Messehalle - Kälte Klima Aktuell

H 21003 29. Jahrgang

Kälte Klima Aktuell 2010

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EDITORIAL

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Technische Leckerbissen Die Kältetechnik ist etwas ganz Besonderes – das muss ich Ihnen als Leser der KKA kaum sagen. Mit ihrer Komplexität und ihrem Anspruch darf sie sich mit Fug und Recht als eine der Königsdisziplinen der Technischen Gebäudeausrüstung bezeichnen. Eine Stufe nach oben geht es dann meist noch, wenn man Groß- und Industriekälteanlagen plant und errichtet. Anlagen in diesen Dimensionen werden natürlich nicht von jedem Kälteanlagenbauer ausgeführt – aber Anregungen für die tägliche Arbeit wird sicher jeder aus dem einen oder anderen Beitrag ziehen können. Neben der üblichen Verbreitung der KKA erhalten diese Sonderausgabe aufgrund der besonderen Thematik übrigens auch Leser der Zeitschrift TAB Technik und Bau und eine große Anzahl an technischen Leitern in Industriebetrieben. Eine kleine Tour durch die Beiträge in dieser Sonderausgabe soll die angesprochene Komplexität von Kälteanlagen größerer Dimensionen verdeutlichen: Ein Highlight dieser Ausgabe stellt sicher der Bericht über die anspruchsvolle Technik der neuen Messehalle 11 in Frankfurt dar, in der rund 11 MW Kälteleistung benötigt werden (Seite 48). Ein besonderes Objekt ganz anderer Art stellt die ganzjährig geöffnete Skihalle für den nordischen Skisport in Oberhof dar, bei der u.a. mit einem Flächentemperiersystem ein konstantes Temperaturniveau von -4 °C gehalten wird (Seite 45). Eine klassische Industrieanwendung schildert der Beitrag „Vom Granulat zur fertigen Baugruppe“, in der das Kühlen und Temperieren in einer Kunststoffteile-Produktion beschrieben wird (Seite 56). Mehrere Beiträge befassen sich mit der sinnvollen Nutzung von Wärmequellen zur Kälteerzeugung. Diese ergeben vor allem in Anwendungen Sinn, wenn Abwärme aus industriellen Prozessen, Solarwärme oder sonstigernWärmequellen intelligent in Kühlkonzepte eingebunden werden können. So nutzt der Hersteller Hewing die Wrasen bei der Fertigung von Hartschaumplatten zum Antrieb einer Absorptionskälteanlage (Seite 66), in einem Neubau für die Produktion von Messgeräten nutzt man Geothermie für die Wärme- und Kälteversorgung (Seite 28) und im schweizerischen Rheinfelden nutzt eine Wärmepumpenanlage die Wärme großer Abwassermengen für 1600 Wohneinheiten und ein Gewerbegebiet (Seite 38). Aber man muss bei dieser Thematik nicht immer nur in großen Dimensionen denken: Auch in kleineren Anlagen lohnt sich der Einsatz von Sorptionstechnik und KWK-Kopplung, wie der Artikel „Wärme ist Antrieb für Kälte“ auf Seite 62 zeigt. Nehmen Sie sich also genügend Zeit, um in die abwechslungsreiche und spannende Welt der Kältetechnik einzutauchen, die wir Ihnen in dieser 11.Ausgabe des KKA-Großkälte-Sonderheftes präsentieren. Über Anregungen, Kritik und Lob und natürlich Vorschläge für ähnliche Beiträge würde ich mich sehr freuen ([email protected], Tel.: 05241 / 807958).

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

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INHALT

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Technik 30 Klimahaus Bremerhaven 8° Ost

48 Bewährungsprobe bestanden

Wärme ist Antrieb für Kälte

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Titel Dachaufbauten

H 21003 29. Jahrgang

und Teile der Rückkühltechnik auf der Messehalle 11 in Frankfurt (Foto: cb)

Kälte Klima Aktuell 2010

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66 Aus heiß mach kalt www.kka-online.info

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

www.kka-online.info

Kühlhäuser Leitfaden als Hilfestellung

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Interview Umstrukturierung bringt Vorteile

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Adiabate Kühlung Gesteigerter Wohlfühlfaktor

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Lüftung Gewebe verhindert Zugluft

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Geothermie Rationelles-Regeneratives-System

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Pumpen Klimahaus Bremerhaven 8° Ost

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Reinigung Saubere Lamellen

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Mietkälte „Rent a Retrofit“

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Wärmepumpe Abwasser sinnvoll nutzen

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Rohrverbindungen Kühl gerechnet statt heiß geschweißt

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Wasseraufbereitung Gutes Klima fürs Shoppen

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Flächentemperierung Ganzjähriges Loipenvergnügen

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Messehalle Bewährungsprobe bestanden

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Kunststoffverarbeitung Vom Granulat zur fertigen Baugruppe

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Mietklimatisierung Ganzjährig stabile Temperaturen

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Wärme ist Antrieb für Kälte

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Absorptionskälte Aus heiß mach kalt

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Absorptionskälte + Eisspeicher Gebäudekühlsystem mit NH3/H2O-Absorptionskältemaschine und Eisspeicher

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Editorial Aktuell Inserentenverzeichnis Produkte Impressum Vorschau KKA 3/2010

1 4-10 10 12-16 72 72

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AKTUELL

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Progas/Robur

Gas-Absorptionsanlage im Edeka-Markt

Der Edeka C+C-Großmarkt in Bad Reichenhall kühlt und heizt mit Flüssiggas betriebenen Wärmepumpen.

Seit zwei Jahren engagiert sich der deutsche Flüssiggas-Versorger Progas (www.progas.de) für den Einsatz energieeffizienter Technologien. Dabei kooperiert das Dortmunder Unternehmen von Anfang an mit Robur (www. robur.com) – einem Anbieter von Gas-Absorbtions-Wärmepumpen für den gewerblichen Bereich. Eines der ersten Objekte, die Progas und Robur mit dieser Technik ausstatteten, ist der neue EDEKA C+C-Großmarkt in Bad Reichenhall. Dort sorgen fünf mit Flüssiggas betriebene Wärmepumpen

der Marke Robur auf einer Fläche von rund 3500 m² für die gleichzeitige Beheizung, Klimatisierung und Kühlung der Räume. In Zusammenarbeit von Progas, Robur und dem Fachhandwerksbetrieb Fubosol-Heiztechnik (www.fubosol.de) erhielt der Großmarkt ein individuell zugeschnittenes Anlagen-Konzept. Die Spezialisten von Fubosol-Heizungstechnik sorgten dabei für die Planung und Errichtung. Im C+C-Großmarkt decken die fünf Wärmepumpen mit einer Heizleistung von 205 kW den kompletten Wärmebedarf und mit einer Kühlleistung von 86 kW zudem den kompletten Kältebedarf. Die Anlage ist mit Pufferspeichern ausgestattet, in denen warmes und kaltes Wasser bereitgestellt wird. Dabei nutzen die Wärmepumpen das Grundwasser aus einem Brunnen als Energiequelle. Beim Heizen entziehen die Wärmepumpen dem Wasser die Energie und geben sie an das Heizsystem ab. Beim Kühlen wird entweder direkt mit

dem Brunnenwasser gekühlt oder die Abwärme über den Brunnen abgeführt. In den Verkaufsräumen erfolgt die Klimatisierung über Deckengeräte, in Teilbereichen wird über eine Lüftungsanlage Kälte zugeführt. „Die Robur-Wärmepumpen eignen sich ideal für den C+C-Großmarkt, weil sie sowohl Warmwasser bis 65 °C als auch Kaltwasser bis 3 °C gleichzeitig erzeugen“, so Joachim Schöller, Verkaufsingenieur von Progas. Außerdem

erreichen sie eine energetische Gesamteffizienz von bis zu 244 %. Denn die Wärmepumpen benötigen das Flüssiggas lediglich, um den Absorptionsprozess anzustoßen. Beim Edeka-Markt in Bad Reichenhall verbrauchen die Wärmepumpen gegenüber herkömmlicher Brennwerttechnik 30 bis 50 % weniger Energie. Die Kosten für die Investition von insgesamt 50 000 Euro werden sich damit voraussichtlich in bereits 4,5 Jahren amortisiert haben.

Vor Ort prüft Progas-Mitarbeiter Alfons Diewald die Funktion der Heizungsanlage

Zacharias

Ventilatoren mit Sparpotential Lüftungs- und Klimaanlagen sind ausgesprochene Energiefresser, sofern große Luftmengen umzuwälzen sind. In der

spanenden Fertigung der Firma Lenze Drive Systems, Extertal, ist das unvermeidbar, weil die Werkzeugmaschinen Ölnebel freisetzen, die sich nur mit Hilfe leistungsstarker Lüftungsanlagen entfernen bzw. herausfiltern lassen. Dennoch gab es eine Lösung, um drastisch Energie zu sparen. Sie geht auf einen Vorschlag der Firma Zacharias Service (www.zachariasünde wälzen st nz Le i be gruppe.de) in Hameln gsanlagen

ftun um Die neun Lü ne 500 000 m³ Luft ei lich nahezu

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

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zurück: Austausch aller keilriemenbestückten Ventilatorenantriebe durch Direktantriebe mit High-Efficiency-Motoren und einer Drehzahlregelung per Frequenzumrichter, ferner Austausch von Gehäuseventilatoren durch freilaufende Räder. Durch einfache Parametrierungen der Frequenzumrichter können wirkungsgradoptimierte und damit verbrauchsarme Antriebslösungen geschaffen werden. Eine Verbrauchsanalyse prognostizierte eine Energieeinsparung von min-

destens 30 %. Nach Umrüstung der neun 17 Jahre alten Lüftungsanlagen in der 18 000 m² großen Fertigungshalle schrumpfte die Leistungsaufnahme der Anlagen von 303 kW auf 158 kW. Die Stromeinsparung betrug in den ersten vier Monaten nach der Umrüstung rund 5500 €/Monat. Neben der Ventilatorenoptimierung wurde die Schalt- und Regeltechnik modernisiert und das webbasierte Energiekontrollsystem „EIQ“ von Zacharias implementiert.

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AKTUELL

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Pumpen für die Milchkühlung

Im Milchhof Sterzing in Südtirol wurde die Anlagentechnik erneuert

Die Pumpen von Lowara sorgen mit der „Hydrovar“-Steuerung für einen bedarfsgerechten sowie energetisch sparsamen Anlagenbetrieb

Der intensive Energieeinsatz in der Prozesskette bei der Milchveredelung zwingt Molkereien und Milchverarbeiter, wie andere Unternehmen auch, zu einem sparsamen und effizienteren Umgang mit elektrischer Energie. Die Bereitstellung von Wärme und Kälte während der verschiedenen thermischen Verfahren erfordert ein ausgeklügeltes Energiemanagement, damit die Kosten nicht explodieren und die Wettbewerbsfähigkeit erhalten bleibt. Der Milchhof Sterzing in Sterzing, Südtirol, handelte entsprechend und hat im Zuge einer umfassenden Erneuerung seine Joghurt-Produktionsanlagen und Kommissionslager auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Um die täglichen Milchmengen von rund 470 Milchbauern produktgerecht zu behandeln, investierten die Südtiroler auch in eine neue Eiswasseranlage.Diese Anlage hat den Zweck, die Milch bei der Annahme zu kühlen und nach der Pasteurisierung für die weitere Verarbeitung wieder abzukühlen und gekühlt zu halten. Da der gesamte Energieverbrauch eines Milch verarbei-

Die Pumpen versorgen insgesamt elf Abnehmerstationen. Das beginnt bei den beiden Milchannahmen und führt über die Erhitzer bis zu den Produktkühlern. Die benötigte Menge an Eiswasser zur Kühlung der Milchund Milchprodukte ist je nach Produktionsmenge, Jahreszeit, tageszeitlichem Bedarf und der Differenz von Ist- zu Solltemperatur stark unterschiedlich. Um die Versorgung über die sieben Kreisläufe sicherzustellen, werden die Pumpen abhängig vom Eiswasserdruck über den Frequenzum-

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tenden Betriebes durch das höhere Milchangebot und die höheren Außentemperaturen in den Sommermonaten seinen höchsten Wert erreicht, ist ein größerer Kältebedarf für die Milchkühlung erforderlich.Hier bietet die Eiswasseranlage durch ihre thermische Speicherfähigkeit die Möglichkeit, günstige Stromtarife in der Nacht zu nutzen und den Stromverbrauch während der Hochtarif-Zeiten am Tage zu reduzieren. Weiteres Energieeinsparpotential beim Betrieb der Anlage nutzen die Südtiroler durch die Verwendung frequenzgesteuerter Pumpen des Pumpenspezialisten ITT Lowara aus Großostheim (www.lowara.com). Die eingesetzten Pumpen vom Typ „SHS 50-160/55“ mit Kaltleiter und „Hydrovar-Steuerung“ fördern das Eiswasser aus dem Eiswasserbecken über einen Verteiler in sieben Abnehmerkreisläufe und sorgen für einen bedarfsgerechten sowie energetisch sparsamen Anlagenbetrieb. Durch die intelligente Pumpensteuerung spart der Milchhof Sterzing zusätzlich bis zu 70 % an elektrischer Energie beim Pumpenbetrieb.

Kälte Klima Aktuell Großkälte

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former geregelt und zusätzlich je nach Bedarf zu- oder abgeschaltet. Die Betriebsstundenzahl der drei einzelnen Lowara-Pumpen regelt die Pumpen-Steuerung, so dass eine gleichmäßige Auslastung aller Pumpen gewährleistet ist. Die Leitung des Milchhofs Sterzing ist mit dieser Lösung hochzufrieden. Gegenüber der alten Anlage konnte die Produktivität und Energiebilanz in diesem elementaren Bereich für die Weiterverarbeitung der Milchprodukte entscheidend verbessert werden.

Der Milchhof Sterzing Der Milchhof ist eine der ältesten Sennereigenossenschaften Südtirols und zählt zu den führenden Anbietern auf dem italienischen Joghurtmarkt. Täglich verarbeitet das Unternehmen 130 000 l Milch. Davon werden 80 % zu Joghurt, Butter, Milch, Sahne und Käse veredelt. 20 % verlassen den Milchhof als Frischmilch. Der Jahresumsatz der Genossenschaft belief sich 2008 auf 61 Mio. €.

Projektbeteiligte Beteiligt am Projekt waren neben ITT Lowara, Großostheim, die ausführende Firma für die Montage ABS, Babenhausen, die Firmen Elpo aus Bruneck/Südtirol (Steuerung), Frigoplan aus Bozen/Südtirol (Kompressoren), Fafco aus Biel/Schweiz (Eiswasserbecken) und Schneider Energieanlagen aus Absam/Österreich (Planung).

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KKA

Online blättern Haben Sie in dieser Sonderausgabe der KKA einen Beitrag entdeckt, dessen Inhalte Sie gerne mit einem Kollegen, dem die KKA nicht vorliegt, besprechen wollen? Oder Sie möchten zuhause noch einmal etwas nachschlagen, haben aber das Heft nicht zur Hand? Dann nutzen Sie doch einen besonderen Service, den Ihnen die KKA mit diesem Sonderheft bietet.Auf der KKA-

Homepage (www.kka-online. info) finden Sie dieses Großkälte-Heft als sogenanntes E-Paper. Dabei handelt es sich um eine Online-Version des gesamten Heftes, indem Sie wie in dieser Printausgabe blättern können. Nutzen Sie bei einem Besuch der KKA-Homepage doch gleich die weiteren Funktionen und Inhalte, die wir Ihnen online anbieten – z.B. den TGA-Stel-

lenmarkt, die regelmäßig aktualisierten BranchenNews, das Heftarchiv der KKA, oder die elektronische Version des Warengruppen- und Lieferantenverzeichnisses aus dem Branchenbuch der Kälte- und Klimatechnik. Regelmäßiges Reinschauen lohnt sich!

Wilo & FTK

TU Chemnitz

Schutz gegen Schmutz

Kältespeicher bewährt sich

Schmutz im Heizungs- und Kühlwasser führt immer wieder zu Verstopfungen und Verschleiß von Pumpen, Armaturen und Thermostatventilen bis hin zu

Für Deutschlands ersten Kurzzeit-Großkältespeicher liegen jetzt die Betriebsergebnisse aus zwei vollen Messjahren vor. Der Tank, in den 3500 m³ Kaltwasser passen, versorgt Abnehmer in der Chemnitzer Innenstadt zu Spitzenlastzeiten fünf Stunden lang mit Kälte. Seit seiner Fertigstellung 2007 wurde das Betriebsverhalten untersucht. Mit ihrem Forschungsprojekt demonstrieren Forscher der TU Chemnitz und der Stadtwerke Chemnitz, dass es oftmals kostengünstiger und energiesparender ist, steigende Kältelasten im Netz mit einem Kältespeicher als mit zusätzlichen Kältemaschinen zu bewältigen. Die Pilotanlage könnte Vorbild für kommunale und industrielle Anwendungen sein. Jetzt Kältespeich

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Spannungsrissen im Kessel. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Heizungswasserfiltration hat der Lüneburger Mikrofilteranlagenhersteller Filter Technik Kausch (FTK) nun automatische, fernüberwachbare und wartungsarme Mikrofilteranlagen entwickelt, mit deren Hilfe diese Probleme wirkungsvoll bekämpft und somit der Energieverlust eingedämmt werden kann. Die FTK-Filteranlagen, in denen Pumpen des Dortmunder Pumpenspezialisten Wilo SE zum Einsatz kommen, können Schmutzteilchen bis auf zehntausendstel Millimeter Partikelgröße zurückhalten. Die Wilo SE hat sich entschieden, die FTK-Heizungsfilteranlagen nun auch in die Wilo-Brain Seminarreihe aufzunehmen. „Der Festeinbau lohnt sich in sämtlichen Großheiz- bzw. Großkühlsystemen ab ca. 250 kW thermischer Leistung, mobil lohnt sich der Einsatz bei jeder verschmutzten Anlage“, erklärt FTK-Geschäftsführer Helmut Kausch. Weitere Informationen finden Sie unter: www.heizungsfilter.de

Kälte Klima Aktuell Großkälte

www.kka-online.info

er

haben die Forscher einen umfangreichen Erfahrungsbericht vorgestellt. Der Abschlussbericht kann aus dem Onlinearchiv der TU Chemnitz unter http://archiv. tu-chemnitz.de Jahresübersicht 2010 an Position 0011 „Pilotprojekt zur Optimierung von großen Versorgungssystemen auf Basis der Kraft-WärmeKältekopplung mittels Kältespeicherung“ heruntergeladen werden.

PRIMA KLIMA. UND PRIMA FÜRS KLIMA. Das Multi V Klimasystem von LG erfüllt die heutigen wirtschaftlichen Anforderungen mit einem hohen COP und deckt einen Leistungsbereich von 11 bis 180 kW ab. Die integrierte Wärmerückgewinnung zum Kühlen und Heizen mit nur einer Außeneinheit spart besonders viel Energie, ohne die Umwelt zu belasten. Dabei bietet das flexible System einfachste Installation und Steuerung, den Anschluss unterschiedlichster Inneneinheiten, optionale Zentral- und Internetsteuerung, Interfaces für LONWorks/ BACnet und vieles mehr. Life’s Good. LG MULTI V

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AKTUELL

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IVG

Sicherer Umgang mit Stickstoff Der Industriegaseverband e. V. (IGV) hat Sicherheitshinweise zum sicheren „Umgang mit tiefkalt verflüssigtem Stickstoff in ortsbeweglichen Kryobehältern“ und allgemein zum Umgang mit tiefkalt verflüssigten Gasen auf der IGV-Website www.industriegaseverband.de veröffentlicht.Tiefkalt verflüssigter Stickstoff hat eine Temperatur von -196 °C bei Atmosphärendruck. Wenn die tief-

kalte Flüssigkeit auf die Haut trifft, können Erfrierungen, so genannte „Kaltverbrennungen“ entstehen, deshalb ist beim Umgang mit tiefkaltem verflüssigten Stickstoff immer eine entsprechende Schutzkleidung einschließlich Kälteschutzhandschuhen und geschlossener Schutzbrille zu benutzen. Tiefkalter verflüssigter Stickstoff wird in offenen isolierten Kannen oder in dafür

ausgelegten isolierten Druckbehältern gelagert. Er darf auf keinen Fall in nicht geeignete, verschließbare Behältnisse gefüllt werden. Die Wärmeaufnahme aus der Umgebung sorgt für einen unkontrol-

lierten Druckanstieg, der zum Bersten des Behälters führen kann.

Cofely

Kühlung für Edeka-Fleischwerk Täglich frische Fleisch- und Wurstwaren für 12 000 Märkte in ganz Deutschland – für die 19 modernen Edeka-Fleischwerke nicht nur eine Herausforderung für die Logistik, sondern auch für die Kühlung. Bei seinem neuen Projekt in Rheinstetten (Baden-Württemberg) vertraut der Lebensmittelanbieter auf

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kältetechnisches Know-how, Produkte und Dienstleistungen des Kältespezialisten Cofely Refrigeration (www.cofely.de). Eine NH3-Kälteanlage sorgt mit über 200 Luftkühlern für frostige Temperaturen im neuen Fleischwerk und aufgrund integrierter Wärmerückgewinnung gleichzeitig für warmes Brauchwasser. Das

INSERENTENVERZEICHNIS

Firma

Armacell Bitzer

Projekt beinhaltet neben der Anlage auch deren Wartung über einen Zeitraum von zehn Jahren. Im Sommer 2011 soll der Betrieb der Edeka Südwest Fleisch die Produktion aufnehmen. Räume und Prozesse im Fleischwerk müssen auf unterschiedliche Temperaturniveaus gekühlt werden. Dafür setzt

Cofely Refrigeration eine NH3Kälteanlage mit einer Gesamtkälteleistung von 9 MW ein. Die bei der Kühlung entstehende Abwärme wird über Wärmerückgewinnung für die Erwärmung von Brauchwasser eingesetzt. Für -45 °C im Tiefkühlbereich sorgt ein Teil der NH3-Anlage mit 1 MW.

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Firma

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Hauser

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Hermetic-Pumpen

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Ciat

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Das nennt man leise Leistung: Mit ebm-papst EC-Axialventilatoren laufen klima- und kältetechnische Anlagen so ruhig wie nie zuvor. Darüber hinaus ermöglicht die EC-Technologie weit mehr Steuerungsmöglichkeiten für anspruchsvolle Aufgaben als AC-Technik und spart bei hohen Wirkungsgraden auch noch jede Menge Energie. Da die Elektronik komplett in den Motor integriert ist, ist plug and blow inklusive. Auch mehrere hundert Ventilatoren können miteinander vernetzt und dann ganz in Ruhe von nur einem Arbeitsplatz aus gesteuert werden. Informieren Sie sich ruhig ausführlicher unter: www.ebmpapst.com

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Die Wahl der Ingenieure

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PRODUKTE

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Sensus

Ultraschallzähler für Wärme und Kälte

Mit dem Ultraschallzähler „PolluStat E“ lässt sich der Energieverbrauch in Heiz- und Kühlanlagen messen, die mit Wasser als

Wärmeträger arbeiten.Alternativ ist der Zähler für den Einsatz in kombinierten Heiz- und Kühlanlagen erhältlich. In diesem Fall sorgt ein programmierbarer automatischer Umschaltpunkt dafür, dass Heiz- und Kühlenergie jeweils in einem separaten Register gespeichert werden. Der Temperaturbereich der Durchflusssensoren reicht von 5 bis 130 °C. Direkt am Zähler besteht die Möglichkeit zwischen dem kälteren oder dem wärmeren Strang als Montageort des Durchfluss-Sensors auszuwählen. Das Rechenwerk ist serienmäßig abnehmbar.

