 1 h ist notwendig, damit die Temperatur abgeschalteter Verdichter nicht zu stark sinkt. Idealerweise sollten sich die Zylinderköpfe nicht unter Verflüssigungstemperatur abkühlen, um Rückkondensation zu vermeiden. Höhere Temperatur reduziert auch die Kältemittelkonzentration im Öl und reduziert dadurch den Ölwurf beim Verdichteranlauf.
• Anlagenausführung / Rohrnetz: Voraussetzung für einen sicheren Betrieb ist ein gleichmäßiger Öltransport in der Anlage bei Voll- und Teillast. Dafür muss das Rohrnetz sorgfältig ausgelegt sein hinsichtlich minimaler Strömungsgeschwindigkeiten.
• Anlagensteuerung: Eine intelligente Steuerlogik sollte eingesetzt werden, die eine automatische Sequenzumschaltung sowie gleichmäßig lange Verdichterlaufzeiten bei minimaler Schalthäufigkeit gewährleistet.

Bei abweichender Spezifikation oder weit verzweigten Rohrnetzen mit kritischem Ölhaushalt werden Anlagen mit Ölniveaureglern empfohlen (Parallelverbund mit Ölniveaureglern). Ausnahmen sind möglich bei erprobten Konzepten für die betreffende Anwendung.

Konstruktive Ausführung von Saugkollektoren

• absolut symmetrischer Aufbau (s. Abb. unten) - sowohl bei Kollektorkonstruktion als auch bei Eintritt der Sauggasleitung und Rohrabschnitten zu den Verdichtern
• Sauggaseintritt:
• 2 Verdichter: zentral
• 3 und 4 Verdichter: über symmetrisches "Hosenstück"

Ein seitlicher Eintritt ist (auch bei geringer Gasgeschwindigkeit) wegen ungleichmäßiger Strömung und Ölverteilung im Kollektor sehr nachteilig. Bei zwingenden Gründen für den seitlichen Anschluss sollte dort der drehzahlgeregelte Verdichter angeschlossen werden.

• Rohrabschnitte zu den Verdichtern:
• nach oben abgehend, 30° angeschrägt
• Einsaugöffnungen parallel zur Kollektorachse
• Rohrführung zu den Verdichtern symmetrisch und mit identischem Durchmesser

• Dimension des Kollektor-Rohres für 2 Verdichter:
• zentraler Eintritt mit Durchmesser entsprechend der Gesamtleistung
• Rohrabschnitte zu den Verdichtern wie Lötanschluss der Sauggasabsperrventile
• Dimension des Kollektor-Rohres für 3 und 4 Verdichter:
• Sauggasgeschwindigkeit bei Querströmung im Kollektor < 1,5 m/s
• Kollektor exakt waagrecht montieren

Konstruktive Ausführung von Druckkollektoren

• Querverbindung mit einseitigem Abgang, dabei 90°-Bögen vermeiden und z.B. 45°-Bögen verwenden (Ausführung des Druckkollektors)
• Anordnung unterhalb des Niveaus der Druckgasabsperrventile
• Rohrquerschnitt (durchgängig gleicher Durchmesser) idealerweise so groß wie der Gesamtquerschnitt der Einzelleitungen. Alternativ: Bemessung auf Grundlage der max. Strömungsgeschwindigkeit - bei Hochdruckkältemitteln wie R744 sollte eine max. Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s nicht überschritten werden.
• Verbindungsleitungen vom Absperrventil zum Kollektor mit Gefälle nach unten, um Ansammlung von Öl und / oder Kältemittelkondensat auf der Hochdruckseite von abgeschalteten Verdichtern zu vermeiden. Durchmesser entsprechend der üblichen Auslegungskriterien.

Rückschlagventile

Rückschlagventile in den Leitungsabschnitten zum Kollektor sind unter folgenden Voraussetzungen nötig (Ausführung des Druckkollektors):

• Bei individuellem Ölabscheider für jeden Verdichter – zum Schutz gegen Rückkondensation von Kältemittel in den Abscheider bei abgeschaltetem Verdichter. Anordnung jeweils nach dem Ölabscheider.
• Falls sich die Zylinderköpfe der Verdichter bei Stillstand unterhalb der Verflüssigungstemperatur abkühlen können (Parallelverbund mit optimiertem Saugkollektor).
• Rückschlagventil bei einem gemeinsamen Ölabscheider (Einbauposition in Richtung Verflüssiger):
• bei Gefahr von Rückkondensation aus Verflüssiger oder Flüssigkeitssammler und
• Anlagen mit langen Stillstandszeiten

Rückschlagventile müssen für den Einsatz in Druckgasleitungen geeignet sein – Planung und Dimensionierung entsprechend Herstellerangaben. Alternativ zum Einbau eines Rückschlagventils ist die Beheizung des Ölabscheiders während des Stillstands möglich.

Die Auslegung von Rückschlagventilen für R744-Anlagen mit FU-Betrieb ist sehr herausfordernd und wird nicht empfohlen, ggf. Rücksprache mit Bitzer.

Ölabscheider und Ölrückführung

Bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit sind Ölabscheider beim Parallelverbund nicht zwingend erforderlich. Sie werden jedoch generell empfohlen bei Anlagen mit starken Lastschwankungen und für Tiefkühl-Anwendungen, bei denen sich die Ölzirkulation in der Anlage stark ändern kann. Je nach Anforderungen können individuelle Abscheider (je Verdichter) oder ein gemeinsamer Abscheider verwendet werden.

Für die Auslegung der Ölabscheider den gesamten Leistungsbereich berücksichtigen, u.a. auch Betriebszeiten bei höheren Verdampfungstemperaturen (Abkühlvorgänge). Besondere Sorgfalt bei der Auslegung erfordern Anlagen mit einem gemeinsamen Ölabscheider.

• Ölrückführung aus zentralem Ölabscheider: direkt in die von der Anlage kommende Sauggasleitung – mindestens 300 mm vor dem Kollektor bzw. "Hosenstück"
• Ölrückführung aus Einzelabscheidern: direkt in den Ölrückführanschluss am Kurbelgehäuse oder in die Sauggasleitung des betreffenden Verdichters