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Berechnen Sie COP, kW je Kältetonne und EER einer Kälteanlage aus gleichzeitiger Kälteleistung und elektrischer Aufnahmeleistung.
COP im Kühlbetrieb
5,275
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Der Wert gilt nur für diesen Betriebspunkt. Nennkennzahlen für Teillast (IPLV, NPLV, SEER) fassen mehrere Betriebspunkte zusammen.
COP = kW Kälteleistung ÷ kW StromaufnahmekW/Kältetonne = kW Stromaufnahme ÷ KältetonnenEER = COP × 3,412
1.055 kW Kälteleistung (300 Kältetonnen) bei 200 kW elektrischer Leistungsaufnahme ergeben einen COP von 5,275, 0,6667 kW je Kältetonne oder einen US-EER von 18 Btu/Wh.
Tipp: Legen Sie vor dem Vergleich fest, ob Pumpen und Kühlturmventilatoren zur Bilanzgrenze gehören. Ihre Einbeziehung senkt den ausgewiesenen COP derselben Kälteanlage.
COP, kW je Kältetonne und EER beschreiben dasselbe Verhältnis in drei Einheiten. Der COP ist Kälteleistung in kW je kW Stromaufnahme. kW je Kältetonne gibt die Stromaufnahme je Kältetonne an. Der EER im nordamerikanischen Sinn ist Kälteleistung in Btu/h je elektrisches Watt. Eine Kälteanlage mit Pumpen, die 300 Kältetonnen oder 1.055 kW bei 200 kW Stromaufnahme bereitstellt, arbeitet mit COP 5,275, 0,6667 kW je Kältetonne und EER 18.
Die Zahl ist nur mit Bilanzgrenze und Betriebspunkt aussagekräftig. Dieselbe Kälteanlage erreicht allein 5,556 und mit Pumpen und Kühlturmventilatoren 4,444. Beide Werte ändern sich mit Last und Verflüssigungstemperatur.
COP = Kälteleistung (kW) ÷ elektrische Aufnahmeleistung (kW)
Beide Größen stehen in kW, daher ist der COP einheitenlos. Höher ist besser. Messen Sie die Kälteleistung mit einem Wärmezähler am Kaltwasserkreislauf oder berechnen Sie sie aus Durchfluss sowie Vor- und Rücklauftemperatur. Der Rechner zur Wärmezählerprüfung übernimmt diesen Schritt.
kW/Kältetonne = Stromaufnahme (kW) ÷ Kälteleistung (Kältetonnen) = 3,517 ÷ COP
Eine Kältetonne entspricht 12.000 Btu/h oder 3,5168525 kW. Das ist die Leistung, die eine US-Short-Ton Eis in 24 Stunden schmilzt. Niedriger ist besser. Nordamerikanische Spezifikationen und ASHRAE 90.1 verwenden diese Einheit für wassergekühlte Kälteanlagen.
EER (Btu/Wh) = COP × 3,412
Ein Watt entspricht 3,412 Btu/h. AHRI und ASHRAE 90.1 bewerten luftgekühlte Kälteanlagen in dieser Einheit: EER 10,964 entspricht COP 3,21. Europäische Datenblätter verwenden eine andere Definition. Nach EN 14511 ist EER Kälteleistung in kW je kW Stromaufnahme und damit zahlenmäßig gleich COP. Ein EN-14511-EER von 3,2 entspricht COP 3,2 und nicht 0,94. Prüfen Sie vor dem Umrechnen die Einheit.
Jedes Ergebnis gilt für einen Betriebspunkt. Der Wirkungsgrad ändert sich mit Last, Kaltwassertemperatur und Temperatur des Verflüssigerwassers oder der Außenluft. Teillastkennzahlen gewichten mehrere Betriebspunkte. IPLV nach AHRI 550/590 gewichtet Wirkungsgrade bei 100, 75, 50 und 25 % Last mit 1, 42, 45 und 12 %. NPLV verwendet dieselben Gewichte bei den Auslegungsbedingungen des Standorts. In Europa legt die Verordnung (EU) 2016/2281 stattdessen saisonale Kennzahlen fest: SEER für Komfortkälteanlagen und SEPR für Prozesskälteanlagen.
Berechnen Sie den COP eines Zeitraums aus Energiesummen: kWh Kälte geteilt durch kWh Strom. Mitteln Sie die COP-Werte einzelner Intervalle nicht. Eine Stunde mit 800 kW Kälte bei 160 kW Stromaufnahme ergibt COP 5, eine weitere Stunde mit 50 kW bei 25 kW ergibt COP 2. Der Mittelwert beider COP-Werte ist 3,5; der tatsächliche COP beider Stunden ist 850 ÷ 185 = 4,59. Bei geringer Last und freier Kühlung lassen kleine Nenner einzelne Intervalle stark schwanken. Schließen Sie Intervalle mit abgeschalteten Verdichtern aus.