Ebenfalls serienmäßig verfügt der Ultraschallzähler über Anschlussmöglichkeiten von Temperaturfühlern in Vierleitertechnik. Der „PolluStat E“ ist besonders vielseitig, wenn es um Fernauslesung geht. Eine Mini-BUS-Schnittstelle (gem. EN 13 757) ist serienmäßig, für andere Funktionen, wie M-BUS oder LonWorks-FTT10A sind Steckplätze vorhanden, die ab Werk oder auch nachträglich bestückbar sind. Der „PolluStat E“ kann auch verschiedene Fernwärme-Tarifmodelle abbilden. Eine aktuelle Anwendung ist die Messung der so

genannten Wärmerücklieferung in das Versorgungsnetz, die durch das Überschreiten einer definierbaren Rücklauftemperatur am End-Wärmetauscher verursacht wird. Der „PolluStat E“ erfüllt auf Grund seiner anspruchsvollen MID-Zulassung und der damit bescheinigten Messtechnik auch die Anforderungen der BAFA für den Einbau in öffentlich geförderte Wärmepumpen-Anlagen. Sensus GmbH, 67063 Ludwigshafen, Tel.: 0621 / 69041113, E-Mail: [email protected], www.sensusesaap.com

Trane

McQuay

Die 3. Generation

Geringe Anlaufströme nötig

Der ständig wachsende wirtschaftliche und gesetzliche Druck veranlasst die Besitzer von Gebäuden, auf möglichst effiziente Lösungen zu setzen. Mit der Einführung der dritten Generation der Wasserkühlmaschinenserie „R RTWD“ erfüllt Trane die Forderung der Kunden nach Energieeffizienz und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit. Die „RTWD“-Maschinen eignen sich sowohl für industrielle als auch gewerbliche Zwecke. Die Wasserkühlmaschinen mit 200 bis 800 kW und HelirotorSchraubenverdichter sind nach

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Eurovent mit Klasse A zertifiziert. Ihr Fallstrom-Plattenverdampfer ermöglicht einen Wirkungsgrad von bis zu 5,6 EER (Kälteleistung/Antriebsleistung). Dies führt zu deutlichen niedrigeren Betriebskosten des Kaltwassersystems und zu einer Einsparung, die – über die gesamte Lebensdauer eines Heiz-, Lüftungs- und Klimasystems gerechnet – über 90 % betragen kann. Da der Verdichter direkt, also nicht über ein Getriebe, angetrieben ist, hat er weniger bewegliche Teile und erreicht deshalb im ersten Betriebsjahr laut Hersteller eine Zuverlässigkeitsrate von 99 %. Trane Deutschland GmbH, 47269 Duisburg, Tel.: 0203 / 76804-0, E-Mail: [email protected], www.trane.de

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Der Kältemaschinen-Hersteller McQuay präsentiert den neu entwickelten “Magnitude“-Kompressor. Der magnetgelagerte Turboverdichter stammt aus der hauseigenen Konstruktionsabteilung. Mit einer Kälteleistung von 1400 bis 2000 kW pro Einheit erweitert dieser in der neuen Typenreihe „WME“ das Chiller-Programm. Besondere Merkmale der „WME“-Typen sind die hohe Wirtschaftlichkeit im Teillastbereich und die geringen Anlaufströme.

In Deutschland können alle McQuay-Baureihen über aircool Kältetechnik GmbH mit Sitz in München und Rütgers GmbH & Co KG in Mannheim bezogen werden. Die beiden Spezialisten verfügen als Werksvertretung des amerikanischen Herstellers über eine langjährige Erfahrung im Vertrieb und in der Wartung der McQuay-Aggregate. Kältetechnik aircool GmbH, 81829 München, Tel.: 089 / 357145-0, E-Mail: [email protected], www.aircool.de

WWW.LEDERLE-HERMETIC.COM

Hermetische Kreiselpumpen für sichere Kälte- und Kühlkreisläufe Bestens geeignet zur Förderung von Flüssiggasen und nichtsiedenden Medien in Kühlhäusern, Brauereien, Eis-Sport-Anlagen und Schienenfahrzeugen. ■ ■ ■ ■ ■

leckage- und wartungsfrei Betriebstemperatur –50 °C bis +30 °C 40 bar Nenndruck (CO2-Ausführung) Förderstrom bis 50 m3/h Förderhöhe bis 130 m Fls.

HERMETIC-Pumpen GmbH · D-79191 Gundelfingen [email protected] · www.lederle-hermetic.com

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PRODUKTE

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Cryotherm

Eiskalt lagern und transportieren Der Bedarf an Blut, Blutprodukten und anderen Biomaterialien wächst kontinuierlich, daher ist für eine zuverlässige und dauerhafte Verfügbarkeit eine sichere und wirtschaftliche Kühltechnik unerlässlich. Die „BOS“-Systemlinie ist ein ganzheitliches System zur gekühlten Lagerung von biologischen Produkten. Beim Einsatz von „BOS“Systemen z. B. für Blutprodukte bieten diese eine Kombination aus konstant aufrechterhaltener

Kühlkette und einer lückenlosen Dokumentation. Die Lagerbestände werden automatisch verwaltet, so dass sich Arbeitsprozesse und Entnahmezeiten spürbar verkürzen. Das als Medizinprodukt zertifizierte System umfasst Lagereinrichtungen („BOS-S“), Transportbehälter („BOS-T“) und Einfrier- und Aufwärmeinheiten („BOS-F/W“), alle verknüpft durch ein computergestütztes Managementsystem („BOS-M“). Es arbeitet

mit flüssigem Stickstoff als Kältequelle und bietet damit folgende Vorteile: Die Temperaturschwankungen bleiben unter 2 °C, der Betrieb ist bei normaler Raumtemperatur möglich und es entsteht keine Abwärme. Die Reparatur- und Wartungskosten sinken, die Betriebskosten verringern sich um bis zu 50 %. Den Vertrieb in Europa übernimmt seit 2009 Cryotherm,

die Tochtergesellschaft für Kryotechnik der Air Liquide Deutschland GmbH. Cryotherm GmbH & Co.KG, 57548 Kirchen/Sieg, Tel.: 02741 / 95850, E-Mail: [email protected], www.cryotherm.de

Ciat

Air Products

Kompakte Wärmepumpe

Vielseitiger Tunnelfroster

Mit der neuen „Dynaciat Power“-Geräteserie bietet Ciat Wasser/Wasser-Wärmepumpen und wassergekühlte Kaltwassersätze für die Innenaufstellung im gehobenen Leistungsbereich bis 800 kW an. Durch den Einsatz von hermetischen Scrollverdichtern, gelöteten Plattenwärmetauschern sowie des Kältemittels R410A erreichen die Geräte nach Herstellerangaben sehr gute Effizienzwerte. Gemäß den Eurovent-Richtlinien wurden hier z.B. ein ESEER bis

14

zu 6,17 sowie ein EER bis zu 4,73 zertifiziert. Dabei liefern die Anlagen aufgrund des kompakten Aufbaus bis zu 200 kW Leistung pro m² Aufstellfläche und könnten so bei geringen Schallemissionen in nahezu jedem Technikraum eingesetzt werden. Die geringen Abmessungen mit einer einheitlichen Breite von 99,6 cm sowie einer maximalen Höhe von 188,7 cm ermöglichen hier eine einfache Einbringung der Geräte. Die Wärmepumpen und Kaltwassersätze werden in elf Baugrößen mit Kälteleistungen von 220 bis 720 kW und Heizleistungen von 250 bis 800 kW angeboten. Ciat Kälte- und Klimatechnik GmbH, 44227 Dortmund, Tel.: 0231 / 4442024, E-Mail: [email protected], www.ciat.de

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Air Products hat mit dem „Freshline DM“ Tunnelfroster seinen bislang vielseitigsten Froster auf den Markt gebracht. Das flexible Modell ermöglicht kryogenes Frosten sowohl für lose rollende Produkte (IQF = Individual Quick Frozen), wie etwa Himbeeren oder Krabben, als auch für konventionell bzw. chargenweise gefrostete Produkte (non-IQF). Durch die Kombination der beiden Frostverfahren in einem Gerät können Unternehmen Anschaffungskosten sparen und zugleich schockgefrostete Lebensmittel in hervorragender Qualität herstellen. Der „Freshline DM“-Tunnelfroster mit einem Durchsatz von bis zu 1800 kg pro Stunde kann zusätzlich zu bereits vorhandenen Gefrieranlagen installiert wer-

den. Die modulare Bauweise ermöglicht ein einfaches Aufstellen der Anlage bei geringer Stellfläche, erfüllt alle internationalen Hygienestandards und sorgt für ein optimales Verhältnis von Anschaffungskosten, laufenden Kosten und Effizienz. Air Products GmbH, 45527 Hattingen, Tel.: 02324 / 6890, E-Mail: [email protected] www.airproducts.de

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PRODUKTE

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AirKlimax

Wärmepumpen in Reihe

Die Luft/Wasser Wärmepumpe „TnGAir/Hokkaido“ ist als Split-System mit separatem Innengerät-Hydromodul und einem Außengerät konzipiert.

An das Hydromodul können alle Komponenten des Heizsystems (Heizkörper, Fußbodenheizung, Brauchwasserspeicher, Pool, usw.) angeschlossen werden. Die Inverter-Technologie ermöglicht es, die Leistung der Wärmepumpe den aktuellen Bedürfnissen optimal anzupassen. Die maximale Entfernung zwischen Außengerät und Hydromodul beträgt je nach Model 50 bis 350 m. Zur Auswahl stehen Anlagen mit einer Heizleistung von 4,4 – 49 kW. Dabei ist es jedoch möglich, bis zu zehn Außeneinheiten zu einem Multi-Sys-

Helios

tem zusammen zuschließen. So kann eine Gesamtleistung von bis zu 165 kW bei der „Commercial“-Reihe, bzw. 495 kW bei der „XRV“-Reihe erreicht werden. Im Hydromodul erfolgt mit Hilfe des Edelstahl-Plattenkondensators von Alfa Laval dank der großen Wärmetauschfläche die effiziente Übertragung der Wärmeenergie. Hierbei wird eine Wasservorlauftemperatur von bis zu 57 °C erreicht. Neben dem Wärmetauscher befinden sich im Hydromodul auch die Umwälzpumpe, eine Elektro-

patrone mit einer Leistung von 7,5 kW bzw. 9 kW und ein integriertes Steuer und Regelsystem mit allen Bedienelementen. Es ist möglich, mehrere Betriebsarten des Heizsystems einzustellen. So kann man bereits bei der Standardversion zwischen einer konstanten Wassertemperatur, der thermostatischen oder der witterungsgeführten Betriebsart wählen. AirKlimax Limited, 97292 Uettingen, Tel: 09369 / 422031, E-Mail: [email protected], www.airklimax.de

Bürkert

Multifunktionale Ventilatoren Durchflussregelung

Helios Ventilatoren hat das Programm im Bereich der vielseitig einsetzbaren „GigaBox“-Radialventilatoren um die „T120“-Baureihe erweitert. Mit Fördermitteltemperaturen bis max. 120 °C, einem außerhalb des Luftstroms liegendem Motor, der einfachen Zugänglichkeit bei Wartung und Reinigung u.v.m. eignen sich die Geräte vor allem als AbluftVentilatoren für gewerbliche Küchen und die Prozesstechnik. Durch die Ergänzung des bestehenden Programms um die „T120“-Ausführung stehen nun insgesamt 26 „GigaBox“-Typen

16

mit Förderleistungen von 1000 bis 19 000 m³/h für vielfältige Einsatzbereiche zur Verfügung. Die kompakte Rahmenkonstruktion der Geräte erlaubt durch einfaches Umsetzen der Seitenpaneele eine variable Anpassung an bauliche Gegebenheiten. Durch fünf bzw. bei den „T120“-Modellen drei mögliche Ausblasrichtungen sind Einbaulage und Aufstellung beliebig wählbar, der Inspektionszugang gestaltet sich zudem einfach. Umfangreiches Zubehör ist verfügbar. Die „GigaBox T120“-Serie bietet eine Lösung, wenn Fördermitteltemperaturen bis max. 120 °C vorherrschen, ein großer Feuchtegehalt bzw. Dampf in der Abluft vorliegt oder fetthaltige, verschmutzte Luft abgeführt werden muss. Helios Ventilatoren, 78056 Villingen-Schwenningen, Tel.: 07720 / 6060, E-Mail: [email protected], www.heliosventilatoren.de

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Mit dem Ultraschall-Durchflusstransmitter Typ „8081“ präsentiert Bürkert einen Transmitter zur Überwachung oder Regelung von wässrigen Flüssigkeiten. Er bietet sich an für die Überwachung von Kühlwasser z.B. beim Roboterschweißen, beim Spritzgießen oder für die Überwachung von Kühlmitteln. Aufgrund seiner Ultraschalltechnologie eignet sich der „8081“ zudem für Anwendungen, bei de-

nen der Durchfluss in einem hohen Dynamikbereich mit hoher Genauigkeit gemessen werden muss und gleichzeitig keine beweglichen Teile vorhanden sein dürfen. Bedingt durch den großen Dynamikbereich lassen sich die Varianten von DurchflussSensoren stark reduzieren. Das Messprinzip des „8081“ basiert auf dem Laufzeitverfahren, dabei wird die Laufzeit des Schalls im Nanosekundenbereich gemessen. Ein integriertes Messrohr erzeugt ein homogenes Strömungsprofil und macht Beruhigungsstrecken im Ein- oder Auslauf hinfällig. Insgesamt gibt es zehn Varianten – mit den Nenngrößen 0,6 m³/h = 10 l/min bis 6,0m³/h = 100 l/min, mit Puls-NPN-Ausgang oder PulsPNP-Ausgang. Bürkert Fluid Control Systems, 74653 Ingelfingen, Tel.: 07940 / 100, E-Mail: [email protected], www.buerkert.de

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Klarer Sieg durch: • Messung von Hoch- und Niederdruck sowie Berechnung der Temperaturen • Gleichzeitige Berechnung von Überhitzung und Unterkühlung in Echtzeit • Robustheit und höchsten Bedienkomfort

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TECHNIK

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Kühlhäuser

Leitfaden als Hilfestellung Verbesserung der Energieeffizienz bei Kühlhäusern Dipl.-Ing. Michael Weilhart, Ingenieurbüro tiefkuehlhaus.info, München

Der Kühlhausverband VDKL erstellte im Jahr 2009 in Zusammenarbeit mit dem VDMA den Leitfaden „Energieeffizienz für Tiefkühlhäuser“, der zu diesem Thema vor allem Kühlhausbetreibern und -eigentümern, aber auch deren Planern eine praxisgerechte Hilfestellung geben soll. Erfahrungswerte bei Kühlhäusern als Kältenutzer zeigen auf, dass bei der Energieeffizienzsteigerung die alleinige Betrachtung der Kälteerzeugung das mögliche Potential bei weitem nicht ausschöpft. Deshalb beschäftigt sich dieser Leitfaden nicht allein mit der Kälteanlage, sondern berücksichtigt global den gesamten Kühlhausstandort als „Energiezentrum“.Vorgestellt werden Maßnahmen für Bestandsgebäude und für Neubauten.

Kälteerzeugung | Die Kälteanlage ist

Auswahl des Kältemittels | Für neu zu planende Kühlhauskälteanlagen wird grundsätzlich die Verwendung von natürlichen Kältemitteln und hierbei insbesondere die Kältemittel Ammoniak (NH3) oder Kohlendioxid (CO2) empfohlen. Diese Kältemittel haben in der Kühlund Tiefkühllogistik eine lange Tradition. Sie werden bereits seit über 130 Jahren erfolgreich eingesetzt. Sie sind wirtschaftlich, umweltverträglich und unstrittig als hocheffiziente Kältemittel anerkannt. Im Leitfaden finden sich des Weiteren wesentliche Hinweise zum effizienten Betrieb sowie konkrete Ratschläge zur Modernisierung von Bestands- und Neukälteanlagen.

das „Herzstück“ des Kühlhauses und benötigt im Durchschnitt rund 70 % des Stromverbrauchs des gesamten Objekts. Daher ist es von besonderer Bedeutung, sich intensiv mit der Auslegung und Konzeption der Kälteanlage zu beschäftigen. Ein wichtiger Punkt dabei ist, dass bei Kühlhäusern im Laufe ihres Lebenszyklus in der Regel stark schwankende Wärmelasten anfallen, die der Kälteversorgung ein hocheffizientes Teillastbetriebsverhalten abverlangen. Darüber hinaus muss auf Redundanz geachtet werden, um beim Ausfall einzelner Komponenten noch ausreichend Kälteleistung zur Verfügung zu haben. Ein weiteres wichtiges Ziel ist, die Kälteanlage hocheffizient zu konzipieren, d. h. mit möglichst wenig Energiebedarf möglichst viel Kälte zu erzeugen. Hierzu zählt auch, die bei der Kälteerzeugung grundsätzlich anfallende Abwärme wirtschaftlich zu nutzen.

Kühlraum | Wesentliches Merkmal eines Kühlraumes ist seine kontrolliert konstant gehaltene, in der Regel unterhalb der Umgebungstemperatur liegende Innenraumtemperatur. Eine Kälteanlage entzieht dem Raum

die einwirkenden Wärmeströme. Wichtig ist es deshalb, den Aufwand für die Kühlung dadurch zu minimieren, dass die Belastung durch in den Raum von außen eindringende bzw. im Raum freiwerdende Wärmeströme möglichst gering gehalten wird. Zunächst werden deshalb alle Wärmeströme und Wärmelasten auf den zu kühlenden Bereich identifiziert und im Anschluss Vorschläge aufgeführt, wie diese Wärmelasten sowohl bei Neubauten, als auch bei Bestandsgebäuden durch technische oder organisatorische Maßnahmen minimiert oder sogar vollständig verhindert werden können. Ein weiteres Thema ist die Sonderdienstleistung „Gefrieren von Waren“. Hier werden die grundsätzlichen Gefrierarten beschrieben und dann für die in Kühlhäusern übliche Gefriermethode, „Frosten in speziellen Gefrierräumen mittels Kaltluftstrom“, eine Reihe von Optimierungsmöglichkeiten in Bezug auf die Raumgestaltung, Luftführung und Luftkühler sowie auf die organisatorischen Abläufe aufgezeigt.

Kennzahlen | Der Energiebedarf von

Abbildung 1: Schematische Darstellung aller auf einen Kühlraum einwirkenden Wärmeströme

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Kühlhäusern hängt von vielen technischen und logistischen Faktoren ab, die jedoch teilweise nicht oder nur gering beeinflussbar sind, wie z. B. der Warenumschlag. Dennoch soll dieser Leitfaden eine Orientierungshilfe zur Beurteilung des Energieverbrauchs eines Tiefkühlhauses unter Berücksichtigung der vorliegenden Rahmenbedingungen geben. Die Bewertung der Energieeffizienz erfolgt in zwei Schritten, die jeweils durch die in Abbildung 2 gezeigten Energiebilanzräume bestimmt werden. a. Bilanzraum Gesamtobjekt (globale Betrachtung des gesamten Kühlhausobjektes

Kühlhäuser

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TECHNIK

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Beurteilung des gesamten Kühlhausstandortes | In diesem Teil werden alle wesentlichen Kriterien aufgelistet, die bei einer energetischen Effizienzbeurteilung eines Kühlhausobjektes eine Rolle spielen. Hierzu zählen neben den technischen Merkmalen (Wärmelasten auf das Objekt) auch die logistischen Einflussgrößen (Größe des Warenumschlags, Mehrschichtbetrieb, Temperatur der eingelagerten Ware,Warenfluss, Objektschäden, Verschleiß) sowie der Faktor Mensch (fachliche Qualifikation des technischen und operativen Personals am Standort).

Abbildung 3: Bild-

Abbildung 2: Darstellung der Bilanzgrenzen für die Beurteilung der Energieeffizienz des Kühlhauses und der Kälteanlage

inkl. aller Nebenobjekte wie Büro, Außenanlagen, Werkstatt, Ladestationen usw.) b. Bilanzraum Kälteanlage (Beurteilung der Kälteanlageneffizienz anhand eines Energieeffizienzgrades)

Kennzahl für die Beurteilung der Kälteanlageneffizienz | Die Beurteilung der Effizienz der Kälteanlage erfolgt auf Grundlage des VDMA-Einheitsblatts Nr. 24 247-2 auf Basis eines Energieeffizienzgrades. Dieser wurde von einer eigenen Facharbeitsgruppe im VDMA erarbeitet und wird „1 zu1“ in die Bewertung der Kühlhauskälteanlagen übernommen. Der Energieeffizienzgrad ist eine Kennzahl, die eine Relation von bisher bekanntem Coefficient of Performance (COP) und Carnotwirkungsgrad (COPCarnot) bei Nutz- und Umgebungstemperatur darstellt.

Mit

und

Die Unterteilung in Einzel-Effizienzgrade für die Kälteerzeugung, für den Wärmetransport sowie für den Fluidtransport zu ex = c ∙ WT ∙ Fluid

(4)

ermöglicht ■ eine differenzierte Effizienzbewertung

für Kälteerzeugung, für Wärmetransport und Fluidtransport von der Planungsphase bis zur Bewertung von Bestandsanlagen. ■ eine Energieeffizienz-Analyse von Kälteanlagen ■ die Vorgabe von Mindest-Effizienzwerten für die Kälteerzeugung Weitere detaillierte Informationen siehe VDMA Einheitsblatt 24 247 (Veröffentlichung 2010).

. Nutzen Kälteleistung Q0 COP = —————— = ————————————————— = —— Aufwand Antriebsleistung inkl. Nebenantriebe Pe

(1)

Nutzen T0 COPCarnot = ————————— = ——— verlustfreier Aufwand TU - TN

(2)

TN (Nutztemperatur) und TU (Umgebungstemperatur / Temperatur der Wärmesenke) sind absolute Temperaturen, z.B. steht dann für tN = 0 °C der Wert TN = 273 K. . Q0 —— Pe COP Energieeffizienzgrad ex = ———— = ———— T0 COPCarnot ———— TU - T N

ergibt sich

(3)

Dieser Energieeffizienzgrad bewertet somit die reale Kälteanlage in Bezug auf einen verlustfreien Kälteprozess bei Nutz- und Umgebungstemperatur.

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Energiekennzahlen für Kühlhäuser | Vorrangiges Ziel bei der Aufstellung einer Energiekennzahl für Kühlhäuser war, diese praxisgerecht, branchennah und für die zukünftigen Nutzer leicht anwendbar zu gestalten. Als Kennzahl für die energetische Kühlhausgesamtbetrachtung wurde der Quotient aus dem jährlichen Objektstromverbrauch bezogen auf das gesamte gekühlte Volumen des Kühlhauses gewählt, also kWhStrom ——————— m3Kühlvolumen ∙ Jahr

( 5)

Jeder Kühlhausbetreiber kann auf diesem Weg für sein Objekt eine erste eigene Einschätzung selbst vornehmen und diese Kennzahl als Bewertungsgrundlage für eine nachfolgende, individuelle Gesamtbetrachtung nutzen.

Berechnungen für eine Energiekennzahl für Kühlhäuser | Zur Ermittlung der Größenordnung der einzelnen Wärmelasten auf das Kühlhaus wurden auf Grundlage der gängigen Berechnungsmethoden die einzelnen Wärmeströme für den stationären Betriebsfall berechnet. Darüber hinaus wurden alle an einem gängigen Standardobjekt installierten, elektrischen Verbraucher erfasst. Um dem erwarteten Einfluss der Objektgröße Rechnung zu tragen, wurden diese Berechnungen für elf unterschiedliche Kühlhausgrößen und -varianten durchgeführt. Um bei der Kennzahlermittlung eine für Betreiber nachvollziehbare Größenordnung zu bekommen, wurde aus der nachfolgenden Tabelle 1 das Objekt Nr. 7, ein mittelgroßes Tiefkühlhaus mit 72 000 m³ Kühlvolumen, ausgewählt. Bei der Berechnung wurde für jede einzelne Position berücksichtigt, welchen gesamten

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TECHNIK

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Kühlhäuser

Abbildung 3: Darstellung des spezifischen Energiebedarfs von 11 Kühlhäusern unterschiedlicher Größe und Gestaltung

Abbildung 4: Gegenüberstellung der Energiebedarfsberechnungen für die 11 ausgewählten Kühlhäuser mit den gemittelten, gemessenen Stromjahresverbräuchen deutscher bzw. europäischer Tiefkühlhäuser

spezifischen elektrischen Energiebedarf [in kWh/(m³ ∙ a)] sie insgesamt generiert.

Betrieb des Objektes bei sehr geringem Warenumschlag

Darin ist also enthalten

Gründe: ■ Standardbeleuchtung mit 100 Lux für reine Lagertätigkeit bei 1-Schichtbetrieb (WL, EV), ■ eindringende Warmluft durch kumulierte Türöffnungszeiten von 1 Std/Tür und Tag (WL), ■ elektrische Abtauzusatzheizung (WL, EV)

■ der Energiebedarf, den die Kälteanlage zur

Kompensation der ermittelten Wärmelast WL benötigt, sowie ■ der elektrische Bedarf EV (sofern vorhanden), den die elektrische Wärmequelle hat (z. B. Beleuchtung, Begleitheizung). Für einen besseren Praxisbezug wurden die einzelnen Wärmelasten und Energieverbraucher dann wie folgt zu einzelnen Energiebedarfs-„Paketen“ gruppiert:

Paket 1: „Basis“ Energiebedarf des Objektes inkl. funktionserhaltender Wärmelasten, jedoch ohne Hallenbeleuchtung, ohne Warenbelegung, ohne Umschlag ■ Nur Kühlung des Objektes auf -22 °C +/-

■ ■ ■ ■ ■

2 K unter Berücksichtigung von Transmissionswärmelast für Wände, Boden, Kühlhausdecke,Türen zwischen Kühlraum und Umgebung (WL), elektrische Bodenheizung vor Türen (WL, EV), Sicherheitsbeleuchtung (WL, EV), Begleitheizung der Druckausgleichklappen (WL, EV), Stützenheizung (WL, EV), elektrische Unterfrierschutzheizung (EV), Tauwasserbegleitheizung (EV)

Gesamt:

25 – 35 kWh/(m² ∙ a)

Gesamt:

5 – 10 kWh/(m² ∙ a)

Paket 3: „Hoher Umschlag“ Zusätzlicher Energiemehrbedarf zu Paket 2 für den Betrieb des Objektes bei sehr großem Warenumschlag Gründe: ■ Verstärkte Beleuchtung mit 200 Lux für Kommissioniertätigkeit (WL, EV), ■ 3-Schichtbetrieb (Spedition) mit sehr hohem Umschlag (WL, EV), ■ höhere kumulierte Türöffnungszeiten von 5 Std/Tür und Tag (WL), ■ wesentlich erhöhter Kühlbedarf (WL, EV) Gesamt:

20 – 35 kWh/(m² ∙ a)

Paket 4: „Besonders niedrige Kühlraumtemperatur von -27 °C“ Zusätzlicher Energiebedarf für den Betrieb des Objektes bei niedrigeren Kühlraumtemperaturen

Zusätzlicher Energiemehrbedarf für den

Gründe: ■ Größere Transmissionswärmelast (WL), ■ thermodynamisch bedingt niedrigere Anlageneffizienz (EV),

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Paket 2: „Geringer Umschlag“

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■ erhöhter Energiebedarf aller im Kühlraum

installierten elektrischen Begleitheizungen (WL, EV), ■ Warentemperatur dann meist höher als die Kühlraumtemperatur (WL) Gesamt:

7 kWh/(m² ∙ a)

Paket 5: „Dienstleistung Gefrieren von 6500 Tonnen Ware/Jahr“ Zusätzlicher Energiebedarf durch den Betrieb eines Frosters; zur einfacheren Vergleichbarkeit umgelegt auf das Kühlhausvolumen. Berücksichtigter Energiemehrbedarf der Kälteanlage (WL, EV) Gesamt:

10 kWh/(m² ∙ a)

Paket 6: „Abweichung von der optimalen Objektnutzung durch Personal, Logistik bzw. wegen Objektmängeln“ Gründe: ■ Zusätzlicher elektrischer Energiebedarf oder Kältebedarf wegen falscher Nutzung oder bautechnischer Mängel wie z. B.Türundichtigkeiten (WL), ■ Fehlfunktionen elektrischer Verbraucher (WL, EV), ■ verspätete Schadensbeseitigung (WL, EV) Gesamt:

3 – 8 kWh/(m² ∙ a)

Unter Berücksichtigung der o. g. Faktoren kann für das ausgewählte Kühlhaus mit der Größe von 72 000 m³ gekühltem Volumen je nach Warenumschlag, gewünschter Raumtemperatur (ohne Frosten) ein

Kühlhäuser

Variante

1

2

3

4

5

6

7

8

9

60

80

100

120

40

50

60

80

10

12

12

10 000

24 000

48 000

0,37

0,28

0,23

|

TECHNIK

10

11

150

200

100

90

100

50

14

14

14

30

72 000

134 400

189 000

280 000

150 000

0,22

0,18

0,18

0,17

0,13

Länge

[m]

20

30

40

50

Breite

[m]

8

10

15

25

Innenhöhe

[m]

5

6

8

8

Gekühltes Volumen

[m3]

800

1800

4800

Oberfl.-VolumenVerhältnis

[-]

0,75

0,60

0,43

Anzahl Tore

[-]

1

2

2

3

3

6

10

14

18

27

10

Pal.-Stellplätze

[-]

100

250

600

1400

3500

7000

12 000

22 400

31 500

43 000

37 500

|

Tabelle 1: Wesentliche Kenngrößen der untersuchten Kühlhäuser

durchschnittlicher Energieverbrauch von ca. 65 kWh/(m³ ∙ a) ermittelt werden. Abhängig vom Einzelfall oder der Tätigkeiten am Kühlhaus kann diese Kennzahl in ihrer Größe nach oben oder unten abweichen. Welche Größenordnung die Energiekennzahl für die anderen untersuchten Kühlhäuser einnimmt, zeigt Abbildung 3. Hierbei ist gut zu erkennen, dass die Objektgröße einen sehr starken Einfluss auf den spezifi schen Energieverbrauch des Kühlhauses hat, also je größer das Objekt ist, desto energetisch besser kann es sein. Gründe: ■ Bereich Kälteanlage: Die energetische Effizienz der Kälteanlage wird bei vergleichbarer Konzeption um so besser, je größer sie ist (siehe auch VDMA-Einheitsblatt 24 247) ■ Oberflächen-Volumenverhältnis: Die durch Transmission bedingte Wärmelast wird, bezogen auf das Kühlraumvolumen, umso geringer, je größer der Kühlraum ist. ■ Bereich umschlagsbedingte Wärmelast: Die erhebliche Wärmelast durch beim Warenumschlag geöffnete Kühlhaustüren verteilt sich bei großen Objekten auf ein größeres Volumen und ergibt somit bei großen Kühlhallen eine geringere spezifische Belastung.

Ein weiterer, wichtiger Einflussfaktor ist der Umfang des Warenumschlags in Verbindung mit der im Kühlraum verrichteten Tätigkeit. So bringt ein starker Warenumschlag bei Mehrschichtbetrieb in Verbindung mit Logistikdienstleistungen, die eine hohe Beleuchtungsstärke erfordern, einen erheblichen Energiemehrbedarf mit sich, der die Transmissionswärmelast erheblich übersteigen kann.

Vergleich der Berechnungen mit dokumentierten Verbrauchsdaten | Die vorliegenden Berechnungsergebnisse wurden zuerst mit detaillierten Energiebedarfsmessungen mehrerer Kühlhäusern unterschiedlicher Größe verglichen. Hier war auch bei differenzierter Betrachtung eine gute Übereinstimmung festzustellen. Darüber hinaus wurden die Berechnungsergebnisse mit dem elektrischen Jahresenergiebedarf von über 100 deutschen und europäischen Kühlhäusern, die dem VDKL vorlagen, gegenübergestellt. Aus Gründen des Datenschutzes sowie wegen der Rücksichtnahme auf die Wettbewerbssituation der Kühlhausunternehmen untereinander wurden die Messwerte gemittelt und in drei Größenordnungen gruppiert, so für ■ kleine Kühlhäuser mit einem Kühlvolumen < 10 000 m³ ■ mittlere Kühlhäuser mit einem Kühlvolumen von 10 000 m³ bis 60 000 m³ ■ große Kühlhäuser mit einem Kühlvolumen > 60 000 m³.

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Auch hier ist eine gute Übereinstimmung feststellbar, wie man in der Abbildung 4 gut sehen kann.

Fazit | Der vorgestellte VDKL-Leitfaden für Kühlhäuser zeigt auf, dass die Verbesserung der energetischen Effi zienz bei Tiefkühlhäusern bei der Minimierung aller auf das Objekt einwirkenden Wärmelasten und Wärmeströme beginnt. Erst im zweiten Schritt gilt es, die Kälteanlage auf den dann noch vorhandenen Kältebedarf unter Berücksichtigung der Anforderungen des jeweiligen Nutzungsprofils energetisch zu optimieren. Die hierzu gängigen Möglichkeiten sind in der Fachliteratur beschrieben und in der Fachbranche weitestgehend bekannt, müssen jedoch auch umgesetzt werden. Spezielles Augenmerk ist auch auf die Effizienz der Kälteanlage im Teillastbetrieb zu legen, in dem die Anlagen in der Regel zu über 80 % der Betriebszeit laufen. Der Anwender ist nun auf Grundlage der im Leitfaden festgelegten spezifischen Energiekennzahl für Kühlhäuser in der Lage selbst zu ermitteln, wo sein untersuchtes Objekt im Vergleich zum Durchschnitt aller vergleichbaren Kühlhäuser liegt. Mit Hilfe der detaillierten Empfehlungen im Leitfaden kann er dann gezielt praxisorientierte Maßnahmen einleiten, die eine Reduzierung des Energiebedarfs seines Kühlhauses ermöglichen.

Kälte Klima Aktuell Großkälte

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TECHNIK

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Interview

Umstrukturierung bringt Vorteile Interview mit Dr. Hugo Blaum, GEA Refrigeration Technologies Christoph Brauneis, Gütersloh

Zum Jahresbeginn hat sich die Konzernstruktur der GEA Group merklich verändert – Geschäftsbereiche wurden zusammengelegt, das Personalkarussell drehte sich. Künftig gibt es statt neun Divisionen nur noch fünf Segmente. Eines heißt „Refrigeration Technologies“ (Kältetechnik) und wird seit 1. Februar 2010 von Dr. Hugo Blaum geleitet. Er erläutert im Gespräch mit der KKA-Redaktion die Veränderungen im Konzern und die Auswirkungen für Kunden.

?

Wenn in diesen Tagen über Unternehmen berichtet wird, bei denen „Geschäftsbereiche zusammengelegt“ werden, ist das oft nur ein verbales Deckmäntelchen für ein krisenbedingtes finanzielles Streichkonzert. Was waren bei der GEA die Gründe für die Umstrukturierungen?

Dr. Hugo Blaum ist seit Jahresanfang Präsident des GEA-Segments Refrigeration Technologies

?

Herr Dr. Blaum, bitte versuchen Sie sich zuerst einmal an der Quadratur des Kreises und erläutern Sie für unsere Leser kurz, was sich bei der GEA Group seit Januar 2010 verändert hat. Dr. Blaum: Um es auf den Punkt zu bringen: Die wichtigste Änderung ist das Abbilden der Geschäfte auf fünf Segmente statt auf neun Bereiche – wir nannten sie früher Divisionen. Die Segmentierung fand im Hinblick auf die Produkte und ihre Anwendungsgebiete statt, um möglichst viele Synergien zu schaffen und den Kunden stärker in den Mittelpunkt zu rücken. Das bedeutet, dass manche Gesellschaften neu zugeordnet wurden, um den Synergieeffekt zu maximieren. Zugleich dient die Umstrukturierung dazu, Hierarchien abzubauen, Know-how zu bündeln und Kosten zu senken. Das schafft neue Freiräume für Kreativität und organisches Wachstum und kommt nicht zuletzt unseren Kunden zugute.

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

Dr. Blaum: Sicherlich geht die Krise auch an Unternehmen des GEA-Konzerns nicht spurlos vorbei, aber die Reorganisation wäre sowieso gekommen, denn es war ein ‚Krisenzeitpunkt’ gekommen. Damit spiele ich auf die ursprüngliche Bedeutung des Wortes Krise an: Das altgriechische ‚krínein’ heißt ja eher ‚Entscheidung’. Und GEA hat im Herbst 2009 Entscheidungen zur Reorganisation getroffen. Der Grund ist, dass sich die Konzernstruktur seit zwölf Jahren quasi nicht geändert hat. Zwischenzeitlich wurden Unternehmen hinzugekauft, sind gewachsen, haben sich verändert. Sie können sich vorstellen, wie viele neue Äste ein ehemals klar strukturierter Organigramm-Baum im Laufe der Jahre bekommt. Im Segment GEA Refrigeration Technologies sind relativ wenige Änderungen erfolgt, denn die frühere Division hatte ohnehin ein klar abgegrenztes Tätigkeitsfeld, das insbesondere die Branchen Eisproduktion, Lebensmittelverarbeitung und -lagerung, die Prozessindustrie sowie den Energiesektor und zum Beispiel den Fischfang adressierte. Zu den nicht industriellen Einsatzgebieten gehören unter anderem Eissportstadien.

Servicezentren rund um den Globus. Um ein paar Namen zu nennen: Aerofreeze, AWP, Geneglace, Grenco, Grasso oder Matal sind sicherlich keine Unbekannten in der Branche. Sie haben eins gemeinsam: Sie beschäftigen sich mit Kältetechnik, meist im Hinblick auf industrielle Anwendungen. Dabei ergänzen sich innerhalb unseres Segments die Entwicklungs- und Fertigungskompetenz, und dank der Vertriebs- und Serviceunternehmen sowie Contractoren ist uns auch das anwendungsorientierte Denken in Fleisch und Blut übergegangen. GEA Matal zum Beispiel hat sich darauf spezialisiert, kältetechnische Systeme an die jeweiligen Prozesse der Kunden anzupassen. Diese Lösungskompetenz und Kundennähe ist für uns sehr wichtig, denn sie hilft uns, Produkte optimal auf die Marktanforderungen abzustimmen.

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Werden die Umstrukturierungsmaßnahmen dazu führen, dass bekannte Firmennamen im Bereich der Kältetechnik bei GEA künftig vom Markt verschwinden werden? Wie sieht Ihre Markenpolitik aus?

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Welche Firmen und Aktivitäten stehen hinter dem Segment Refrigeration Technologies?

Dr. Blaum: Die Firmen aufzuzählen, nähme fast kein Ende, denn zu unserem Segment gehören Werke,Vertriebsorganisationen und

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Neue Verdichter für Wärmepumpen: Die „GEAACR“-Baureihe findet beispielsweise in der preisgekrönten CO2-Hochtemperaturwärmepumpe „thermea. HHS 1000“ Anwendung

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TECHNIK

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Foto: thermea. Energiesysteme GmbH

Interview

Die Firma thermea konnte die weltweit erste CO2-Hochtemperaturwärmepumpe mit Schraubenverdichter und einer Nennheizleistung von 1000 kW in Betrieb nehmen. Die Innovation erhielt im Dezember 2009 den ersten Preis für „Klimaschutz mit Klimatechnik“ in der Kategorie „Hocheffiziente Kälteanlagen mit halogenfreien Arbeitsmitteln“

Dr. Blaum: Die Reorganisation und die damit verbundene Präsenz in der Öffentlichkeit werden vermutlich dazu beitragen, dass die Dachmarke GEA stärker in den Vordergrund rückt. Aber GEA ist nicht alleiniges Label unserer Produkte und soll es auch nicht werden. Viele Kunden reden beispielsweise von ‚dem Grasso’ oder ‚Aerofreeze’, und so soll es bleiben. Diese Unternehmen stehen für eine Tradition und ihre Namen verleihen unseren Produkten Profil.

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Reden wir eigentlich nur über firmeninterne Abläufe oder haben die Maßnahmen auch Auswirkungen auf die Geschäftsabläufe mit ihren Kunden? Was wird sich hier ändern? Dr. Blaum: Ich bin mir sicher, dass die neue Organisation nicht nur für uns, sondern auch für unsere Kunden Vorteile bringt. Damit meine ich weniger Synergien in klassischen Querschnittsfunktionen wie EDV oder Buchhaltung, sondern vielmehr die Gemeinsamkeiten auf Entwicklungs- und Vertriebsseite. Forschung und Entwicklung können künftig noch pointierter erfolgen, Ziel ist ein standortübergreifendes Engineering mit höchster Effizienz. So können Experten aus verschiedenen Bereichen ihr Wissen ergänzen und wir vermeiden, dass an unterschiedlichen Stellen die gleiche Entwicklungsarbeit parallel abläuft. Dadurch müssen wir Neues nicht zweimal erfinden. Lieber machen wir es einmal, aber aufgrund der Synergien schnell, gründlich und marktgerecht. Beim Vertrieb und Service lassen sich ebenfalls Gemeinsamkeiten nutzen. Denkbar ist, dass manche Kunden nur eine unserer Marken kennen, die Produkte der Schwesterfirmen

Nicht nur mehr Effizienz, sondern auch geringere Lebenszykluskosten standen bei der Entwicklung der Ammoniak-Kompressoren „Grasso V“ im Vordergrund. Zunächst kommen 4- und 6-Zylinder, dann weitere einstufige Maschinen auf den Markt. Voraussichtlich im kommenden Jahr sollen zweistufige Kompressoren die Serie komplettieren

aber nicht. Wenn wir hier die anderen Produktfelder bekannt machen und die Bandbreite des Portfolios präsentieren, können wir vielleicht noch mehr anbieten, aus einer Hand. Der Kunde hätte den Vorteil, dass er für seine Kältetechnik nur einen Ansprechpartner hat, und zwar für Beratung, Konzeption, Umsetzung und Service. Und er erhält eine perfekt aufeinander abgestimmte Gesamtlösung.

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Wagen Sie doch bitte zum Schluss einmal einen Ausblick ins Jahr 2015. Welche Veränderungen kommen auf den Kältetechnikmarkt im Allgemeinen zu und welche Entwicklung erhoffen Sie sich für dieses Segment innerhalb der GEA Group? Dr. Blaum: Zweifellos werden die Anforderungen an Effizienz und Umweltschutz steigen. Daher arbeiten wir intensiv an besseren Maschinen und dem Einsatz optimaler Kältemittel. Aber die Technik muss bezahlbar bleiben. Klima- oder Umweltschutz, der nicht finanzierbar ist, hat keine Chance. Wir behalten deswegen die Lebenszykluskosten im Auge – ein Gedanke, den Sie von mir aus den GEA Lufttechnik-Zeiten kennen. Ich möchte Ihnen ein Beispiel geben: Viele der heute verwendeten Kältemittel sind – auch wenn sie heute deutlich umweltfreundlicher sind als vor Jahrzehnten – nicht frei von Risiken. Konventionelles Kältemittel hat ein Treibhauspotential und kann entweichen. GEA Grasso setzt auf klimafreundliche natürliche Kältemittel wie Ammoniak und CO2 und arbeitet an immer effizienteren Produkten. Das hilft den Kunden und der Umwelt. Auf der Chillventa 2008 in Nürnberg ha-

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ben wir die Kompressorserie „Grasso V“ angekündigt, die Schritt für Schritt im Markt eingeführt wird. Sie sparen gegenüber den Modellen der Serie „Grasso 12“ bzw. „Grasso 12 E“ etwa 2 bis 6 % Energie. Bei der Entwicklung der „V-Serie“ haben wir darauf geachtet, dass wir sie zu einem angemessenen Preis anbieten können; außerdem haben wir den Ölverbrauch halbiert sowie großzügigere Wartungsintervalle realisiert. Zu verdanken ist das u.a. der Reduktion der Bauteile, der geringen thermischen Belastung und dem internetbasierten Monitoring, das die Zahl der Starts und die Betriebszustände registriert und zustandsorientierte Serviceintervalle erlaubt. Ein anderes Beispiel für den technischen Fortschritt sind unsere neuen Schraubenverdichter, die den energieeffizienten Einsatz von Kohlendioxid in Wärmepumpen ermöglichen. Worüber ich gerade geredet habe, ist jedoch eine normale Weiterentwicklung, die durch Marktanforderungen, Umweltauflagen und unsere unternehmerische Verantwortung motiviert ist.Als Unternehmen sind wir aber nicht nur unseren Mitarbeitern, Gesellschaftern und Aktionären gegenüber verpflichtet, sondern allen Menschen. Eine Idee von uns zielt darauf ab, Menschen in trockenen Regionen zu helfen, indem ein energieautarkes System Trinkwasser gewinnt: Das technische Auskondensieren von Luftfeuchtigkeit könnte preiswerter sein als der Transport von Trinkwasser oder die Entsalzung von Meerwasser. Dazu müssen Energieerzeugung und Kältetechnik aufeinander abgestimmt werden. Doch noch ist das nur ein Gedanke. Wenn wir soweit sind, werden wir unseren Ansatz näher erläutern.

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TECHNIK

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Adiabate Kühlung

Gesteigerter Wohlfühlfaktor Kühlsystem bei schwäbischem Werkzeughersteller Gerhard Huber, Colt International GmbH, Kleve

Der schwäbische Hersteller von Präzisionswerkzeugen Hommel+Keller wollte, dass sich die Mitarbeiter in der Produktion wohl fühlen und suchte nach einem geeigneten Kühlsystem. Installiert wurde eine adiabatische Kühlanlage. Die Folge: Gestiegener Wohlfühlfaktor und gleichzeitig gesunkene Betriebskosten.

Die Lüftungseinheiten wurden in ein bereits bestehendes Oberlichtband integriert

Das Wohlgefühl eines Menschen kann man messen. Gemäß der „Behaglichkeitsnorm“ genannten ISO 7730 lässt es sich maßgeblich am thermischen Gleichgewicht des menschlichen Köpers festmachen. Dieses Gleichgewicht ist von der jeweiligen körperlichen Tätigkeit abhängig, von der Bekleidung und naturgemäß von den Parametern des Umgebungsklimas, also der Lufttemperatur, der mittleren Strahlungstemperatur, der Luftfeuchte und der Luftgeschwindigkeit. Mit Hilfe dieser Parameter wird der „Prozentsatz Unzufriedener“, kurz PPD berechnet.