Temperaturfehler dominieren häufig die COP-Unsicherheit. Ein Kaltwasserkreislauf mit 7 °C Vorlauf und 12 °C Rücklauf hat nur 5 K Temperaturdifferenz. Ein Fehler von 0,1 K in dieser Differenz verursacht 2 % Fehler bei Kälteleistung und COP. Verwenden Sie ein abgestimmtes Fühlerpaar in Tauchhülsen an einem geraden Rohrstück mit richtiger Eintauchtiefe.
300 Kältetonnen entsprechen 1.055 kW Kälteleistung. Die Kälteanlage nimmt 180 kW auf und ihre Kaltwasserpumpen 20 kW. Der COP innerhalb dieser Bilanzgrenze ist 1.055 ÷ 200 = 5,275, entsprechend 0,6667 kW je Kältetonne oder EER 18.
COP im Kühlbetrieb 5,275 Im Rechner öffnen
1.000 kW Kälteleistung bei 180 kW an den Anschlüssen der Kälteanlage ergeben COP 5,556. Das entspricht 0,633 kW je Kältetonne oder EER 18,96 Btu/Wh. Vergleichen Sie diesen Wert mit der Herstellerangabe unter denselben Bedingungen.
COP im Kühlbetrieb 5,556 Im Rechner öffnen
Hinzu kommen 45 kW für Kalt- und Kühlwasserpumpen sowie Kühlturmventilatoren. Der COP der Gesamtanlage beträgt 1.000 ÷ 225 = 4,444 oder 0,791 kW je Kältetonne. Die Kälteanlage selbst hat sich nicht verändert; nur die Bilanzgrenze verschiebt das Ergebnis um 20 %. Geben Sie bei jedem ausgewiesenen COP die Bilanzgrenze an.
COP im Kühlbetrieb 4,444 Im Rechner öffnen
Wirkungsgrad einer Kälteanlage aus kW je Kältetonne in allen drei Einheiten.
| kW/Kältetonne | COP | EER (Btu/Wh) |
|---|---|---|
| 0,45 | 7,815 | 26,67 |
| 0,5 | 7,034 | 24 |
| 0,55 | 6,394 | 21,82 |
| 0,6 | 5,861 | 20 |
| 0,65 | 5,411 | 18,46 |
| 0,7 | 5,024 | 17,14 |
| 0,8 | 4,396 | 15 |
| 0,9 | 3,908 | 13,33 |
| 1 | 3,517 | 12 |
| 1,2 | 2,931 | 10 |
| 1,5 | 2,345 | 8 |
Bei Volllast erreicht eine neue große wassergekühlte Zentrifugalkälteanlage etwa 0,50 bis 0,56 kW je Kältetonne oder COP 6,3 bis 7,0. Eine neue luftgekühlte Kälteanlage erreicht etwa EER 10 bis 11 Btu/Wh oder COP 2,9 bis 3,2, weil sie Wärme an die Außenluft abgibt. Die US-Beschaffungsvorgaben FEMP verlangen 0,501 kW je Kältetonne von einer Zentrifugalkälteanlage ab 600 Kältetonnen und EER 10,964 von einer luftgekühlten Anlage ab 150 Kältetonnen. Gemessene COP-Werte der Gesamtanlage einschließlich Pumpen und Ventilatoren liegen meist deutlich darunter.
Es ist dasselbe Verhältnis in umgekehrter Richtung und anderen Einheiten: kW/Kältetonne = 3,517 ÷ COP. COP 6 entspricht 0,586 kW je Kältetonne.
Der Verdichter muss die Wärme auf eine höhere Verflüssigungstemperatur bringen. Bei luftgekühlten Anlagen hängt diese von der Außenluft ab. Bei wassergekühlten Anlagen bestimmt die Kühlwassertemperatur aus dem Kühlturm die Verflüssigungstemperatur; dessen Annäherungstemperatur steigt mit der Feuchtkugeltemperatur. Als Richtwert kostet 1 K höhere Verflüssigungstemperatur etwa 2 bis 3 % COP.
Messen Sie die elektrische Aufnahmeleistung der Kälteanlage sowie der Pumpen und Ventilatoren innerhalb Ihrer Bilanzgrenze. Messen Sie die Kälteleistung mit einem Wärmezähler oder aus Durchfluss und abgestimmten Vor- und Rücklauffühlern im selben Intervall wie die Stromaufnahme. Siehe Überwachung der Leistung von Kälteanlagen.
Ein ZEM misst die elektrische Aufnahmeleistung der Kälteanlage und jeder Pumpe oder jedes Ventilators innerhalb der Bilanzgrenze. Ein Paar TES-Fühler misst Vor- und Rücklauftemperatur des Kaltwassers auf der Kälteseite.