Weniger unzufriedene Mitarbeiter | In der Produktionshalle der Firma Hommel+Keller – Teil der Hommel+Keller-Unternehmensgruppe – mit Sitz in Aldingen hat sich die Bilanz in Sachen Wohlfühlfaktor seit Jahresende 2008 erheblich verbessert. Der PPD reduzierte sich nämlich von 98 auf 21 %. Verantwortlich für diese enorme Verbesserung der Aufenthaltsbedingungen in der Produktion ist die Entscheidung der Geschäftsführung für ein adiabatisches Kühlsystem aus dem Hause Colt International (www.colt-info.de). Raumtemperaturen von 35 bis 40 °C waren bis Mitte

Die Metallverarbeitung erzeugt erhebliche Wärme

2008 keine Seltenheit in der Produktionshalle. Die Firma ist spezialisiert auf die Herstellung von Präzisionswerkzeugen. Im Werk Aldingen wird in zwei Schichten produziert, hier wird gedreht, gefräst, geschliffen – diese Metallverarbeitungsvorgänge erzeugen allesamt erhebliche Wärme, was sich wiederum auf das Raumklima im Produktionsbereich auswirkte. Die Fertigungshalle war ursprünglich als Lager angelegt – die Lüftung wurde deshalb überwiegend über Oberlichtklappen bewältigt. Die Sonne sorgte insbesondere durch ungehemmte Einstrahlung durch die Verglasung an der östlichen Gebäudeseite und durch die Oberlichter für Überhitzungserscheinungen. Insgesamt kein haltbarer Zu-

„CoolStream“-Systemeigenschaften im Überblick ■ Korrosionsbeständiges Aluminiumgehäuse ■ Hohe Kühlwirkung und hoher adiabatischer Befeuchtungswirkungsgrad von bis zu 90 % ■ Regelbare Ventilatorengeschwindigkeit

Niedrige Betriebskosten: ca. 1 kW Strom und 0,055 m³/h Wasser für 10 000 m³/h gekühlte Luft (Kühlung und Lufttransport) Zertifiziert nach VDI 6022 Digitales Steuerungssystem mit Master-Slave-Betrieb Hygienischer Betrieb durch automatisches Wassermanagement ■ Alle Bauteile inklusive dem Steuerungskasten von außen zugänglich ■ Fernbedienung für bis zu 16 Geräte, Anbindung an Gebäudeleitsysteme möglich (ModBus). ■ ■ ■ ■ ■

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Adiabate Kühlung

gelingt es seitdem, die Raumtemperatur im Innern der Produktionshalle bei Hommel+Keller (Messhöhe 2 m)

Einzigartig. Dreifach sicher. Aktiver antimikrobieller Schutz · 10 Jahre System-Garantie · Euroklasse B/BL-s3, d0

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Stabile Innenraumtemperaturen | Mit dem Kühlsystem

integrierter Hygiene-Schutz

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Der erste Schritt war eine detaillierte Messung des klimatischen Ist-Zustandes in der ca. 1430 m2 großen Halle.Als Lösung schlug man Hommel+Keller ein adiabatisches Kühlsystem mit Beund Entlüftung vor. Herzstück dieses Systems ist der „CoolStream“. Dieses natürliche Kühlsystem funktioniert auf der Basis adiabatischer Verdunstung. Dabei wird die Luft durch Verdunsten von Wasser gekühlt, wobei die für die Verdunstung benötigte Energie der Luft entzogen wird. Die Lufttemperatur sinkt und bewirkt den Kühleffekt. Je höher die Außentemperatur, umso effektiver ist diese Art der Kühlung. Auf dem Dach der Produktionshalle wurden vier „CoolStream“-Einheiten installiert.Weil eine adiabatische Kühlung nur in Verbindung mit Luftabfuhr funktioniert, sind die „CoolStream“Einheiten mit vier Vertikalstrom-Dachentlüftern vom Typ Colt „Typhoon“ gekoppelt. Die Lüftungseinheiten wurden in ein bauseits bereits vorhandenes Oberlichtband integriert. Die Kühlgeräteeinheiten verfügen über langsam drehende, sehr leise Axialventilatoren. Außenluft wird im „CoolStream“ durch das Desorptionsmedium (150 mm tief) geleitet, welches in einen Wasserkreislauf eingebunden ist. Aus der Zufuhr abgekühlter Luft und gleichzeitiger Abführung von Wärmeenergie resultiert eine angenehme Temperatur. Die automatische Steuerung sorgt für ein sicheres Wassermanagement: kein Bakterienwachstum, keine Verkalkung. Aluminiumlamellen schützen vor Sonnenstrahlung und Wettereinflüssen.

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krobieller

Nur das Beste für unsere Kunden: Ein Isoliersystem, das dauerhafte Beständigkeit, sicheres Brandverhalten und überwachte technische Eigenschaften bietet. Ein Isoliersystem, das durch ein ausgebildetes Team perfekt installiert wird und auf das wir 10 Jahre System-Garantie* gewähren. AF/ArmaÀex. Jetzt mit Microban für aktiven Schutz gegen Bakterien und Schimmelpilzbefall und für eine verbesserte Raumluftqualität. * Es gelten die Bedingungen der ArmaÀex System-Garantie.

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Diese positive Bilanz fügt sich bestens in die Nachhaltigkeitsstrategie des Unternehmens ein. Erst im August 2008 hatte sich Hommel+Keller dem regionalen Netzwerk „EnBW Netzwerk Energieeffizienz DonauAlb“ angeschlossen, welches sich für eine Steigerung der Energieeffizienz stark macht. Ziel von Hommel+Keller ist es, die jährlich verursachten CO2-Emissionen um rund 755 t zu senken und die Energiebilanz um rund 20 % zu optimieren. Das neue Kühl- und Lüftungssystem ist ein Beitrag dazu.

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Adiabatisches Kühlsystem |

stabil auf bis zu 26 °C zu halten. Gleichzeitig reguliert die automatische Steuerung der Anlage die relative Luftfeuchtigkeit. Das ist für den metallverarbeitenden Betrieb besonders wichtig, denn so wird eine Überfeuchtung der blanken Metalloberflächen ausgeschlossen, die Gefahr von Rost gebannt. Ein besonderer Vorteil des adiabatischen Kühlsystems ist seine Kosteneffizienz. Colt stellte für das Projekt eine Vergleichsrechnung an und fand heraus, dass das adiabatische Kühlsystem im Vergleich zu einem Kühlsystem mit Kältekompressionsaggregat nur etwa ein Viertel der Energiekosten verursacht.

TECHNIK

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stand, weder für das Wohlbefinden der Mitarbeiter noch für die Energiebilanz des Gebäudes, so befand die Geschäftsführung bei Hommel+Keller und ließ sich von Colt ein effektives Kühlsystem konzipieren. Die Zufriedenheit der Mitarbeiter sollte sich damit erhöhen, und die Energiekosten sollten gesenkt werden.

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TECHNIK

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Lüftung

Textiler Luftkanal in der Fertigung einer Großbäckerei

Gewebe verhindert Zugluft Klimatisierung mit textilem Lüftungssystem Airtex GmbH, Kerken-Nieukerk

Ob heiß oder kalt, kühl oder warm, feucht oder stickig: Das menschliche Empfinden des Klimas, insbesondere am Arbeitsplatz, ist maßgeblich für unsere Leistungsfähigkeit verantwortlich. Wissenschaftliche Testreihen haben gezeigt, dass Menschen, die bei Raumtemperaturen von ca. 20 °C einer leichten Tätigkeit nachgehen, bereits eine Luftgeschwindigkeit von über 0,2 m pro Sekunde als unangenehm empfinden (Arbeitsstättenrichtlinie). Eine nicht minder bedeutende Rolle spielen die klimatischen Bedingungen beispielsweise im Bereich der Lebensmittelindustrie.

Herrscht in Produktions-, Lager- und Verkaufsräumen nicht an jeder Stelle die gleiche Temperatur, können Lebensmittel verderben. Konventionelle Klimaanlagen arbeiten oft mit Lüftungskanälen aus Metall. Solche Kanäle sind jedoch als gute Wärmeleiter anfällig für Unterschreitungen des Taupunktes und Feuchtigkeitsniederschlag. Ihre Reinigung kann Schwierigkeiten mit sich bringen, da sie nur schwer zugänglich sind. Die Folge mangelnder Reinigung: Luftverunreinigungen und Bakterien können zu gesundheitsgefährdenden Schadstoffquellen werden. Hinzu kommt die mögliche Belastung der Mitarbeiter durch unangenehme Zugluft.

gegen beruht auf dem Verdrängungsprinzip: Bei einem Textilkanal wird die gesamte Oberfläche als Luftauslass genutzt. Luft strömt mit niedriger Geschwindigkeit ein und bläst den Textilschlauch auf. Durch den entstehenden

Druck wird die Luft gleichmäßig durch das Gewebe gedrückt und sanft im Raum verteilt. Airtex GmbH (www.airtex.de), ein Spezialist für Klimatechnik-Produkte, bietet mit textilen Luftverteilungssystemen maßgeschnei-

verteilung mit textilen Lüftungssystemen hin-

Textile Luftkanäle für Produktionsbereich in Frischfleisch verarbeitender Industrie

Textiler Luftkanal zur Kühlung von Backgut in einer Großbäckerei

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Textile Lüftungssysteme | Die Luft-

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Lüftung

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TECHNIK

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Welche Vorteile bieten textile Luftkanäle gegenüber Metallkanälen? ■ Auch große Luftmengen (über 50 000 m³

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Wenn Bakterien in direkten Kontakt mit dem Textil kommen, werden sie durch die Silberionen geschädigt, so dass die Vermehrung verhindert wird

derte Lösungen für alle Arbeitsstätten und Räume mit besonders hohen Anforderungen an die Luftreinheit und sorgt dabei für ein angenehmes Raumklima.

Material entscheidend | Für die Funktionseigenschaften, die Lebensdauer und die Optik der textilen Luftverteilungskanäle ist die Wahl des richtigen Materials entscheidend: Die neueste Generation der Textilkanäle besteht aus „Trevira CS Bioactive“-Gewebe. Airtex nutzt als Anbieter von textilen Luftverteilsystemen die Kombination der schwer entflammbaren und antimikrobiellen Eigenschaften von „Trevira“-Fasern für den Bereich der Klimatechnik. Das „Airtex Bioactive“-Gewebe ist zusätzlich antistatisch und nicht absorbierend: Es hat sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand eine sehr gute Abriebfestigkeit. Zugleich wirkt es wie ein hocheffizienter Filter: Durch seine spezielle textile Oberfläche hält es Schmutzpartikel, Pilze und Bakterien zurück. Dabei ist „Airtex Bioactive“ dauerhaft beständig, auch nach häufigem Waschen werden die antimikrobiellen und flammhemmenden Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Die Textilkanäle erreichen eine Lebendauer von 10 bis 12 Jahre. Durch sein eingebautes Sicherheitskonzept ist „Airtex Bioactive“ für den Einsatz in Bereichen mit hohen hygienischen Anforderungen geeignet, wie z.B. in der Lebensmittel- oder Elektronikindustrie, in Laboren und Krankenhäusern, Produktionshallen, Kühlhäusern und Supermärkten. Aber auch bei der Transportkühlung, in Bü-

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rohäusern, Hotels, Diskotheken, Theatern und Wohngebäuden kommen die Textilkanäle zum Einsatz. Dabei sind jedoch die jeweiligen Bestimmungen zu beachten – in den USA gelten andere gesetzliche Bestimmungen für die Vermarktung von antimikrobiellen Produkten als in Europa.

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Silberwirkstoff im Gewebe | Textilien aus „Trevira CS Bioactive“ erfüllen die Anforderungen an vorbeugenden Brandschutz und eine erhöhte Hygiene gleichermaßen: Bei dieser Faser wird die flammhemmende Eigenschaft um eine antimikrobielle Zusatzfunktion ergänzt: Ein auf Silber basierender Wirkstoff ist fest im Faserpolymer verankert. Dieses Additiv wirkt permanent antimikrobiell und wird weder durch häufiges Waschen noch durch Gebrauch beeinträchtigt. Die Wirkung entsteht dabei auf der Faseroberfläche; der Wirkstoff migriert nicht in die Umgebung.

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pro Stunde) werden absolut zugfrei und gleichmäßig in Arbeitsräumen aller Art verteilt. Luftgeschwindigkeiten von unter 0,2 m pro Sekunde schaffen ein behagliches Raumklima für die Mitarbeiter. Textile Luftkanäle erlauben es, mit wesentlich größeren Temperaturdifferenzen zu arbeiten. In der gleichen Zeit wie konventionelle Ausblassysteme können sie erheblich mehr Kälte oder Wärme durchsetzen. Gewünschte Raumtemperaturen werden schneller erreicht als mit herkömmlichen Ausblassystemen: kurze Laufzeiten von Venti la toren ermöglichen hohe Energieeinsparungen. Die textilen Kanäle „Airtex Trevira CS Bioactive“ funktionieren geräuschlos und wirken wegen ihrer schallabsorbierenden Eigenschaften zusätzlich als Lärmdämpfer. Textile Luftkanäle lassen sich leicht pflegen: Sie sind schnell zu montieren und demontieren und bei 30 °C maschinenwaschbar. Durch geringes Gewicht und Volumen können Transport- und Lagerkosten auf ein Minimum reduziert werden. Farben- und Formkombinationen sorgen für optische Bereicherung.

Alle Airtex-Gewebe sind nach DIN 24 185 geprüft und tragen das TÜV-Gütesiegel. Bereits mit der Markteinführung des Systems „Bioactive“ 2006 hat das Unternehmen die Leistungsfähigkeit der „Trevira“-Spezialfasern bewiesen.

Jetzt schon die Termine der nächsten Ausgabe vormerken! KKA 3/2010 erscheint am: Anzeigenschlusstermin ist am:

07.06.2010 18.05.2010

Nähere Informationen zu den geplanten Themen finden Sie unter www.bauverlag-media.de oder www.kka-online.info. Ihre Ansprechpartnerin in der Anzeigenabteilung: Ariane Ewers, Tel.: 05241 / 805308 E-Mail: [email protected]

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TECHNIK

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Geothermie

Rationelles-Regeneratives-System Wärme- und Kälteversorgung mittels Geothermie Dr. Gernot Weber, Energie- und Gebäudetechnik, Kleinostheim

Regenerative Energiequellen erlangen immer stärkere Bedeutung. Unter diesen galt die geothermische Energie lange Zeit als exotisch, weil sie nur in wenigen, besonders geeigneten geologischen Gegenden sinnvoll nutzbar erschien. Diese Situation hat sich in den letzen Jahren grundlegend geändert [1].

Für die häufig praktische Anwendung steht die „Flache Geothermie“ im Vordergund. Dabei wird entweder Wärme in die Erde

eingespeist (Rückkühlung) als „Freie Kühlung“ für die Bauteilkühlung (u. a. Kühldecke, Kühlboden u. ä.) oder es wird der Erde

Wärme für einen Wärmepumpenbetrieb entzogen. Dafür werden ausschließlich geschlossene Systeme (Sonden) verschiedener

Funktion: 19° C

125 §

100 § 16° C

Lufterhitzer RLT-Anlagen 80.000 m3/h - 300 kW

Boiler 3 auf Vorrat gehalten WP als KM läd Boiler 2 Rückkühlung über Hybridkühler (Ventil 2) Boiler 1 für die Flächenkühlung Boiler 2 für die RLT + Entfeuchtung Boilerkapazität ca. 15 min.

100 §

125 §

h WRG = 70 %

In der Übergangszeit wird v.g. kombiniert.

5.000 l 8°C 1,75 m § II= 2 m

Dt - 40/30° C

5.000 l 40°C 1,75 m § II= 2 m 100 §

100 §

100 §

3.500 l 17,5°C 1,5 m § II= 2 m

100 §

M

100 §

3

100 §

2

80 §

1

35/30° C

Im Sommer: (+32°C)

Ventil 1 läd Boiler 1 über die Geothermie bzw. die WP Boiler 3 über die Boilerfühler Boilerkapazität ca. 15 min.

80 §

Im Winter: (-15°C)

100 §

50 kW el

Kälteverteiler

80 §

40° C 100 §

Kühlwasserverteiler

80 §

Manometer

Option

Kondensator . Q0 ca. 200 kW

13° C freie Kühlung

. S Q. H S Q. 0 S Q0

M

100 §

M

Erdsonden ca. 100 m 60 Stück. a' 5 kW Q = 300 kW

Option - Luftgekühlt Kältemaschine - Maschinenkühlung

100§

Hydraulisches Wärme- und Kälteschema

Kälte Klima Aktuell Großkälte

Prozess-Kühlung Q0 ca. 100 kW

ca. 400 kW ca. 300 kW (Geothermie) ca. 300 kW (WP/ KM)

WP = Wärmepumpe KM = Kältemaschine

300 kW

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Hybrid-Rückkühler im Sommer 400 kW

Motorklappe Absperrklappe Pumpe

100§

AG

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M

M

50 kW el

8° C WP-Betr. 18° C freie Kühlung

Regel- bzw. Umschaltventil

M

Luftkühlung RLT-Anlagen 60.000 m3/h - 300 kW

Verdampfer . Q0 ca. 150 kW

80 §

Heizungsverteiler Legende:

M

13° C 8° C

30° C 100 §

80 §

80 §

Kondensator . Q0 ca. 200 kW

M

M

M

M

300 kW

Glykol

AG

AG

Verdampfer . Q0 ca. 150 kW

M

100 §

19° C

SV SV

19° C

Glykol

16° C

16° C

SV AG

ab 5° C AT Umschaltung Freie Kühlung im Winter Hybridkühler

Sicherheitsventil AG

Ausdehnungsgefäß

Geothermie

Bauformen für Tiefen bis 100 m verwendet. Diese handelsüblichen Koaxialsonden arbeiten mit einer Temperaturspreizung von ca. 5 K. Im vorliegenden Falle handelt es sich um ein kombiniertes System, d. h. „Freie Kühlung“(13/8 °C-System) für Kühlflächen- und Wärmepumpenbetrieb. Bei der Auslegung wäre die Gleichung Q =  · S · ∆m (1) als „stationäre Wärmeströmung“ als Funktion ■ der Temperaturdifferenz ∆m zwischen Sonde und dem ungestörten Gestein, ■ der Wärmeleitfähigkeit  und ■ einem Formfaktor S der Sonde ideal. Leider ist dieser stationäre Ansatz nicht möglich. Der Grund dafür ist, dass das die Sonde umgebende Gestein abgekühlt oder erwärmt wird und sich wegen der hohen Speicherkapazität erst nach einer

KW

WW

M

M

M

M M

M

M

80 §

Schacht 4

Schacht 3

Schacht 2

Schacht 1

M

Abgang 4. OG

Zwei-Leiter-System für Kombinierte Kühl- und Heizfläche Abgang 3. OG RT

R

R

Heiz-Kühlzone q0 = 115 W/m2 M

3/4''

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Erdreichtemperatur von 10 °C ergeben, so dass Wasser mit ca. 13 °C für den Wärmepumpenbetrieb bzw. für eine „Freie Bauteilkühlung“ realisierbar war. Aus dem Schema ist zu ersehen: ■ dynamisches System: RLT-Anlagen für die Frischluftversorgung und z. T. Übernahme von Kühl- und Heizlasten, ■ Statisches System: Kombinierte Heiz- und Kühldecken, sowie kombinierte Fußbodenheizung und Fußbodenkühlung, ■ Prozesskühlung mit Kühlwasser In der Produktion sind überwiegend Arbeitplätze für hochpräzise Handarbeit mit Kühllasten von bis zu 100 W/m2 (bis 1000 Lux Beleuchtung) vorhanden. Für die sensiblen Arbeitsplätze war die „stille Kühlung“ über eine Kühldecke mit Quelllüftung die beste Klimavariante. Sonstige Daten: ■ Raumkonditionen 21 °C ± 1 K, Raumfeuchte begrenzt auf max. 50 % r. F. ■ Heizlast ca. 30 bis 40 W/m2 Für die Heiz- und Kühlflächen wurde ein 2-Leiter-Umschaltsystem (change-over) gewählt. Die Entzugsleistung aus der Erde beträgt ca. 300 kW mit 60 Tiefsonden 100 m tief à 5 kW/Sonde (ca. 50 W/m Sonde). Mit der Antriebsleistung der Wärmepumpen werden ca. 400 kW der Heizleistung zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig dient die Wärmepumpe durch hydraulische Umschaltung als Kältemaschine für die Bereitstellung von Kühlwasser (8 °C) für die RLT-Anlagen und für die Maschinenkühlung. Für die Flächenkühlung wird das Geothermiewasser direkt (ohne Kältemaschine) verwendet. Die Kälte- und Wärmespeicherung wurde so dimensioniert, dass ein kontinuierlicher Berieb gewährleistet ist. Weitere technische Einzelheiten sind dem hydraulischen Wärme- und Kälteschema zu entnehmen.

novalenter Energieversorgung“ ist im Vergleich zu „konventionellen Systemen“ durch die Nutzung von Umweltenergie ökologisch und ökonomisch überlegen. Da es sich im Gestein um „instationäre“ Wärmeströmungen handelt, ist die Betriebsweise der „Aufheizund Abkühleffekte“ für das Sondenfeld hinsichtlich einer möglichen „Gesteinsregenerierung“ ideal.

(z.B. 40 m2 - Segel) 4,6 kW Heiz-Kühlzone

TECHNIK

Fazit | Das Konzept „Rationelles-Regeneratives-System“ mit „mo-

16°/20° C 35°/30° C

CO-Change Over TP-Taupunkt

16°/20° C 35°/30° C

RT

|

M

Abgang 2. OG

Literatur <

50 § (z.B. Atelier) = 30 kW Kühlung

[1] Gernot Weber, „Geothermie – Eine regenerative Wärmequelle zum Heizen oder Kühlen“, TAB 4/2007, Seite 68 und 69

Abgang 1. OG

Stillstandszeit regeneriert. Es handelt sich um „instationäre Wärmeströme“. Zur mathematischen Behandlung werden „partielle Differentialgleichungen“ benötigt. Zur Überwindung der Wärmeübergangswiderstände zwischen Gestein und Sonde wird eine Temperaturdifferenz von ca. 3 K benötigt. In der Praxis werden pro Meter Sonde ca. 50 W angesetzt (= ca. 5 kW/100 m).

Ein Anwendungsfall | Bei der Planung eines ProduktionsNeubaues für hochwertige Messinstrumente (siehe Schema) hat man sich für die Wärme- und Kälteversorgung für das nachfolgende „Rationelle-Regenerative-System“ in Verbindung mit Geothermie entschieden. Diese Lösung entsprach den ökologischen und ökonomischen Anforderungen. Die geologische Bodenuntersuchung für eine „Flache Geothermie“ mit Tiefensonden bis 100 m hatte eine mittlere

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

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TECHNIK

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Pumpen

Die Wissens- und Erlebniswelt „Klimahaus Bremerhaven 8° Ost“ lädt Besucher auf eine Reise in die Klimazonen unserer Erde entlang des 8. östlichen Längengrades ein

Klimahaus Bremerhaven 8° Ost Pumpen für jede Klimazone Klaus Teders, Wuppertal

Im Juni 2009 öffnete die Wissens- und Erlebniswelt „Klimahaus Bremerhaven 8° Ost“ im Zentrum der „Havenwelten“ ihre Pforten für die Besucher. Hier werden, aufgeteilt auf vier Ausstellungsbereiche, Daten, Fakten und Phänomene rund um das weltweite Klimageschehen und den Klimawandel präsentiert.Vor diesem auch ökologisch ambitionierten Hintergrund wurden schon bei der Errichtung des Gebäudes und bei seinem haustechnischen Konzept strenge Maßstäbe hinsichtlich der Nachhaltigkeit und der CO2-Emissionen angesetzt.

Von April 2006 bis Juni 2009 wurde für insgesamt 70 Mio. € das „Klimahaus Bremerhaven 8° Ost“ errichtet. Seine Bruttogeschossfläche beträgt 18 800 m², davon sind 11 500 m² Ausstellungsfläche. Außergewöhnlich ist vor allem die architektonische Gestaltung. Den Entwurf zum Gebäude lieferte das Büro Klumpp Architekten Stadtplaner, während die Ausführungsplanung die agn Niederberghaus & Partner GmbH übernahm. Die architektonische Planung sah einen ellipsenförmig ausgeführten Baukörper vor, der je nach Perspektive des Betrachters an einen Schiffsrumpf, eine Wolke oder einen Tropfen

erinnert. Die Innenkonstruktion aus Beton ist von einer Außenhülle aus Glas umgeben. Die Fassade umfasst 10 000 m² und besteht aus über 4700 einzeln angefertigten Glasscheiben.

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

Weltenbummel im Zeitraffer | Das Klimahaus erklärt Phänomene rund um das Wetter, das Klima und den Klimawandel für den Laien verständlich in vier Ausstellungsbereichen. Dass dies wissenschaftlich fundiert, spannend und interaktiv erfolgen kann, beweist der allein 4800 m² umfassende Bereich „Reise“. Hier werden

die Bedingungen der Klimazonen entlang des 8. östlichen Längengrades durch intelligente Klimatisierung, Beregnung oder Vereisung sowie durch typische Gerüche und Geräusche für alle Sinne erfahrbar gemacht. Los geht es von Bremerhaven zu den schwindenden Gletschern der Schweiz. Danach erschließt sich den Besuchern eine Wiese auf der italienischen Insel Sardinien aus der Insektenperspektive. Anschließend kommt man in die trockene Hitze des Niger und die feuchte Schwüle Kameruns. Dann folgt mit der Antarktis ein wahrer Kälteschock. Von dort gelangt man in die exotisch-grü-

Foto: Jan Rathke, Klimahaus Bremerhaven 8° Ost

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Pumpen

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37 kW integriert. Sie produziert nicht nur umweltfreundlichen Strom, sondern reduziert gleichzeitig die Sonneneinstrahlung in diesem Bereich auf weniger als 20 %. Die weitere Stromversorgung des Objekts wird über den Bezug von regenerativem Ökostrom sichergestellt.

Ausgezeichnetes Haustechnikkonzept | Durch die Nutzung regenerativer Energien und das perfekte Zusammenspiel aller haustechnischen Komponenten verursacht der Betrieb des Klimahauses praktisch keine CO2-Emissionen. Das wurde bereits zwei Monate nach der Eröffnung durch das Nationalkomitee der UN-Dekade gewürdigt, die dem Klimahaus den Titel des Dekadeprojekts „Bildung für nachhaltige Entwicklung (2005-2014)“ verlieh. Diese Auszeichnung honoriert das Konzept der Nachhaltigkeit, das im Klimahaus sowohl in der Ausstellung als auch in der Gebäudetechnik umgesetzt wurde. Zusätzlich wurde dem Klimahaus im September der Clean Tech Media Award, eine Art deutscher Umwelt-Oscar verliehen.

Foto: Jan Rathke, Klimahaus Bremerhaven 8° Ost

während ihres mehrstündigen Aufenthalts die geforderten Raumklimabedingungen mit einer guten Frischluftqualität gewährleistet sein. Sie entwickelten ein integrales und gewerkeübergreifendes Gesamtkonzept aus Gebäude- und Klimatechnik, das darauf abzielt, alle Gebäudeteile möglichst einfach und effizient für die Klimatisierung zu erschließen. Zuerst wurde die Gebäudenutzung eingehend analysiert, um anschließend den Energiebedarf durch geeignete Klimatisierungskonzepte zu begrenzen. Im Vergleich zu den Ausgangswerten konnte beispielsweise für die Ausstellungsbereiche „Elemente“, „Perspektiven“ und „Chancen“ sowie das Foyer der Kältebedarf um 50 % reduziert werden. Dadurch können diese Gebäudebereiche vollkommen ohne mechanische Kälteerzeugung betrieben werden. Stattdessen wird das natürliche Kühlpotential des Standorts genutzt. Bei passenden Außenbedingungen werden die zur Entrauchung notwendigen Lüftungsklappen in der Außenhaut geöffnet, so dass Frischluft direkt über die Fassade in das Gebäudeinnere strömen kann. Im Winter

TECHNIK

Foto: Jan Rathke, Klimahaus Bremerhaven 8° Ost

nen Schluchten West Samoas und durch eine faszinierende Aquarienlandschaft mit einem Saumriff aus lebenden Korallen und exotischen Fischen bis nach Alaska. Nach einem Abstecher zur Hallig Langeneß ist die Erde mit der Rückkehr nach Bremerhaven dann komplett umrundet. Die Reise, auf der auch die Bewohner der dargestellten Regionen zu Wort kommen, zeigt den großen Einfluss des Klimas auf die zunehmend fragilen Lebensbedingungen von Mensch und Tier im globalen Ökosystem und sensibilisiert die Besucher für gezielten Umwelt- und Klimaschutz. Vertiefend können die Besucher im Bereich „Elemente“ über 100 Experimente zu physikalischen und meteorologischen Gesetzmäßigkeiten durchführen. Die „Perspektiven“ setzen sie detektivisch auf die Spur des Klimawandels, seiner Konsequenzen und möglicher Lösungsansätze. Der Bereich „Chancen“ weist einen Weg zu einem klimabewussteren Leben und gibt Anregungen für eigenes initiatives Handeln. Ein Wetterstudio sowie eine umfangreiche Mediathek runden das Angebot ab.

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Eine der Stationen des Ausstellungsbereichs „Reise“ ist Sardinien. Hier kann der Besucher eine Wiese aus der Insektenperspektive erleben

Die „eisigen“ Bedingungen der Antarktis sollen den Besuchern möglichst realitätsnah vermittelt werden. Um dies zu erreichen, sind in diesem Teil der Ausstellung Boden und Wände mit Eis bedeckt und es herrscht eine Temperatur von -6 °C

Ganzheitliches Energiekonzept | Konsequenterweise stellten die Projekt-

hingegen werden die solaren Gewinne der Glasfassade genutzt, um die einströmende Frischluft vorzuwärmen und eine Wärmerückgewinnung entzieht der Abluft die noch nutzbare Wärme. Im Sommer wird die Dachverglasung durch einen innenliegenden Sonnenschutz vor zu großer Erwärmung geschützt. In das Glasdach der Plaza wurde eine Photovoltaik-Anlage mit einer Leistung von

entwickler, die Petri & Tiemann GmbH, von Anfang an höchste Ansprüche an ein nachhaltiges und möglichst CO2-neutrales Energiekonzept. Für die Planer der Transsolar Energietechnik GmbH war dies eine große Herausforderung, denn gleichzeitig musste für bis zu 5000 Besucher täglich

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Ganzjähriger „Kühlfall“ | Trotz aller erzielten Energieeinsparungen erwies sich das Klimahaus ganzjährig als „Kühlfall“. Aufgrund seiner Nutzung benötigt das Gebäude permanent Kühlenergie und übertrifft damit sogar den Heizwärmebedarf. Das zeigt sich besonders deutlich im Ausstellungsbereich „Reise“, wo Temperaturen von -6 °C bis +35 °C gefordert sind. Deshalb entschied

Kälte Klima Aktuell Großkälte

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TECHNIK

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Pumpen

Grafik: Klimahaus Bremerhaven 8° Ost, Transsolar Energietechnik GmbH

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Übersicht der verschiedenen Techniken, die zur Klimatisierung und Kühlung des Klimahauses eingesetzt werden

oder die Fußbodenkühlung im Foyer angeschlossen. Hier wurden elektronisch geregelte Trockenläuferpumpen der Baureihe „Wilo-VeroLine-IP-E“ und eine „Wilo-VeroTwin-DP-E“Doppelpumpe eingebaut. Die Pumpen dieser Baureihe passen durch einen integrierten Frequenzumformer ihre Drehzahl intelligent den wechselnden Betriebsbedingungen an. Dadurch läuft die Pumpe stets mit der Drehzahl, die dem tatsächlich benötigten Förderbedarf entspricht. Meist reicht der deutlich wirtschaftlichere Teillastbetrieb völlig aus, es sind

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Energieeinsparungen bis zu 50 % im Vergleich zu ungeregelten Pumpen möglich.

Kühlung durch Geothermie | Alternativ können diese drei Kühlkreisläufe mittels zwischengeschaltetem Wärmeübertrager auch über oberflächennahe Geothermie gespeist werden. Sie wird im Klimahaus vor allem dann genutzt, wenn keine freiliegenden Betondecken vorhanden sind und stattdessen Kühldecken eingesetzt werden. Diese besitzen kein Speichervermögen und müssen

Foto: Wilo SE

man sich, für die Kühlung des Gebäudes – wo möglich – natürliche Ressourcen und Umweltenergien einzusetzen. Bei allen hier eingesetzten Techniken sorgen insgesamt 27 Pumpen des Dortmunder Pumpenspezialisten Wilo SE (www.wilo.de) für eine zuverlässige Verteilung des jeweiligen Kühlmediums. Ein Bereich ist die Betonkernaktivierung, mit der die Speicherfähigkeit der massiven Geschossdecken zur Regulierung der Raumtemperatur genutzt wird. Durch ein Rohrsystem in den Decken, die sich während des Tages aufheizen, zirkuliert nachts kaltes Wasser, das dem Beton die Wärme entzieht und damit sowohl eine niedrigere Raumtemperatur als auch einen besseren thermischen Komfort ermöglicht. Das Kaltwasser wird, solange es die Außentemperaturen zulassen, mittels freier Kühlung über einen Kühlturm auf dem Dach des Klimahauses erzeugt. Im Primärkreis zwischen Kühlturm und Wärmeübertrager sorgt eine „Wilo-VeroLine-IPL 65/145-5,5/2“ für die Zirkulation der Kühlsole. Dabei handelt es sich um eine einstufige Trockenläufer-Kreiselpumpe in kompakter Inline-Bauform. Sie wurde für einen Volumenstrom von 53,91 m³/h bei einer Förderhöhe von 17,3 mWS ausgelegt. Hinter dem Wärmeübertrager folgt eine Verteilung mit vier Klimakaltwasserkreisläufen. Einer von ihnen dient der Betonkernaktivierung und wird von einer „Wilo-CronoLineIL 32/150-2,2/2“-Niederdruck-Kreiselpumpe versorgt. An die drei weiteren Kreisläufe sind als Verbraucher Umluftkühlgeräte, Kühldecken

In der Klimakaltwasserverteilung wurden eine „Wilo-CronoLine-IL“-Niederdruck-Kreiselpumpe sowie elektronisch geregelte Trockenläuferpumpen der Baureihe „Wilo-VeroLine-IP-E“ und eine „Wilo-VeroTwin-DP-E“-Doppelpumpe eingebaut

Pumpen

Kälteerzeugung mit Fernwärme | Ganz ohne mechanische Kälteerzeugung

auch während des Tages mit Kälte aus dem Erdreich unterhalb des Klimahauses versorgt werden. Die Nutzung der Geothermie ist möglich, weil das Tragwerk des Gebäudes mit 770 Betonpfählen 20 Meter tief im Boden verankert ist. 464 dieser Pfähle sind als Energiepfähle ausgeführt, in denen ein Wärmeträgermedium zirkuliert. Das Energiepfahlfeld leistet eine Spitzenkühlleistung von 270 kW, so dass damit neben den schon beschriebenen Kreisläufen auch die Kühldecken in den Bereichen „Elemente“ und „Perspektiven“ betrieben werden können. Im Rücklauf von den Verbrauchern zum Energiepfahlfeld wurde eine drehzahlkonstante „Wilo-CronoBloc-BL 65/140-7,5/2“-Blockpumpe eingebaut, die die Sole (Wasser mit 30 % Ethylenglykol-Anteil) umwälzt. Dabei leistet sie einen Volumenstrom von 82,8 m³/h bei einer Förderhöhe von 20,6 mWS. Die geregelten und ungeregelten Inline- und Blockpumpen von Wilo sind optimal auf die Betriebsbedingungen im Klima-Kälte-Bereich abgestimmt. So sind sie beispielsweise aufgrund einer serienmäßigen Kataphoresebeschichtung und einer zusätzlichen Lackierung doppelt vor Korrosion geschützt. Außerdem sind die Motorgehäuse serienmäßig mit Kondensatablaufbohrungen ausgestattet, über die auftretendes Kondensat gezielt abgeführt wird. Daraus ergibt sich ein wirkungsvoller Schutz des Motors. Unter dem Strich verlängert sich dadurch die Standzeit der Pumpe, zugleich verringern sich die Wartungskosten.

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TECHNIK

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lung zum Thema „Antarktis“ herrschen. Denn in der Realität beträgt die inländische Jahresdurchschnittstemperatur der Antarktis -55 °C. Das soll dem Besucher annäherungsweise vermittelt werden, wenn er diese Klimazone betritt. Hier sind Boden und Wände mit echtem Eis bedeckt, die Temperatur liegt bei -6 °C. Deshalb wurde für diesen Bereich eine Eiskälteversorgung installiert, in der eine Kaltsole mit einem Ethylenglykol-Anteil von 30 % mit einer Vorlauftemperatur von -12 °C und einer Rücklauftemperatur von -8 °C zirkuliert. Die Kälteerzeugung übernimmt ein Schraubenverdichter mit einer Kälteleistung von 80 kW, der einen 2000 l fassenden Pufferspeicher speist. Da eine Störung oder ein Ausfall unmittelbares „Tauwetter“ in der Antarktis zur Folge hätten, sind alle wesentlichen Komponenten redundant angeordnet. Dazu zählen neben dem Umluftkühler und der Kältemaschine auch die Umwälzpumpen im Verbraucherstrang. Hier wurden zwei identische „Wilo-CronoBloc-BL“-Pumpen installiert, die die Umluftkühler und die RLT-Anlage des Bereichs „Antarktis“ sowie die Kühlung der Eisexponate versorgen. Während des Betriebs fungiert eine der Pumpen als Hauptpumpe, während die zweite als Reservepumpe zur Verfügung steht, die sich nur dann zuschaltet, wenn die jeweils andere Pumpe gestört sein sollte. So wird im Falle einer Pumpenstörung das Einfrieren des betroffenen Anlagenteils sicher verhindert. Die Rückkühlung der Kältemaschinen erfolgt über Rückkühlwerke, die sich auf dem Dach des Klimahauses befinden. Die Förderung des Kühlwassers übernehmen drei „WiloCronoBloc-BL 50/140-7,5/2 S1“. Jede dieser Pumpen leistet einen Volumenstrom von 75 m³/h bei einer Förderhöhe von 23,1 mWS. Sie sind parallel geschaltet und können je nach Kühlwasserbedarf zu- oder abgeschaltet werden.

kommt das Klimahaus jedoch nicht aus, da bestimmte Bereiche der Ausstellung dauerhaft gekühlt werden müssen. Ein Teil der Kälte wird mit Fernwärme aus dem Bremerhavener Müllheizkraftwerk erzeugt, das auch den Wärmebedarf des Klimahauses abdeckt. Für die Kälteerzeugung kommen thermo-chemische Prozesse zum Einsatz. Eine Absorptionskältemaschine auf LithiumBromid-Basis erzeugt damit aus einer Heizleistung von 84 kW eine Kälteleistung von 65 kW. Sie dient der Klimakälteversorgung und speist gemeinsam mit zwei Schraubenverdichtern einen Pufferspeicher mit 3000 l Fassungsvermögen. Auch hier gewährleisten „Wilo-CronoBloc-BL“-Pumpen unterschiedlicher Leistung und Größe eine zuverlässige Versorgung des Speichers. Von dort gelangt das Kaltwasser mit einer Vorlauftemperatur von 8 °C und einer Rücklauftemperatur von 14 °C zu den Verbrauchern. Dazu zählen die Kälte- bzw. Wärmeversorgung der großen Aquarien sowie RLT-Anlagen für die Aquarientechnik, das Restaurant und Bereiche der Ausstellung. In diesem Kreislauf sind zwei elektronisch geregelte „Wilo-VeroLine-IPE“-Trockenläuferpumpen als Doppelpumpe angeordnet.

„Eisige“ Bedingungen der Antarktis | Geradezu „eisige“ Bedingungen müssen ganzjährig im Bereich der Ausstel-

Einen Teil des Kältebedarfs deckt eine mit Fernwärme betriebene Absorptionskältemaschine. Im Kreislauf zwischen der Kältemaschine und dem Pufferspeicher ist eine „Wilo-CronoBloc-BL“Pumpe angeordnet

Foto: Wilo SE

Foto: Wilo SE

Fazit | Das Klimahaus belegt eindrucksvoll,

Zur Rückkühlung der Kältemaschinen werden Rückkühlwerke eingesetzt, die sich auf dem Dach des Klimahauses befinden. Sie werden von drei „Wilo-CronoBloc-BL“-Pumpen versorgt, die bedarfsgerecht zu- oder abgeschaltet werden

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dass aktiver Klimaschutz keine leere Worthülse ist. Das gilt nicht nur für die eindrucksvolle Ausstellung, sondern auch und gerade für die hier eingesetzte Haustechnik. Durch ein vorausschauendes Planungskonzept, die Nutzung regenerativer Energien und einer am tatsächlichen Bedarf orientierten Kälte- und Klimatechnik konnten erhebliche Einsparpotentiale bei den CO2-Emissionen erschlossen werden.

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TECHNIK

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Reinigung

Bei der Reinigung werden die empfindlichen Lamellen nicht beschädigt

Der Reinigungseffekt ist deutlich sichtbar

Durch die Reinigungsgeräte werden im Vergleich zu Hochdruckreinigern wesentlich weniger Wasser und Reinigungschemikalien benötigt

Saubere Lamellen Energiekostenoptimierung und Steigerung der Kühleffizienz Dipl.-Biol. Rüdiger Schlenk, Nalco Deutschland GmbH, Frankfurt am Main

Verschmutzte Luftkühler sowie die Register in RLT-Anlagen selbst können neben hygienischen Problemen auch hohe Kosten erzeugen. Durch Ablagerungen auf den Lamellen werden mikrobiologische Vorgänge gefördert und der Wärmebzw. Kälteübergang stark eingeschränkt. Effektive Reinigungsmethoden, die die Lamellenpakete bis in den „Kern“ reinigen, sind hier eine Alternative.

Für die Reinigung von Registern und Tischkühlern befinden sich verschiedene Systeme auf dem Markt. Die meisten Reinigungssysteme führen nur zu einer Oberflächenreinigung und z.T. werden die Verschmutzungen sogar in die zu reinigenden Register gedrückt. Ein weiteres Problem ist die Empfindlichkeit der Lamellen, die bei mechanischer Belastung leicht verbogen werden können und dadurch die Funktionalität eingeschränkt wird. Aus dieser Situation wurde von Nalco ein Reinigungssystem entwickelt, das die Lamellen nicht beschädigt und gleichzeitig eine Reinigungswirkung von bis zu 40 cm Registertiefe erreicht.

metauscher in einer RLT-Anlage gereinigt, welcher stark mit Fasern aus der Wäscherei und Fetten aus der Küchenabluft verschmutzt war. Bisher wurde der Rotationswärmetauscher mit Druckluft gereinigt, jedoch ohne große Steigerung des Wirkungsgrads nach der Reinigung. Die angeströmte Fläche des Rotationswärmetauschers betrug ca. 11,3 m² und etwa eine Tiefe von 30 cm. Zur Dokumentation der Effizienz der „Coil-

Flo“-Reinigung wurden vor der Reinigung Messungen der Luftströmungsgeschwindigkeit und der Temperatur an der Zu- und Fortluftseite des Rotationswärmetauschers durchgeführt.Weiterhin wurde der Zustand photographisch festgehalten und die groben Verunreinigungen durch Absaugen der Oberflächen vorgereinigt. Danach erfolgte die „CoilFlo“-Reinigung, welche eine komplette Austragung der Verschmutzungen aus dem Rotationswärmetauscher ermöglichte. Nach der Reinigung wurden dann wieder die physikalischen Messungen und eine photographische Dokumentation der Ergebnisse durchgeführt. Neben der optischen Verbesserung des Rotationswärmetauschers hat die Reinigung auch zu einer Verbesserung der Strömungsgeschwindigkeiten über den Rotationswärmetauscher geführt. Prozentual ausgedrückt hat sich die Durchströmung um durchschnittlich 67 % erhöht (von 1,68 m/s auf 2,90 m/s). Das ∆T hat sich um 4,4 °C erhöht. Dadurch kann zum einen wesentlich mehr Luft im gleichen Zeitraum durch den Rotationswärmetauscher strömen und zum anderen kann über die jetzt sauberen Lamellenoberflächen ein besserer Wärmeaustausch stattfinden.

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Reinigung eines Rotationswärmetauschers | Es wurde ein Rotationswär-

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Die Effizienz der Anlage wurde erheblich gesteigert und Energiekosten werden dadurch eingespart. Ein zusätzlicher Einspareffekt kommt durch die verminderte Leistung der Ventilatoren, da diese durch den geringeren Druckverlust am Rotationswärmetauscher über deren Frequenzsteuerung in der Drehzahl minimiert werden konnten.

Reinigung eines Kühlregisters (Verdampfer) | Es wurde ein konventionell gereinigtes Kühlregister (Verdampfer) mit einer angeströmten Fläche von ca. 3,4 m² und einer Tiefe von 20 cm in einer RLT-Anlage mittels der „CoilFlo“-Methode nachgereinigt. Die Messungen ergaben, dass das ja schon gereinigte Register nochmals in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit um 0,75 m/s und der Temperatur um ∆T 2,9 °C gesteigert werden konnte. Wenn man die Wiederverschmutzung außer Acht lässt, werden durch die „CoilFlo“-Reinigung, bei einer angenommenen Betriebszeit von 8 Stunden/Tag für ein ½ Jahr (1460 Betriebsstunden) ca. 1811 € eingespart. Dies entspricht einer Einsparung von ca. 9 t CO2 für die 1460 Betriebsstunden.

Reinigung

Reinigung eines Tischkühlers (Kondensator) | Es wurden zwei Güntner-Tischkühler mit einer angeströmten Fläche von ca. 39 m² und einer Tiefe von 20 cm auf dem Dach eines Krankenhauses mittels der „CoilFlo“-Methode gereinigt. Die Messungen nach der Reinigung ergaben eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit um 0,6 m/s und ein ∆T von 5,3 °C Temperaturdifferenz zum ungereinigten Zustand. Die gereinigte Kälteanlage hat am Tag nach der Reinigung bei Außentemperaturen von 32 °C 100 % Kühlleistung an der Kältemaschine erbracht, wobei ein identischer ungereinigter Aufbau ohne Reinigung bei 40 % Kühlleistung abgeriegelt hat. Bei einer angenommenen Betriebszeit von 8 Stunden/Tag werden für ein ½ Jahr 13 616 € eingespart. Dies entspricht einer Einsparung von ca. 114 t CO2 für die 1460 Betriebsstunden.

Schlussfolgerungen | Die „CoilFlo“Reinigung ist eine ideale Methode, um Register aller Art im Innen- und Außenbereich von Gebäuden und Industrieanlagen zu reinigen. Die Reinigung erfolgt effektiv und effizient.

Durch diese Reinigungsmethode können bis zu 15 % der Energiekosten eingespart werden und die Anlagen werden dadurch wirtschaftlicher.Teilweise wird ein Zustand wie nach der Erstinbetriebnahme erreicht. Die erheblichen Energiekosteneinsparungen tragen auch zu einer Reduktion der CO2-Freisetzung bei. Bei einer regelmäßigen Reinigung bleibt die Effizienz erhalten. Die COP-Werte werden wiedererlangt und insgesamt Energie eingespart. Die Reinigungsmethode kann zur angestrebten Energieeinsparung der Bundesregierung einen erheblichen Beitrag leisten. Und dies ohne Investitionen, Umbau der Anlagen und längeren Ausfallzeiten der installierten Geräte.

Zusammenfassung | Durch die entwickelte Reinigungsmethode, welche effektive Reinigungsmittel und Reinigungsgeräte umfasst, werden die empfindlichen Lamellen der Register und Tischkühler durch die Reinigung nicht beschädigt. Es erfolgt nicht nur eine Oberflächenreinigung, sondern eine Reinigung bis in den Kern (bis zu Registertiefen von 40 cm). Durch die Reinigungsgeräte werdwn im Vergleich zu Hochdruckreinigern we-

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niger Wasser- und Reinigungschemikalien benötigt. Durch die geringeren Wassermengen ist die Reinigungsmethode auch für sensible Bereiche geeignet. Die Energieeinsparung erfolgt durch geringere Luftwiderstände, verbesserte Wärme- bzw. Kälteübergänge und insbesondere durch einen Anstieg des COP der Kältemaschine bei der Reinigung von Tischkühleren. Unangenehme Gerüche, wie sie durch verschmutzte Konvektoren entstehen können, werden verhindert. Durch die „CoilFlo“-Reinigung von Heiz-/Kühlregistern werden wieder hygienisch einwandfreie und VDI 6022 konforme RLT-Anlagen erlangt. Für Luftkühler kann durch die regelmäßige Reinigung die “Not-Wasserkühlung” im Sommer bei hohen Außenlufttemperaturen entfallen. Der Erfolg der Reinigung und die Energieersparnis kann über Messwerte direkt nachvollzogen werden. Der Beitrag wurde im Rahmen der DKVTagung 2009 in Berlin als Vortrag gehalten. Weitere Infos: www.nalcoeurope.com, EMail: [email protected]

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TECHNIK

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Mietkälte

„Rent a Retrofit“ Kälteanlagen per Mietkälte sanieren Stefan Krajewski, CoolEnergy, Berlin

Der Zahn der Zeit nagt auch an Kälteanlagen. Die Folgen: hohe Kosten, fehlende Reserven und mangelnde Sicherheit. Bei über Jahre gewachsenen Systemen ist die tatsächliche Kälteleistung oft nicht mehr eindeutig definierbar, die Verfügbarkeit unzureichend, der Energieverbrauch enorm, die Geräuschemission zu hoch. Oft arbeiten Anlagen noch mit dem Kältemittel R22. Trotz allem muss man aber nicht grundsätzlich die gesamte Anlage austauschen. Als ökonomische Alternative bietet sich ein Retrofit-Konzept an, das sich auch auf Mietbasis realisieren lässt. Dabei tauscht man veraltete Komponenten durch zeitgemäße temporäre Mietkälte-Module aus. Erst analysieren, dann projektieren | Natürlich ist eine systematische Retrofit-Maßnahme nicht immer sinnvoll: Hans-Rüdiger Wode, Versorgungsingenieur bei dem Mietkältespezialisten: „Die Entscheidung hängt von dem individuellen Zustand der Kälteanlage ab. Deshalb machen wir zunächst gemeinsam mit dem Anlagenbetreiber eine umfassende Ist-Analyse. Kriterien sind unter anderem die Energiebilanz und die Komponentenkompatibilität.“ Ist die vorhandene Anlage Retrofit-tauglich, entwickeln die Mietkältespezialisten von CoolEnergy ein individuell zugeschnittenes Projektierungskonzept.

Mit „Rent a Retrofit“ machen erfahrene Kältespezialisten ältere Kühlsysteme zukunftstauglich. Bei Mietkomponenten kann man „live“ testen, ob die Modernisierungsmodule zur Systemlandschaft passen

Retrofit: R22-Ausstieg plus Modernisierung | Zahlreiche alte Anlagen

„Rent a Retrofit“ – sanieren ist oft günstiger als komplett zu ersetzen. Nutzt man dabei Mietgeräte, erreicht man eine sofortige Optimierung des Ist-Zustandes bei überschaubarem Kostenrahmen. Ein geeignete Sanierungsmaßnahme ist beispielsweise die Umstellung auf moderne Kaltwassersätze mit hohem Energy Efficiency Ratio (EER), die mit chlorfreiem Kältemittel arbeiten – oder auf Freikühler, exakt dimensionierte Wärmetauscher, kompakte Kühltürme und moderne Pumpen. DerMietkältespezialist CoolEnergy (www.coolenergy.de) bietet seine Gerätepalette wahlweise auf Miet- oder Mietkaufbasis an: Beim Mietkauf kann man die komplette Technik – junge Gebrauchtgeräte nach neuestem technischem Standard – zunächst testen und später übernehmen.

arbeiten oft noch mit dem Kältemittel R22, das seit Anfang des Jahres 2010 nicht mehr als Neuware zur Verfügung steht. Für den gesetzlich geforderten Ausstieg gibt es verschiedene Möglichkeiten: den kostenintensiven Neubau des Systems, die Verwendung von aufbereitetem R22, das Drop-in-Verfahren mit einem Kältemittel-Austausch oder die Modernisierung nach dem Retrofit-Prinzip. Der Einsatz von aufbereitetem R22 ist umstritten und nur bis 2015 erlaubt. Das Gleiche gilt für das Drop-in-Verfahren, das zusätzlich Umbauten erfordert. Beide Möglichkeiten haben ein nur sehr geringes Optimierungspotential – das bestehende alte System bleibt, wie es ist. Ein „Rent a Retrofit“-Verfahren dagegen schafft zugleich einen Modernisierungseffekt. Kaltwassersätze auf Mietbasis, die mit chlorfreiem Kältemittel, z. B. R407C oder R134a, arbeiten, bieten aktuellen High-

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Tech-Standard und optimieren so sofort das vorhandene System. Im Gegensatz zu gekauften Austauschmodulen beinhalten Mietkomponenten die Chance „live“ zu testen, ob sie in die vorhandene Systemlandschaft passen. Durch die direkte Energieeinsparung ergibt sich bereits eine Teilrefinanzierung des Mietzinses. Bewährt sich die Anlage, ist ein anschließender Mietkauf möglich.

Kältemodule sparen Energie und Wasser | Ist der zu hohe Energieverbrauch eines alten Kaltwassersatzes das Hauptproblem, kann man durch Frequenzumrichter oder die Koppelung mit Trockenkühlern zur Grundlastenabsicherung den Verbrauch senken. Betagte Kühltürme mit hohem Wasser- und Wartungsbedarf ersetzt man durch kompakte, modulare Kühlturmsysteme. Diese Kühltürme lassen sich auch mit wassergekühlten Kaltwassersätzen kombinieren.Auch „schwächelnde“ Rückkühler kann man mit Kaltwassersätzen zur Abdeckung von hochsommerlichen Leistungsspitzen koppeln.

Kompakte, modulare Kühlturmsysteme ersetzen veraltete Geräte mit zu hohem Wasser- und Wartungsbedarf

Mietkälte

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Zukunftstauglich: Kaltwassersätze auf Mietbasis, die mit chlorfreiem Kältemittel, z. B. R407C oder R134a, arbeiten

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TECHNIK

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Wärmepumpe

Container mit zwei Wärmepumpen von Johnson Controls über dem Nachklärbecken der ARA Rheinfelden-Magden

Abwasser sinnvoll nutzen Wärmepumpen nutzen Abwärme Rainer Brinkmann, Mannheim

Im schweizerischen Rheinfelden wird eine Wärmepumpenanlage im Endausbau ca. 1600 Wohneinheiten und ein Gewerbegebiet versorgen. Als Wärmequelle verwendet sie die Wärme von Abwasser. Bei einer geplanten Erweiterung sollen die Wärmepumpen dann auch ein Freizeitbad kühlen. Zudem könnte die Abwärme der Kälteanlage einer nahe gelegenen Eiskunstbahn genutzt werden.

Die Wohnsiedlung Augarten im schweizerischen Rheinfelden zählt über 1000 Wohneinheiten und wurde seit ihrer Fertigstellung 1976 über einen Nahwärmeverbund mit Wärme versorgt. Die Beheizung und das Brauchwarmwasser stellten drei Erdgas-Kesselanlagen mit einer Leistung von je 3 MW bereit, die in der Energiezentrale im Untergeschoss eines der 13-stöckigen Hochhäuser stationiert wurden. Seit Anfang 2009 werden die Wohneinheiten in der Wohnsiedlung Augarten und im Neubaugebiet Weiherfeld – im Endausbau werden insgesamt etwa 1600 Wohneinheiten angeschlossen sein – sowie das nahe gelegene Gewerbegebiet umweltschonend mit Wärme versorgt.

penanlage, die das gereinigte Abwasser der Abwasserreinigungsanlage Rheinfelden (ARA) als Wärmequelle nutzt. Die Kälteexperten konnten so einen wesentlichen Beitrag für die Verknüpfung der ökologisch wertvollen

Modernste Verdichtertechnologie sorgt für einen effizienten Betrieb

Wärme aus Abwasser | Im Auftrag der AEW Energie AG als Contractor und mit Unterstützung von EnergieSchweiz, Kanton und Gemeinde installierte Johnson Controls (www.johnsoncontrols.de) eine Wärmepum-

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Abwasserenergie mit der Energienachfrage in Rheinfelden leisten. Nach einer Bauzeit von nur sieben Monaten wird das warme Abwasser der ARA Rheinfelden fortan nicht mehr einfach in den Rhein geleitet, sondern

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Wärmepumpe

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TECHNIK

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Die Wärmepumpen im Container verfügen jeweils über eine Leistung von 1250 KW

Technische Daten pro Wärmepumpe Kältemittel NH3 Füllmenge 800 kg Heizleistung 1250 kW COP 4,1 Klärwasser 14,4 / 8,6 °C Heizwasser 45 / 63 °C als erneuerbare Energiequelle sinnvoll und nachhaltig genutzt. Im Mittelpunkt der Anlage stehen zwei von Johnson Controls gelieferte Wärmepumpen mit einer Leistung von jeweils 1250 KW, die am Ende des Nachklärbeckens der ARA platziert wurden. Es handelt sich dabei um zweistufige Anlagen, die als Arbeitsmittel Ammoniak nutzen. Ein zusätzlicher Pluspunkt in der Umweltbilanz, denn auf diese Weise kann eine höhere Effizienz erreicht werden, als mit vergleichbaren synthetischen Kältemitteln.

Fernwärmeleitungen erweitert | Die Warmwasserversorgung der Wohnungen erfolgt mittels Fernwärmeleitungen. Hierfür wurden zwischen der Wärmepumpen-Anlage in der ARA und der Energiezentrale Augarten eine rund 500 m lange Fernwärmeleitung verlegt und an den bestehenden Nahwärmeverbund angeschlossen. Für die Erschließung der neuen Wohneinheiten in Weiherfeld wurden weitere knapp 1500 m Fernwärmeleitungen verlegt. Entsprechend des Wärmeleistungsbedarfs stehen

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zwei unterschiedliche Betriebsarten zur Verfügung: Im Sommerbetrieb versorgen die Wärmepumpen das gesamte Netz auf direktem Weg mit 67 °C warmem Wasser für die Brauchwarmwassererzeugung. Um die morgendlichen Wärmebedarfsspitzen abzudecken, verfügt die Wärmepumpenanlage der ARA darüber hinaus über einen Warmwasserspeicher mit einem Volumen von 50 m³. Beim gesteigerten Wärmebedarf im Winter wird der Vorlauf der Wärmepumpen zusätzlich durch die drei bestehenden Erdgas-Kessel in der Energiezentrale geführt und dort nachgewärmt.

Ausblick | Insgesamt bietet die neue Wärmepumpenanlage eine Produktion an Nutzwärme von ca. 14 000 MW/h pro Jahr und deckt damit rund zwei Drittel des jährlichen Wärmeenergiebedarfs der Wohnsiedlungen Augarten und Weiherfeld in Höhe von rund 22 000 MW. Dadurch werden jährlich 1,25 Mio. m³ Erdgas eingespart und der CO2-Ausstoß wird um 2650 t reduziert. Und eine Erweiterung des Fernwärmesystems ist bereits geplant: Das nahe gelegene KUBA Freizeitcenter soll nicht nur beheizt, sondern mit den zwei vorhandenen Wärmepumpenanlagen gleichzeitig auch gekühlt werden. Zudem wird die Abwärmenutzung der Kälteanlagen der ebenfalls nahe gelegenen Eiskunstbahn erwogen. Deren zurzeit an die Luft abgegebene Wärme könnte vor allem helfen, den winterlichen Spitzenbedarf zu decken.

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TECHNIK

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Rohrverbindungen

Kühl gerechnet statt heiß geschweißt Hospital gewinnt Wettlauf mit der Zeit Richard Spitz, Weiterstadt

Die Umstellung von herkömmlichen Schweißverbindungen auf mechanische Rohrverbindungen bei einer neuen Heiz-, Kühl- und Lüftungsanlage rettete den Zeitplan beim Bau eines der größten und modernsten Krankenhäuser der Niederlande. Die Maßnahme sparte nicht nur Zeit und Kosten, sondern verbesserte auch den Leistungsgrad und die Arbeitsplatzsicherheit. Rohre mit großem Durchmesser verwendet werden müssen. Drei große Maschinenräume von je 150 m x 40 m – der Größe eines Fußballplatzes – wurden entworfen, um die Anlage aufzunehmen, wobei das einjährige Bauprogramm mehrere Phasen umfasste.

Probleme beim Schweißen | Nach

Das Jeroen Bosch-Krankenhaus entsteht in Hertogenbosch. Nach voraussichtlicher Fertigstellung in 2011 wird das Krankenhaus 1000 Betten bieten und als Ausbildungskrankenhaus dienen

Das Jeroen Bosch-Krankenhaus wird in Hertogenbosch gebaut, um die an fünf verschiedenen Standorten angebotene medizinische Versorgung in einem höchst modernen Krankenhaus für Allgemeinmedizin zu vereinen. Nach voraussichtlicher Fertigstellung in 2011 wird das Krankenhaus mit 1000 Betten die 360 000 Einwohner der Stadt versorgen und als Ausbildungskrankenhaus dienen.Das 50 Mio. €-Projekt wird eines der größten Krankenhäuser im Süden der Niederlande sein und wird als das am meisten auf Patienten orientierte Krankenhaus in den ganzen Niederlanden gepriesen. Moderne Pflege in einer gewohnten Umgebung ist der Leitgedanke des Jeroen BoschKrankenhauses, und diese Rücksichtnahme und Berücksichtigung der Umgebung waren auch beim Bau von zentraler Bedeutung. Erdwärmepumpen wurden als energiesparender Antrieb für die Heiz- und Lüftungsanlage des Gebäudes gewählt. Da diese Wasser mit einer geringeren Temperatur abgeben als herkömmliche Brenner, muss eine größere Menge Wasser umgewälzt werden, um die erforderliche Energie zu liefern, weshalb

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ein paar Monaten wurde den Maschinenbauingenieuren Burgers Ergon klar, dass die geplante Rohrleitungsinstallation beim Verschweißen zu Problemen und somit zu Verzögerungen führt. Da das Originaldesign keine Ausdehnung oder Kontraktion in der Anlage zuließ, waren die Installateure im Begriff, die Steigleitungen mit zusätzlichen Dehnungsschleifen zu versehen, um etwaige Bewegungen auszugleichen. Das Verschweißen von zwei Schleifen nahm zwei Wochen in Anspruch, und bei 20 Steigleitungen, die jeweils eine Schleife benötigten, hätten die Nachbesserungsarbeiten die Installationszeit um zehn Wochen verlängert. Der Projektingenieur Hans Nijenboer wurde zur Abhilfe herangezogen. „Als ich hinzu kam, befanden sich bereits herkömmlich verschweißte Steigleitungen und Verteiler am Standort“, erklärte Nijenboer. „Die technischen Berater stellten fest, dass keine guten Fortschritte gemacht wurden und der Abschluss während der geplanten Installationszeit von 20 Wochen nicht möglich war. Da ich bereits mit mechanischen Rohrverbindungssystemen gearbeitet hatte, entschied ich mich,Victaulic anzurufen, ob Sie vielleicht eine bessere Lösung anbieten könnten.“

Schweißfreie Lösung | Die Lösung bestand darin, die Schweißarbeiten abzubrechen. Das Projekt verlangte nach einer schnellen Methode der Installation von bis zu 12 Zoll weiten Rohren im Maschinenraum zum Anschluss der Pumpe und Kühlgeräte an den Rest der Anlage. Um diese Anforderung zu erfüllen, empfahlen die Ingenieure von Vic-

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taulic (www.victaulic.com) ein komplettes, genutetes Victaulic-System von den Rohrverbindungen und Armaturen bis hin zu den Ventilen und Filtern, einschließlich des jüngsten Sortiments an Rohrverbindungstechnik: „Style 107 QuickVic“ einbaufertige Starrverbindungen. Ohne lose Teile, die abfallen oder verloren gehen könnten, konnten die Rohrverbindungen ohne Ausbau montiert werden und boten eine schnelle, sichere Methode zur Herstellung leistungsfähiger mechanischer Verbindungen. Es wurden außerdem genutete Oventrop-Strangregulierventile installiert. Diese halten die Strömungseigenschaften aufrecht und bieten die korrekte Zufuhr zu den Wärmeübertragungsspulen, was für die korrekte Abgabe von Energie für den wirksamen und sparsamen Betrieb sorgt. Als Alternative zu geschweißten Dehnungsschleifen empfahlen die Victaulic-Ingenieure wartungsfreie „Style 155“-Ausdehnungskompensatoren, die nicht nur effektiver waren, sondern auch Einsparungen an Zeit und Kosten mit sich brachten. Es wurden außerdem flexible Kupplungen hinzugefügt. Während verschweißte Rohrverbindungen sich beim Aufheizen der Rohrleitungen ausdehnen und Druck auf die Abzweigungsverbindungen ausüben und bei diesen allmählich zu einem Bruch geführt hätten, lassen die flexiblen Rohrverbinder von Victaulic lineare Bewegungen und Biegungen zu. So ermöglicht die Flexibilität der Victaulic-Installation eine Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung und Kontraktion. Zudem konnten damit die umfassenden Wartungsmaßnahmen und das Ausschalten der Anlage zum Zweck der Installation von Ausgleichsvorrichtungen vermieden werden.

Maximierung der Leistungsfähigkeit der Rohrleitungen | Nijenboer kontaktierte außerdem die Konstruktionsabteilung von Victaulic (CPS), um

Rohrverbindungen

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TECHNIK

Da das Einschweißen von Dehnungsschleifen bei den Steigleitungen zu aufwändig war, wurde auf eine mechanische Verbindung gesetzt

Projektingenieur Hans Nijenboer konnte den Zeitplan retten. Durch die Verwendung von Victaulic-Produkten wurden die Arbeiten in 14 statt in 20 Wochen abgeschlossen. Die zusätzlich eingeplanten zehn Woche für das Verschweißen der Dehnungsschleifen entfielen zusätzlich

die Nutzung des Rohrleitungssystems optimieren zu lassen. Die CPS-Analyse brachte eine Reihe von Problemen zum Vorschein. „Obwohl die Lastschrift eine Länge von 2,5 m vorsah, wurde klar, dass bei der Bodenerhebung eine Länge von 3 m erforderlich war. Wäre das nicht bemerkt worden, hätte diese fehlende Länge zu mehr Zeitverlust und Kosten geführt“, sagt Nijenboer. Lieven Luypaert, Teammitglied von CPS, erläuterte: „Die 3D-Pläne von Victaulic zeigten Fehler auf, die auf 2D-Zeichnungen nicht zu sehen waren und später zu weiteren Problemen geführt hätten. Zum Beispiel waren keine Schmutzfilter vorgesehen, wodurch die Anlage verstopfen würde.“ Luypaert und der Victaulic-Manager für die Benelux-Länder, Bart Vandedrinck, unterstützten das Projekt durch regelmäßige Ortsbegehungen, bei denen Anleitungen gegeben und der Fortschritt sowie der reibungslose Ablauf geprüft wurden.

die Materialbeförderung reduzierte. Lieferungen wurden entsprechend des Bauplans und der Projektzeichnungen vorgenommen und deutlich mit dem Inhalt und Standort gekennzeichnet, um die Lagerung vor Ort zu minimieren und die Beförderung von Materialien an den korrekten Ort zu beschleunigen. „Die korrekten Materialien wurden geliefert, wann und wo wir sie brauchten. Zeitgerechte Lieferungen bedeuteten, dass wir unseren Projektzeitplan einhalten konnten“, erklärte Nijenboer. Die Verwendung von vorgefertigten Artikeln, soweit möglich, sorgte für die schnelle und einfache Installation, was weitere 100 bis 200 Stunden beim Gesamtprojekt einsparte.

Schnellere Fertigstellung | Nach Abschluss der ersten Phase gesteht Nijenboer zu, dass viel gelernt wurde. „Die zweite Phase war wesentlich einfacher“, sagte er. „In Zusammenarbeit mit Lieven konnten wir voraus planen, wobei Victaulic CPS bei der frühzeitigen Identifizierung und Beseitigung potentieller Probleme und Entwicklung von Rohrleitungswegen mit mechanischen Verbindungen halfen.“ Nijenboer entschied sich auch für das „bag and tag“-System, bei dem die Lieferung von Produkten an die Krankenhausbaustelle

Vorteile nicht verschweißter Verbindungen | Anfänglich standen die Installateure der Entscheidung über die Verwendung mechanischer Rohrleitungsverbindungen skeptisch gegenüber, waren aber im Laufe der Arbeiten beeindruckt. Sie fanden, dass es einfacher war, in beengten Räumen zu arbeiten, und die Installation auf Höhen war sicherer und schneller und reduzierte das Gefahrenrisiko während der Arbeiten, da keine losen Teile herunter fallen konnten. In Bezug auf den Arbeits- und Umweltschutz stellte Victaulic ebenfalls einen großen Vorteil dar. „Das Schweißen ist nicht gut für die Gesundheit“, sagte Nijenboer. „Die Hitze verbrennt die Farbe und gibt schädliche Dämpfe ab, die von den Installateuren eingeatmet werden und die Umluft verschmutzen. Es besteht außerdem eine hohe Brandgefahr, was

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bei einer flammenlosen Methode vermieden wird.“ Da bei mechanischen Rohrverbindungen im Gegensatz zum Schweißen auch kein Strom benötigt wird, wurde außerdem Energie eingespart.

Projekterfolg | Zum Schluss war das Projekt ein Erfolg, da die potentiellen Probleme identifiziert und wirksame Lösungen gefunden wurden. Durch Kürzung der Installationszeit für die Rohrleitungen um 30 bis 40 % und Reduzierung der Materialbeförderung wurden die Arbeitsstunden auf der Baustelle reduziert, um die höchste Effizienz innerhalb kürzester Zeiten zu erzielen. Die Umstellung auf Victaulic gestattete den Abschluss des Programms in 14 anstatt der geplanten 20 Wochen. Sie sparte außerdem potentiell weitere zehn Wochen, indem die Notwendigkeit des Verschweißens von Dehnungsschleifen beseitigt wurde, was dazu beitrug, eine moderne Einrichtung wirksam und zeitgerecht zu bauen. „Es handelt sich hierbei um eine schnelle und wirksame Baumethode, und unser nächstes Projekt wird bereits das gesamte Victaulic-Paket enthalten“, sagte Nijenboer abschließend. Mit über 240 Fachärzten bietet das Jeroen Bosch-Krankenhaus klinische Pflege auf dem höchsten Niveau und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Schulung von Ärzten und Krankenpflegern. In seiner Mitte befindet sich eine hochwertiges Heiz- und Lüftungsanlage, die den Anforderungen des Gebäudes gerecht wird und mit höchster Effizienz arbeitet.

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TECHNIK

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Wasseraufbereitung

Gutes Klima fürs Shoppen Wasseraufbereitung im Kühlkreislauf Stefan Jakubik, Berkefeld / Veolia Water Solutions & Technologies, Celle

Einkaufen macht nur Spaß, wenn die Atmosphäre stimmt. Auch der erste Bauabschnitt des neuen Einkaufszentrums Boulevard Berlin, das Karstadt Warenhaus an der Steglitzer Schloßstraße mit seinen rund 22 000 m2 Verkaufsfläche, setzt auf angenehme Klimatisierung und Kühlung durch einen Kühlwasserkreislauf mit zwei Kühltürmen. Das Unternehmen Klima-Bau Volk in Leipzig hatte den Zuschlag für das Klimasystem einschließlich Kühlturm, Leitungsnetz und Wasseraufbereitung erhalten. Zur Kühlwasseraufbereitung war ein intelligenter Ansatz gefragt, der Wasserverbrauch sowie Betriebskosten minimiert. Die Wahl fiel auf die Firma Elga Berkefeld, die Konzept und Anlagentechnik zur effizienten Behandlung des Kühlwassers zum Schutz vor Ablagerungen, Korrosion und biologischem Wachstum lieferte.

Das neue Shopping-Highlight der Bundeshauptstadt in der Steglitzer Schlossstraße

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Wasseraufbereitung

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TECHNIK

| Für den Ausbau unseres Industriekältegeschäfts in Deutschland suchen wir einen

Verkaufsingenieur für Großkälteanlagen (m/w) Ihre technische Expertise und Erfahrung in der Abwicklung von Projekten der Industriekälte (NH3/CO2/ andere Kältemittel), Ihr Talent zum Verkauf technischer Investitionsgüter und Ihr Mut, Pionier- und Aufbauarbeit zu leisten, macht Sie zu unserem Kandidaten.

Nach dem Vergleich verschiedener Optionen fiel die Entscheidung für eine Anlage mit einer „megaRO“-Umkehrosmose als Kernverfahren und zahlreichen weiteren Komponenten aus dem Berkefeld-Produktprogramm. Aufgrund der detaillierten Gegenüberstellung von Investitions- und Betriebskosten überzeugte der Vorschlag einer AntiskalantDosierung zur Vorbehandlung vor der Umkehrosmose anstelle einer Enthärtungsanlage. Eine Enthärtung hätte nicht nur einen erhöhten Bedarf an Frisch- und Abwasser aufgrund der notwendigen Regeneration zur Folge gehabt, sondern auch zum Verbrauch größerer Mengen an Regenerationssalz geführt. Die Wassertechnik wurde Ende 2008 geliefert, im Januar 2009 installiert und im März in Betrieb genommen.

Arbeitsort: Bochum Das Unternehmen: Die Firma HAUSER, mit Hauptsitz in Österreich, ist der Spezialist für Kältetechnik seit über 60 Jahren. An drei Produktionsstandorten werden Kühlmöbel und Kälteanlagen nach hohen Qualitätskriterien produziert. Ihre Aufgaben: - Eigenverantwortliche Abwicklung von Projekten als Projektmanager - Erstellen und Bearbeiten von Leistungsverzeichnissen - Projektakquise - Aufbau neuer und Pflege alter Kundenbeziehungen - Unterstützung der Entwicklungsabteilung bei der Entwicklung neuer Produkte Ihre QualiÄkation: - Studium zum Diplom-Ingenieur auf dem Gebiet der Kälte-/Klimatechnik oder vergleichbare Ausbildung mit Erfolg abgeschlossen und verfügen über folgende Erfahrungen - Kenntnisse auf den Gebieten Kalkulation und Kostenrechnung sowie Umweltschutz und Sicherheitstechnik - Grundkenntnisse in der Anwendung von Ausschreibungsprogrammen - Organisatorisches Geschick - Flexibilität - Durchsetzungsvermögen - Teamfähigkeit - MS Office/SAP/Sonstige - Fahrerlaubnis der Klasse B

Funktionsprinzip | Am Beginn der Kühlturm-Nachspeisewasseraufbereitung steht ein „Berkofin“-Edelstahlschutzfilter zur Entfernung ungelöster Stoffe aus dem Stadtwasser, wie Kalk und Rost. Die optimale Ausbeute einer Umkehrosmose erfordert eine Vorbehandlung: Härte muss aus dem Wasser genommen oder stabilisiert werden. In der beschriebenen Anlage erfolgt eine Härtestabilisierung des Wassers, das

Geforderte Anlagen: Lebenslauf, Zeugnisse, Führerschein Klasse BE (alt Kl. 3) Zusendung Ihrer Bewerbungsunterlagen in schriftlicher Form an: HAUSER GmbH X Lyrenstraße 13 X D-44866 Bochum Für Rückfragen und Abstimmungen steht Ihnen Frau Andrea Richter unter +49/ (0)2327-9910-0, www.hauser.com, gern zur Verfügung.

Visualisierung: Tectrum

Unser Vorgehen ist vertraulich, Sperrvermerke werden selbstverständlich beachtet.

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TECHNIK

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Wasseraufbereitung

werden nach der Umkehrosmose 1,5 m3/h unbehandeltes Wasser zugemischt, so dass insgesamt 6,7 m3/h aufbereitetes Wasser zur Nachspeisung des Kühlkreislaufs zur Verfügung stehen. Durch die Verschneidung wird eine Resthärte des Wassers aufrecht erhalten, die den Anforderungen an die Wasserqualität für den Kühlturm entspricht.

Wasserqualität im Kühlkreislauf |

Eine „megaRO“-Umkehrosmose ist das Herzstück der Wasseraufbereitung für den Kühlkreislauf

hen Kosten durch die AbwasserAbleitung. Kernstück ist eine Umkehrosmoseanlage des Typs „megaRO“. Das vollautomatische System ist ausgestattet mit Modulen, die aus gewickelten, semipermeablen Druckmembranen bestehen. Mit diesem feinsten aller Membranverfahren werden Moleküle einer Größe zwischen 0,01 bis 0,1 μm zuverlässig aus dem Wasser entfernt. Die Anlagenüberwachung erfolgt vollautomatisch, so dass ein wartungsarmer Betrieb bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit möglich ist. Dem 5,2 m3/h vollentsalzten Wasser aus der „megaRO“

Foto: Tectrum

eine durchschnittliche Härte von immerhin 22 °dH aufweist. Durch eine Dosierstation mit einer „Berkodos“-Dosierpumpe wird deshalb das Antiskalant „Hydrex 4401“ gut durchmischt hinzugegeben. Mit diesem Produkt aus dem Veolia-Chemikalienprogramm wird zusätzlich Chlor gebunden, um eventuellen Schädigungen der Membranen in der Umkehrosmose vorzubeugen. Dieser Ansatz hat gegenüber einer Enthärtung den Vorteil, dass er mit weniger Aufwand und Kosten verbunden ist.Weder ist Salz zur Bildung der Regenerationssole erforderlich, noch entste-

Hohe Salzgehalte und daraus folgende allmähliche Eindickungen führen zu Ablagerungen und Korrosionsschäden in Kühlkreisläufen. Daher muss gemäß VDI 3803 die Kreislaufwasserqualität kontinuierlich gesichert sein. Nach dem 15 m3-Permeattank ist daher eine Dosierung von Korrosionsschutz und zur Härtestabilisierung vorhanden. Außerdem wurde zwischen Vorlauf und Rücklauf die Absalzautomatik „LW 75“ vorgesehen. Die permanente Leitfähigkeitsmessung überwacht die Aufkonzentrierung des Wassers. Steigt der Salzgehalt über eine definierte Grenze, wird der Kühlturm automatisch abgeflutet und per Schwimmerschaltung die Nachspeisung der erforderlichen Menge Frischwasser veranlasst. Da es im Milieu offener Kühltürme zu Bakterien- und Algenbildung kommen kann, wurde abschließend die Dosierung eines Biozids eingebaut. Im Rahmen einer wöchentlichen Stoßdosierung gegen evtl. entwickelte Mikroorganismen wird von Berkefeld (www.berkefeld.de) der Wirkstoff „Hydrex 7310“ eingesetzt. „Uns ging es darum, dass wir eine Wasseraufbereitung zu optimierten Investitions- und Betriebskosten einzubauen, die zusammen mit dem gesamten Kühlwasserkreislauf ein rundes Klimakonzept bildet“, betont Berkefeld-Vertriebsingenieur Tilo Krüger, der die Klimaexperten von Klima-Bau Volk in diesem Projekt unterstützte.

Der erste Bauabschnitt mit dem Karstadt-Warenhaus und einem Kühlkreislauf mit zwei Kühltürmen

Die „UFlex“-Ulrafiltration: Moderne Membrantechnik zur ökonomischen Wasseraufbereitung in Kühlkreisläufen

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Flächentemperierung

Für das konstante Temperaturniveau unter dem Schnee sorgt in der Skisporthalle Oberhof eine Industrieflächenkühlung von Uponor

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TECHNIK

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Die Verlegung der Kühlrohre erfolgt im Tichelmann-Verfahren: Als Verbindungssystem wurden „Quick & Easy“-Kunststofffittings gewählt

Ganzjähriges Loipenvergnügen Flächentemperiersystem für Skisporthalle Oberhof Michaela Hetzel Uponor GmbH, Haßfurt

In Deutschland ist sie einmalig: Die erste Skihalle für den nordischen Skisport, konzipiert und gebaut für Leistungs- und Freizeitsportler im thüringischen Oberhof. Für das richtige Winterklima in der Langlaufhalle und der 1100 m2 großen Schneedepothalle sowie im Gegensatz dazu behagliche Temperaturen in den Sozialräumen der neuen Skisporthalle sorgen u.a. Flächentemperiersysteme zum Kühlen und Heizen.

Auf rund 10 000 m2 Gesamtfläche entstanden in der neu errichteten Skisporthalle Oberhof 2000 m Laufstrecke. Diese bietet Einsteigern wie Profis beste Bedingungen für den Langlauf. Um allen Ansprüchen an das Sporterlebnis gerecht zu werden, wurde die Strecke mit Steigungen von bis zu 12 % versehen. Für die richtigen Winter- und Trainingsbedingungen sorgt ein Temperaturniveau in der Halle von konstant -4 °C bei einer relativen Feuchte von 75 bis 85 %. Damit ist eine Schneequalität sichergestellt, die den Sportlern auf der Piste optimale Trainingsbedingungen bietet. Zur Vorhaltung der gewünschten Temperaturen in allen Bereichen der Wintersport-Anlage stellten sich unterschiedliche Anforderungen. Die Umsetzung dieser Anforderungen gehört zu dem umfassenden gebäudetechnischen Gesamtkonzept, das innere und äußere Lasten wie Wärme

durch Beleuchtung und Transmission, Feuchte durch die Schneeproduktion,Wärme- und Feuchtigkeitsabgabe durch die Sportler und in der Nacht durch den Pistenbully kompensiert. Darüber hinaus gewährleistet es einen hygienischen Mindestluftwechsel sowie die größtmögliche Nutzung der Abwärme der Kältemaschinen zum Abtauen der Lüftungsgeräte und Schneeerzeuger sowie für die Beheizung des Sozialgebäudes.

Gut gekühlt – gut für Schnee | Für eine dauerhafte und qualitativ hochwertige Schneedecke reicht die Kühlung der Umgebungsluft in der neuen Skisporthalle in Oberhof alleine nicht aus. Die notwendigen Bodentemperaturen von -3 bis -4 °C für eine optimale Schneequalität werden deshalb zusätzlich mit der Aktivierung des Untergrundes durch 21 000 m mäanderförmig verlegte Kühl-

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rohre einer Industrieflächenkühlung mit „Velta PE-Xa-Rohr“ von Uponor aus hochdruckvernetztem Polyethylen nach Verfahren Engel (PE-Xa) sicher gewährleistet. Die Rohre in der Dimension 20 x 2,3 mm wurden zur Flächenkühlung in die Bodenkonstruktion integriert. Das PE-Xa-Rohr empfiehlt sich dabei durch seinen Einsatz selbst bei dauerhaft niedrigen Temperaturen, sowie durch seine Eignung für die für die Kühlung verwendete Kaltsole, da auch die Fittings des Rohrsystems aus Kunststoff bestehen. Die Anbindung der einzelnen Teilbereiche der Flächenkühlung erfolgte im TichelmannSystem. „Die Geometrie der Halle bot es an, die Verteiler- und Sammelleitungen jeweils an den Außenseiten der Halle im Fußboden zu installieren. Dadurch konnten große Flächen der Halle mit gleichbleibender Leistung und konstantem Druckverlust erschlossen

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TECHNIK

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Flächentemperierung

Die Verlegung und Verbindung der PE-Xa-Rohre erfolgte trotz der kühlen Temperaturen während der Montage zügig und damit wirtschaftlich

werden. Die Anzahl der Regulierarmaturen wurde optimiert, und die Aufwendungen der Inbetriebnahme und vor allem der Wartung reduziert“, sagt dazu Jens Bachmann vom Generalunternehmer Goldbeck Ost GmbH, Abteilung Gebäudetechnik.

Gut verbunden – gute Montage | Passend zum Kunststoffrohr setzte die Planung in diesem Projekt auf die Quick & EasyVerbindungstechnik von Uponor. Bei dieser Verbindungsart von Rohr und Fittings wird das „thermische Gedächtnis“ der verwendeten PE-Xa-Rohre mit Memory-Effekt gleichzeitig zum Dichtwerkstoff und verbindet sich kraftund formschlüssig mit dem Kunststofffitting. So entsteht eine 100 % sichere Verbindung, ganz ohne O-Ring. „Mit diesem Verbindungssystem konnten wir auch bei den vorherrschenden Verlegetemperaturen um den Gefrierpunkt

wirtschaftlich montieren“ erklärt Frank Mathias, Geschäftsführer des ausführenden Unternehmens Mathias GmbH.

Gut temperiert – gut für die Bodenplatte | Bei Räumen und Gebäuden, die dauerhaft mit Minustemperaturen betrieben werden, ist es sinnvoll, über die Not-

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wendigkeit eines Unterfrierschutzes nachzudenken, um die Bildung von Permafrost unter der Bodenplatte zu vermeiden. In den Bereichen der Start-/Zieleinfahrt sowie der Schneedepothalle innerhalb der Skisporthalle Oberhof wird der Unterfrierschutz mit Hilfe einer Flächentemperierung vorgenommen. Wie auch in der Langlaufhalle kommt die

Die Skihalle Die durch die Goldbeck Ost GmbH, Niederlassung Thüringen, in lediglich 13 Monaten errichtete Skisporthalle in Oberhof wurde nach einem Probebetrieb im Juli 2009 für den Leistungssport im August 2009 eröffnet. Im Gegensatz zu Alpinskihallen ist die Skihalle in Oberhof speziell für die nordischen Wintersportdisziplinen, wie Langlauf und Biathlon, ausgelegt. Die Halle bietet ihren Besuchern auf 2000 m abwechslungsreiche Streckenprofile mit einer maximalen Steigung von bis zu 12 % bei Geländehöhen von 810 bis 830 m. Zusätzlich zum Sportvergnügen bietet die Skisporthalle Oberhof Serviceeinrichtungen mit Skiverleih und Skischule bis hin zu einer Gaststätte und einer Aussichtsplattform für die nicht sportlich aktiven Gäste.

Die Halle erhält ihr stabiles Temperaturniveau von -3 bis -4 °C durch Umluftkühlgeräte mit textilen Luftauslässen (blaue Röhre) sowie durch die Industrieflächenkühlung, die ebenfalls von der Decke aus abschnittsweise mit Kaltsole versorgt wird

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Für den Start-Zielbereich der neuen Skisporthalle in Oberhof wurde als Unterfrierschutz ebenfalls die Industrieflächenheizung von Uponor verwendet

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Insgesamt sorgen vier Schneemaschinen für die Versorgung der Anlage mit qualitativ hochwertigem Schnee

Flächentemperierung

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TECHNIK

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Temporäre Kälteund Klimalösungen für Industrie in Prozess- und Lagerbereichen. Bei Ausfall, Zusatzkühlung, Umbau oder als Übergang in der Bauphase.

CoolEnergy Mietkälte: Die Skihalle in Oberhof gilt sowohl für den Leistungsport als auch bei Freizeitsportlern als das ganzjährige Zentrum für den nordischen Skisport

Industrieflächenheizung von Uponor mit rund 8500 m PE-Xa-Rohr in der Dimension 20 x 2,3 mm zum Einsatz. Damit erreicht der Bereich unter der Bodenplatte ein gleichmäßiges Temperaturprofil über dem Gefrierpunkt. Der Einfluss des Unterfrierschutzes auf die Fußbodenkühlung ist durch die verwendete Konstruktion minimal, so dass der an der Oberfläche befindliche Schnee nicht taut oder eine unerwünschte Qualitätsminderung erfährt. Für die Statik in den hier beschriebenen Bereichen war es notwendig, ein Rohr zu nutzen, das den geplanten, spezifischen Nutzlasten, von Punktlasten bis hin zu Radlasten durch schweres Gerät, entspricht. Speziell für den Einbau in Beton hat sich das hochdruckvernetzte PEXa-Rohr nach Verfahren Engel in der Praxis bereits seit Jahren bewährt. Neben der Belastbarkeit der PE-Xa-Rohre ist ebenfalls die Eigenschaft der Langlebigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen ein wichtiges Kriterium für den Einsatz in der Skisporthalle Oberhof. So hält das nach DIN 4726 sauerstoffdichte PE-Xa-Rohr auch noch Temperaturen von bis zu -34 °C bei einem Innendruck von 9 bar stand. Die Regelung des gleichmäßigen Temperaturniveaus wird in der Skisporthalle Oberhof über eine moderne Gebäudeleittechnik (GLT) gesteuert und kontrolliert. Dabei wird für den Unterfrierschutz die Abwärme aus den Kälteaggregaten genutzt, die parallel für Behaglichkeit in den Sozialräumen sorgt.

Gut geheizt – gut für die Behaglichkeit | Um nach einer kraftaufwändigen Trainingseinheit in den nordischen Skidisziplinen den Körper zu entlasten, bietet die Ski-

sporthalle in Oberhof einen ausgedehnten, über 600 m2 großen Servicebereich. Zur Nutzung der lastabhängig zur Verfügung stehenden Abwärme der Kältemaschinen wurde in allen Bereichen des Sozialgebäudes, die es konstruktiv gestatteten, eine Flächenheizung geplant und umgesetzt. Geregelt wird die Flächenheizung, die im Niedrigtemperaturbereich sparsam mit einer Vorlauftemperatur von 35 °C bei einem Rücklauf von 28 °C arbeitet, mit einer modernen 24 V-Einzelraumregelung von Uponor. Für die Effizienz sorgen dabei Temperaturfühler in den einzelnen Räumen und Bereichen, die detailliert Temperaturveränderungen erfassen und für das gewünschte Temperaturniveau in den Räumen sorgen. Die Einzelraumregelung von Uponor ist dabei insbesondere auf die Fußbodenheizsysteme des Systemherstellers angepasst. Neben der Temperaturkontrolle umfasst die Regelung weitere Unterstützungsfunktionen, wie Pumpenlogik und Ventil-Pumpen-Intervallschaltung. Die Komponenten der Regelung bieten über die technischen Funktionen zusätzlich eine ergonomische und benutzerfreundliche Bedienung und eine einfache Montage bei einem gleichzeitig hohen Regelkomfort.

Flexibel: 175 Megawatt Mietflotte für Europa – Leistungsspektrum von 5 bis 5.000 kW Maßgeschneidert: kunden- und branchenbezogene Speziallösungen auf Mietbasis Zuverlässig: Getestete und zertifizierte Anlagen garantieren störungsfreien Betrieb Sofort verfügbar und schnell vor Ort: Europaweiter Service mit 13 Niederlassungen – in Deutschland, Benelux, Großbritannien, Österreich und der Schweiz

en d f u a Kalte e te t ! i m e g Punkt

Fazit | Mit den Flächentemperierungen zum Heizen und Kühlen sowie einer modernen Einzelraumregelung bietet die Skihalle Oberhof für jeden Bereich das passende Klima, um unabhängig von äußeren Einflüssen und zu jeder Jahreszeit die nordischen Skidisziplinen und das Après Ski in vollen Zügen genießen zu können.

www.coolenergy.de Kaltwassersätze | Kühltürme | Klimaanlagen | EDV-Klima Lüftungsgeräte | Komponenten

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24h Service – 01805 266 536* * 0,14 €/Min. aus dem dt. Festnetz, Mobilfunkpreise abweichend.

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TECHNIK

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Messehalle

Kenndaten Messehalle 11 Bauzeit Sommer 2007 bis Sommer 2009 Grundriss 122,3 m x 215,9 m Gebäudehöhe 30 m Ausstellungsfläche 23 860 m2 Fassadenfläche 72 933 m2 Bruttorauminhalt 758 000 m3

Bewährungsprobe bestanden Die neue Frankfurter Messehalle 11 Christoph Brauneis, Marcus Lauster, Gütersloh

Mit der neuen Halle 11 und dem damit verbundenen Portalhaus hat die Messe Frankfurt ihr Angebot für Aussteller und Besucher um ein zusätzliches Highlight erweitert – und zwar sowohl aus technischer als auch aus architektonischer Sicht. Die Feuertaufe zur Internationalen Automobilausstellung im Herbst 2009 hat die Halle schon erfolgreich bestanden. Hierzu trug auch die eingesetzte Kälte- und Klimatechnik bei.

Planung | Im Rahmen der städtebaulichen Entwicklung des Frankfurter Messegeländes (www.messefrankfurt.de), für die das Architektur- und Stadtplanungsbüro Albert Speer & Partner GmbH Architekt und Stadtplaner (www.as-p.de) verantwortlich zeichnete, wurden für den Bau einer neuen Messehalle 11 mehrere Standortvarianten durchgespielt. Dabei wurde letztendlich der heutige Hallenstandort im Westen des Geländes auf dem Areal des ehemaligen Güterbahnhofs, der

glücklicher Weise zur Verfügung stand, favorisiert. Damit konnte die Westseite des Messegeländes mit dem Bau der Messehalle 11 und dem direkt anschließenden Portalhaus weiter entwickelt werden und ein neuer repräsentativer Eingang mit direkter Anbindung an die Autobahn geschaffen werden. Durch die Positionierung neben der Halle 9 und die Entscheidung das Portalhaus zu einem zentralen und repräsentativen Zugang der Messe zu machen, wurde auch die Halle 9

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aufgewertet, die bislang relativ isoliert stand. Grund für den Neubau der Halle 11 war übrigens weniger ein größerer Platzbedarf auf dem Frankfurter Messegelände, sondern die Tatsache, dass mittelfristig für ältere Messehallen Ersatz geschaffen werden muss. So war ursprünglich geplant, die Halle 6 abzureißen, sie soll allerdings vorerst noch weitere zehn Jahre genutzt werden. Um möglichst zügig zu einem ausgereiften Planungsentwurf zu kommen, wurde von

Messehalle

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TECHNIK

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Kenndaten Portalhaus

Foto: Messe Frankfurt

Bauzeit Sommer 2007 bis Sommer 2009 Grundriss 47 m / 62,7 m x 83,1 m Gebäudehöhe 30 m Fassadenfläche 13 094 m2 Bruttorauminhalt 117 330 m3

Anfang an eine in die Tiefe gehende Planung angestrebt. Hierfür wurde schon früh eine Testplanung der Messe vorgenommen, in der das Unternehmen die unterschiedlichen Funktionsbereiche, wie Hallenbereiche, Eingangsbereiche und den technischen Bereich festlegte. Die Abteilung Technische Gebäudeausrüstung unter Leitung von Anton Heisler war für alle technischen Belange des Hallenentwurfs zuständig. Dabei war die von der Messe Frankfurt gemachte Vorgabe, dass die Auswertung der Vorplanung zu 40 %

Foto: Svenja Bockhop, Berlin

Foto: Svenja Bockhop, Berlin

Das Portalhaus dient als repräsentativer Zugang zur Messe

Blick ins Innere des Portalhauses

die Funktion der Halle, zu 30 % die Technik und zu 30 % die Architektur berücksichtigen sollte, zu beachten. Hierzu hatte die Abteilung Technische Gebäudeausrüstung im Vorfeld einen Auswertekatalog festgeschrieben, in dem genau definiert wurde, wie die spätere Auswertung erfolgen sollte. Dabei spielten in den einzelnen Unterpunkten auch Aspekte wie die Wirtschaftlichkeit des späteren Gebäudebetriebs eine wichtige Rolle. Obwohl die Planung bereits vor Inkrafttreten der EnEV

2007 erfolgte, wurde selbstverständlich an eine möglichst effiziente Betriebsweise der Halle gedacht. Die Vorgaben gingen so weit, dass z.B. für den Part der Kältetechnik genau definiert wurde, zu welchem Prozentsatz Absorptionskälte- und zu welchem Prozentsatz Kompressionskältemaschinen berücksichtigt werden sollten. Die vorliegenden Entwürfe wurden dann vom TGA-Team der Messe Frankfurt unter technischen Gesichtspunkten und den Aspekten der Qualitätsbeschreibung geprüft

Foto: Christoph Brauneis

Neue Wege – neue Möglichkeiten

Heribert Lausser (Karl Lausser GmbH), Jürgen Alber (LU-VE Contardo), Steffen Zschunke (Johnson Controls), Anton Heisler (Messe Frankfurt), vor dem Eingang des Portalhauses

Die Halle 11 und das Portalhaus gehören zu den wichtigsten Bauprojekten der Messe Frankfurt der letzten Jahre. Sie ermöglicht im Westteil, also westlich der Torhalle über der Eisenbahnlinie, was im Ostteil des Messegeländes schon lange möglich ist: einen Rundgang. Durch die neue Messehalle und die Ergänzung des „Via Mobile“ genannten Erschließungswegs, dem überdachten Transportsystem mit Laufbändern quer durch das Messegelände, führt nun eine Verbindung von der Halle 8, über die Galleria zur Halle 9 und über einen Übergang zur neuen Halle 11 sowie über die Halle 10 wieder zurück zur „Via Mobile“. Dies macht das Messegelände sowohl für Aussteller als auch Besucher noch attraktiver, da Rundwege beschritten werden können. Darüber hinaus können jetzt zeitgleich sogar zwei Großveranstaltungen parallel – eine im erweiterten Westteil, eine im Ostteil des Messegeländes – durchgeführt werden.

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TECHNIK

Messehalle

und bewertet. Diese Bewertung floss dann zu 30 % in die Gesamtbewertung der Entwürfe ein. Die zwei aus dieser Bewertung siegreich hervorgegangenen Entwürfe wurden weiter entwickelt. Daran anschließend folgte die Entscheidung für den letztlich umgesetzten Entwurf. Bei der Entscheidungsfindung wurden frühzeitig alle wichtigen Gremien berücksichtigt, um eine größtmögliche Unterstützung für das Projekt zu erreichen. Diese Vorgehensweise

stellte ein Novum für die Messe Frankfurt dar, aber der Erfolg des Projekts zeigt deutlich, wie sinnvoll es ist, nicht die Technik erst nachträglich in einen Architektenentwurf zu integrieren, sondern gleich von Anfang an Gebäudetechnik, Nutzungsansprüche und Architektur in einem gemeinsamen Entwurf zu berücksichtigen.

vom Architekturbüro Hascher Jehle Architektur, Berlin (www.hascherjehle.de), entworfen. Für die Bauausführung und die Ausführungsplanung waren die Unternehmen Max Bögl (www.max-boegl.de) für die Bauausführung und Karl Lausser (www.lausser.de) für die Technik zuständig. Beide Unternehmen wurden als gleichberechtigte Partner mit dem Bau der Gebäude beauftragt. Die Grundsteinlegung der Halle 11 fand im Oktober 2007 statt. Die Bauzeit betrug knapp

Bauausführung | Das neue Gebäudeensemble aus Halle und Portalhaus wurde

16 Verbraucher

A14

DN 100

A15

DN 25

DN 200

DN 100

DN 100

DN 200

DN 200 PN 16 k =2300m2/h

DN 100

DN300 DN600

DN400 DN600

DN50

DN65

DN150

505kW-10°C/ 16°C

DN150 (mit Glykol) DN150

Spartenkanäle Süd E11.0/E11.1 DN200 Spartenkanäle Süd E11.0/E11.1 DN200 DN200 Gesamt:2352kW 10°C/ 18°C DN200 DN150 DN200 DN150

Druck MSR P

DN600

W6

M

50 6bar

DN100; 43 m3/h Dp=36 kPa

Versorgung Via Mobilee

M

PI

PI

6bar

M

M

PI

PI

M

*

1 P17

DN 20

Steuerung 22/60

W6

6bar

P

P

500

500

NN NN

6

Kond Kond Dampf

Kond Kond Dampf

Kond Kond Dampf

1

Einlaufstrecke 15 x DN 1

DN25 9

DN80

DN50 PI

1

PI

2 3 1

2 3 1

LI LC TI

DN50

PI

Verflüssiger

Verdampfer PI PI

4

*

5 PI

M

9

2

A1/ A3/ A5 Absorptionskälte-Maschinen Q = 2800 kW 6500 kW 4270 kW Verd. Abs./Verfl. Austr. . m = 301 m3/h 684 m3/h 6577 m3/h t V = 14°C 30°C 1,2 bar(Ü) t R = 6°C 39°C 127°C Dp = 5 mWS 3,8 mWS 1 mWS B27 A/B Puffer Kältespeicher Vges = 28.000 ltr. V N = 28.000 ltr. P O = - bar(Ü) P E = - bar(Ü) P SV = 5,0 bar

DN 300

8

TI

PI

7 6

TI TI

1

PI

50 15bar

DN 20

PI

1 P18 M

1 M

PI

PI

TI

DN200 PN16

6

TI

PI

1

B20 50

PI

M

1

M PI

PI

TI

*

P1

1

M

1

M

1

DN200 DN200

DN 200

M

1 1

DN200 M100 DRD16 M TI TI

1

M

DN25

DN200 PN16 DN25 kVS=500m3/h

B9

5bar 5bar 18

B10 5bar 5bar

18

PI Verdampfer PI PI 1 PI M

M

1

Verflüssiger

A7+8

3x Absorptionskälte-Maschinen

Kälte Klima Aktuell Großkälte

TI

DN200 DN200

DN25

P10

M

A9 Druckhaltestation Kälte Vges = 2x4000 ltr. V N = 2x3600 ltr. P O = 4,2 bar(Ü) P E = 5,4 bar(Ü) P SV = 6 bar

Kond Kond Dampf

DN200 RK41PN16

M

P7/ P9 Verdampferpumpe V-KM Normpumpen . m = 129 m3/h Dp= 9,5 mWS n = 1455 min-1 P el = 5,5 W

NN NN

A11

DN 200

P9

P 1000

LIS

DN200 DN200

1

P2

P 1000

M

Kond Kond Dampf

DN300 PN16 kVS=1600m3/h

A1, 3 + 5

M

Kond Kond Dampf

DN200 RK41PN16

1

Steuerung 22/75

W8

DN200

SV-Ausblase-Ltg. DN350 Streckenkondensat DN65 Kondensat DN150 Hochdruck-Dampf DN300 Wrasendampf DN250 Kühlwasser RL DN600 Kühlwasser VL DN600 Kälte VL DN600 Kälte RL DN600

DH-Kälte Spartenk.

PIS

1 P19

DN 200

PI

automatische * Nachspeisung

Versorgung Spartenkanäle

DN 250

DN 250

Kond Kond Dampf

TI

TI

18

DN 200

2x KM-Schraubenverdichter A10 Druckhaltestation Kühlung Vges = 2x1500 ltr. V N = 2x1350 ltr. P O = 3,6 bar(Ü) P E = 4,5 bar(Ü) P SV = 5,0 bar

A11 Druckhaltestation Kälte-VIA-Mobile Vges = 2x500 ltr. V N = 2x450 ltr. P O = 4,2 bar(Ü) P E = 5,4 bar(Ü) P SV = 6,0 bar

A12 Druckhaltestation Kälte-Spartenkanal Vges = 2x1000 ltr. V N = 2x900 ltr. P O = 3,2 bar(Ü) P E = 4,5 bar(Ü) P SV = 5,0 bar

A13 bis A28 Rückkühler Glykol/ Wasser Q. N = 1500 kW m = 158 m3/h t V = 29 °C t R = 38° C P el = 29,6 W

B1-B19; B21; B23; B25 Ausdehnungsgefäß Einzelabsicherung Vges = 18 ltr. V N = 14 ltr. P O = 3,6 bar(Ü) P E = 4,5 bar(Ü) P SV = 5,0 bar

P8/ P10 P11/ P13 P12/ P14 P15 A/ B/ C/ D P16/ P17 Verflüssigerpumpe V-KM WT-Freie Kühlung Primär WT-Freie Kühlung Sekundär Hauptpumpen Kälte WT-VIA Mobile-Sekundär Normpumpen Normpumpen Normpumpen Normpumpen Normpumpe . . . . . m = 142 m3/h m = 79 m3/h m = 71,8 m3/h m = 620 m3/h m = 47,4 m3/h Dp= 12 mWS Dp= 9,3 mWS Dp= 7,4 mWS Dp= 20 mWS Dp= 17,5 mWS n = 1445 min-1 n = 1440 min-1 n = 1435 min-1 n = 1485 min-1 n = 1440 min-1 P el = 7,5 W P el = 4 W P el = 3 W P el = 55 W P el = 4 W

Kälteschema

50

B22 PI

B19

M

DN 200

TI

A2/ A4/ A6 A7/ A8 Kondensatrückspeisung KM-Schraubenverdichter Q = 1200 kW 1370 kW V. ges = 2500 ltr. Verd. Verfl. . m = 8 m3/h m = 129 m3/h 150 m3/h Dp = 7 mWS t V = 14°C 30°C n = 2850 min-1 t R = 6°C 39°C Dp = 0,5 mWS 0,5 mWS Pel = 0,37 kW

P1/ P3/ P5 P2/ P4/ P6 Verflüssigungspumpe Verdampferpumpe Abs. Normalpumpen Normpumpen . . m = 745 m3/h m = 301 m3/h Dp= 13 mWS Dp= 11,5 mWS n = 1480 min-1 n = 1459 min-1 P el = 45 W P el = 15 W

TI

18

IMS

DN300 SF303-ENJL1040

1

* Vakuumbrecher DN15 PN40

A 2, 4 + 6

3x Kondensatrückspeisung

DN250 DN350

TI

10 Austreiber 11PI

Absorber

M

DN 350

DN20 DN25 1,5bar

Auslaufstrecke 5 x DN

18

DN20

DN100

DN15

B2 5bar 5bar

18 5bar 5bar

DN65

DN 200

B1 PI

DN250

BR16ZFA-ASP25 M100 PN10

DN350

DN100

B21

Versorgung Spartenkanäle

DN16 DN65

M

DN 20

W7

A12

Kond Kond Dampf

TI

BR16MC1503 DN200 PN16

DN200 PN16

TI

LIS

Versorgung Via Mobilee

*

DH-Kälte-VIA

PIS

DN DN200 50

DN200

DN200 PN16 RK41-EN-JL 1040

DN20 B24 7

P16

Nachspeisung

DN1200 PN16 RK41-EN-JL 1040

M

* automatische

TI

DN DN200 200 IMS

DN200

PI

PI

DN 20

TI

6bar 18

DN200 IMS

DN200

RF100M250Y M DN100 PN16

PI

B23

TI

DN200

DN150; 16 m3/h Dp=46 kPa

50 6bar PI

TI

IMS

DRD16/200M100 DN200 PN16

DN20 B26 DN100; 43 m3/h Dp=36 kPa

TI

IMS

DN125 PN16 RK41-EN-JL 1040

DN125 PN16 DRD416/125-M 100

TI

6bar 18

DF100M250Y DN100 PN16

B25

TI

DN DN200 200

DN 40

DN DN 125 125

IMS

DN125 PN16 RK41-EN-JL 1040

TI

DN DN125 125

IMS

DN150; 16 m3/h Dp=46 kPa

DN DN125 125

DN125 PN16 DRD416/125-M 100

DN DN125 125 IMS

DN 25

DN 200

DN200

DN250

VIA-Mobile Halle 9

DN150

DN150 DN 150

Druck MSR

A16

DN 25

DN 200

DN 40

Leistung Leistung Leistung Leistung ARGE an Via Mobil an Via Mobil ARGE VIA-Mobile DN50 DN50 Halle 10

DN 100

A16

DN 25

DN 200

DN 200 DN 600

18kW-10°C/ 16°C (mit Glykol)

DN 100

A16

DN 25

DN 200

M VS

DN 100

DN 100

A16

DN 25

DN 200 PN 16 k =2300m2/h

M VS

DN200

A13

DN 100

DN 200 PN 16 kVS=2300m2/h

DN 200

DN 100

M

DN200

DN 100

DN 100

DN 200 PN 16 2 M kVS=2300m /h

DN250

DN 200 PN 16 2 M kVS=2300m /h

DN200PN16 DRD16/200M100

DN 200 PN 16 2 M kVS=2300m /h

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P18/ P19 WT-Sparten-Sekundär Normpumpen . m = 124 m3/h Dp= 20 mWS n = 1459 min-1 P el = 11 W

B20;B22; B24; B26; Ausdehnungsgefäß Einzelabsicherung Vges = 50 ltr. V N = 45 ltr. P O = 3,6 bar(Ü) P E = 4,5 bar(Ü) P SV = 5,0 bar P20/ P21 WT-Fernkälte-Sekundär Normpumpen . m = 358 m3/h Dp= 10 mWS n = 1459 min-1 P el = 15 W

|

Messehalle

Die Infrastruktur zur Erschließung und Versorgung der neuen Halle mit Gas, Wasser, Dampf, Strom, IT etc. und die Entsorgung des Abwassers wurden vor Baubeginn realisiert. Während der zweijährigen Bauphase erfolgte die Ausführung der gesamten TGA-Installation innerhalb von nur zehn Monaten.

DN 200 PN 16 k =2300m2/h

M VS

DN 100

A25

A25

DN 50 DN 100

ULK FBH-WT-Station RLT-Anlagen

DN 600 DN 300

DN 50

DN 40

DN 20

DN350

1500 PI

LIS

DN150 RK41 PN16

DN150 M100 M DRD16 TI

DN20 B11

18 5bar

P11 M

DN125 TI

PI DN20

PI PI

M

DN125 PN16 kVS=250m3/h

4

DN150 RK41 PN16

1 P11 1

TI PDI Pl TC TSA+ PSA+

P23 A/ B/ C/ D Versorgung RKW Normpumpen 4x33% . m = 883 m3/h Dp= 20 mWS n = 1485 min-1 P el = 75 W

Trichtersiphon Thermometer Differenzdruckmanometer Manometer mit Ventil Messstellenkreis Sicherheits-TemperaturBegrenzer Sicherheits-DruckBegrenzer

F T P ff

M

DN150 M100 M DRD16 TI

DN20 B14

1

18 5bar

M

PI

DN125

PI

TI

PI DN20

PI

M

DN125 PN16 kVS=250m3/h

4

Fühler Temperaturfühler Differenz-Sensor/ Druckfühler Frequenzrichter Eck-Überströmventil federleicht Strangregulierventil KSB Bea Control IMS Durchgangsventil mit Motor Rückschlagklappe/ Ventil

M TAE

Dreiwegeventil mit Motor Termische Armaturensicherung Filter

T STW S

DN300 BB22G

DN300 BB22G TI

DN350

P15D

DN300 PN10

M

DN350

DN600

Parametics Unterschallmessung

DN100 DN600

1

P23B

TI

DN400

P23C

1

M

1

TI

DN350

1

M

1

TI

DN400

P23D

TI

DN400

DN400 DN600

DN300 B16 PN10

M

M

DN250 BB22G

1 P20

B17

DN 300

10 bar 18

DN300 PN10

DN20

DN300

B18 PN10

M

18 5bar

M

5

DN20

DN 300

DN300 PN10

Volumenstromregler Druckregler Drucküberwachung

DN 600

1 P21 M

1

Fl

DN600

B 27 A W3

Fernkälte

W7/ W8 Platten-WT Spartenkanäle Q = 1176 kW Sek. . Prim. m = 168 m3/h 126 m3/h t V = 6 °C 18 °C t R = 12° C 10 °C Dp = 46 kPa 28,3 kPa Druckminderer

Membranpumper Wärmemengenzähler Reduzierung Motorabsperrklappe Durchflussmesser Kondensatableiter Schauglas/ Prüfkammer Schauglas mit Überwachung Kompensator

P

Druckbehälter Ausdehnungsgefäß

+

Lufterhitzer Plattenwärmetauscher Abgasschalldämpfer

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F TVD6 F TVD6 F TVD6

TVD6 F TVD6 F TVD6 F

M

Pumper

M

Überströmung DN 400 DN 600 DN 600

DN 300

1

DN20

1

M

SV-Ausblase Ltg. über Dach DN 350

Hauptversorgung Rückkühlung

TI M

Enth.-Wasser verschnitten 1° dH

M

1

DN250

B15 DN20

18 5bar

W5/ W6 Platten-WT VIA Mobile Q = 300 kW Sek. . Prim. m = 43 m3/h 50 m3/h t V = 6 °C 16 °C t R = 12° C 10 °C Dp = 40,5 kPa 49,2 kPa

Sicherheitstemperaturwächter

M

DN600

10bar 18

DN300 PN10 M

Versorgung von/ zu Halle 9 Wasser/ Glykol

Schlechtpunktmessung Tauchhülse

P23A

1 TI

TI

DN300 PN10

1

M

1

DN300

M

1

M

Störungswächter

1

M

1

Vakuumbrecher P

P15C

1

DN300 8

DN300

DN300 PN10 M

1 P12

W3/ W4 Platten-WT Fernkälte Q = 300 kW Sek. . Prim. m = 418,8 m3/h 357,4 m3/h t V = 6 °C 14 °C t R = 12° C 8 °C Dp = 49 kPa 40,5 kPa

Ventil mit Magnetantrieb

1

M

TI

1 P22A 1 P22B

PI

P

P15B

1

Versorgung von Halle 10-520 m3/h Wasser/ Glykol

DN150 RK41 PN16

W2

Absperrarmatur allg. Absperrventil Schmutzfänger Kugelhahn Kappen-Absperrventil

DN400 IMS DN 20

Kühlwasser RL DN 600 Kühlwasser VL DN 600 Kälte VL DN 600 Kälte RL DN 600

DN250 DN250 BB22G TI BB22G TI

Freie Kühlung

W1/ W2 Platten-WT Fr. Kühlung Q = 500 kW Sek. . Prim. m = 83,6 m3/h 71,5 m3/h t V = 8 °C 16 °C t R = 14° C 10 °C Dp = 38,2 kPa 30,2 kPa

DN250 DN600 DN400

DN400

DOS DN15

DN300

DN150 DN150 TI

B13

1 P12

W1

Anschluss siehe Heizungsschema

5bar 18

Freie Kühlung

P22A/ 22B FK Versorgung Halle 9/10 . m = 358 m3/h Dp= 19 mWS n = 1470 min-1 P el = 30 W

DN 150 DN150

TI mT

DN150 RK41 PN16 M

1

M

Hauptversorgung Kälte

Kond Kond Dampf

DN 150 DN150

STW

DN15

Tauchhülse für Leistungsmessung Schacht N/O EO DN150

DN250

DN600 DN400

DN350

DN600

DN300 DN300

TI

B12 5bar 18

P15A

A9

DN300

TI mT min.TTermostat

DN15

GH70 Steuerung

140l

Kond Kond Dampf

DN 150 DN150

DN 150 DN150

DN 150 DN150

DN 200 DN 200 DN 150 DN150 STW

Kond Kond Dampf

DN 150 DN150

SV-Ausblase-Ltg. DN350 Streckenkondensat DN65 Kondensat DN150 Hochdruck-Dampf DN300 Wrasendampf DN250 Kühlwasser RL DN600 Kühlwasser VL DN600 Kälte VL DN600 Kälte RL DN600 DN150 DN150 DN200 DN200

1

DN350

MAG DN80

A10

Kond Kond Dampf

DN350

DN300

NN NN

1

NN

DN300

DN65

Steuer- 140l ung

NN

TI

DN300

MAG

P 4000

DN300

1500

M

5 bar

P

DN300

M

P 4000

DN300 BB22G

M

DN300 BB22G

DH-Kälte P

Druck MSR DN 600

M

PIS PAZ

Steuerung 22/75

*

Time

DN350

DH-Kühlung

DN65

LSL

N/O Kälterverbraucher

DN250

Nachspeisung

PIS

DN 600

Halle 11, Ebene C Achse M-17 Portalhaus Ebene T2, Zentrale Süd

S/O S/W N/W

11.000kW 8°C/ 14°C Nordseite Südseite DN25 DN25 DN25 DN25 RingDN300 leitung DN350 DN150 in U1 DN150 DN600

automatische * Nachspeisung

DN 200 DN 600 DN 200

offen Hand

DN 80

DN 600 DN 300

DN 600

DN 80

DN 600 DN 400

DN 25

DN150

DN 600 DN 400

DN 200

DN 600

DN 500 DN 500

A28

DN 25

DN 200

DN 200 PN 16 kVS=2300m2/h

DN 100

A27

DN 25

DN 200

M

DN 100

DN 100

A26

DN 25

DN 200

DN 100

DN 200 PN 16 kVS=2300m2/h

DN400 BB22G

DN 25

DN 200

DN 100

M

DN 300

DN 25

DN 100

DN 200 PN 16 kVS=2300m2/h

DN400 BB22G

A25

DN 100

M

DN 250 BB22G

DN 100

DN 200 PN 16 kVS=2300m2/h

DN400 BB22G

DN 100

M

DN400 BB22G

DN 100

11 verfügt neben dem Kellergeschoss als Technikbereich über zwei Geschosse mit

DN300

DN 100

Räumliche Konzeption | Die Halle

DN 300

DN 200 PN 16 k =2300m2/h

M VS

|

zusammen mehr als 23 000 m2 Ausstellungsfläche. Dazu kommen Terrassen- und Freiflächen, die überwiegend gastronomisch genutzt werden, Konferenz- und Tagungsräume sowie Büroflächen, die von Ausstellern angemietet werden können. Daneben sind die notwendigen Sozialbereiche im Gebäude untergebracht. Das Portalhaus (13 094 m2) und die Halle 11 (105 115 m2) zusammen haben eine Bruttogeschossfläche von zusammen 118 209 m2.

DN 300

zwei Jahre, so dass die Messehalle – trotz witterungsbedingter Verzögerungen – pünktlich zur Internationalen Automobilausstellung (IAA) 2009 in Betrieb gehen konnte. Die Investition für die Halle 11, das Portalhaus und die gesamte Infrastruktur betrug rund 250 Mio. Euro, die von der Messe Frankfurt aus eigenen Mitteln aufgebracht wurde. Die Qualitätssicherung erfolgte durch die Messe Frankfurt, die auch die Überwachung der baubegleitenden Ausführungsplanung vornahm.

TECHNIK

B 27 B

W4

Fernkälte

Legende:

Kühlwasser Rücklauf Kühlwasser Vorlauf Kälte Rücklauf Kälte Vorlauf Fernkälte Rücklauf Fernkälte Vorlauf Entlüftung Wrasen Dampf

Hochdruckdampf Niederdruck Dampf Dampf Kondensat Enthärtetes Wasser Gasleitung Trinkwasser warm Trinkwasser kalt Steuerleitung Glykolleitung

1 Gummi-Kompensator 4 Wärmemengenzähler 7 Wärmemengenzähler DN 80 DN 100 2 Wärmemengenzähler Qn=40m3/h; kVS=43 Qn=60m3/h; kVS=71 DN 250 BL=250 mm BL=225 mm Qn=400m3/h; kVS=129 5 Wärmemengenzähler 8 Wärmemengenzähler BL=450 DN 250 DN 300 3 Wärmemengenzähler Qn=400m3/h; kVS=358 Qn=600m3/h; kVS=520 DN 150 BL=450 BL=500 Qn=150m3/h; kVS=129 6 Wärmemengenzähler 9 Kondensatmengenzähler BL=300 DN 150 DN 25 Qn=150m3/h; kVS=165 Qn=10m3/h BL=300

Legende Dampf-, Kondensatleitung 1 Rückschlagklappe DN 50 2 Kondensatableiter DN 50 3 Schauglas DN 50 4 Entlüfter DN 15

9 5 Vakuumbrecher DN 15 6 Kondensatableiter 10 DN 50 11 7 Schmutzfänger DN 200 PN 25 8 Druckminderer DN 150 PN 16

Regelventil DN 200 PN 40 Sicherheitsventil DN 200/300 1,5 bar Kompensator DN 200 PN 16

Kälte Klima Aktuell Großkälte

51

|

TECHNIK

|

Messehalle

stattung. Zu nennen ist hier die anspruchsvolle Energieversorgung und gleichzeitige Klimatisierung der Messehalle mit ihren sehr schwankenden Wärmelasten durch den Energieeintrag sowie die hohen Sicherheitsanforderungen auf Grund der Versammlungsstätte. Das Konzept der Halle sieht generell drei Betriebsarten vor: a) Ruhebetrieb: Dabei wird die Halle auf einer Temperatur von 5 °C gehalten, b) Aufbau- und Abbaubetrieb: Dabei werden die Räume soweit aufgeheizt bzw. so temperiert gehalten, dass der Auf- bzw. Abbau problemlos möglich ist. Schnelllauftore sorgen für kurze Öffnungszeiten der Halle und so für einen möglichst geringen Energieverlust. c) Messebetrieb: Hier werden je nach Bedarf und Größe der Veranstaltung unterschiedliche Funktionalitäten vorgehalten und Raumzustände gefahren.

Grundriss Halle 11 und Portalhaus (1.OG)

Die Halle ist untergliedert in zwei Hallenebenen im EG und im 1. OG sowie mehrere Konferenz- und Bürobereiche. Dazu kommen Sozial-, Gastronomie- und Technikräume. Die obere Hallenebene ist stützenfrei ausgeführt und somit sehr flexibel nutzbar. In beiden Hallenebenen ist eine umfangreiche Medienversorgung installiert. Diese ist gleichmäßig im Raster aufgeteilten Spartenkanälen untergebracht und diese sorgen dafür, dass überall in der Halle folgende Medien bereit stehen: ■ Strom, ■ Datenleitungen, ■ Frischwasser und zugehörige Abwasserleitungen.

Dazu gibt es die Möglichkeit, auf Wunsch Kälte und Druckluft für den Standbau der Aussteller zur Verfügung zu stellen. Diese dezentrale Kälteversorgung, z.B. für externe Anschlüsse von Kühlern im Gastronomiebereich eines mehrgeschossigen Messestands, ist nicht direkt mit dem übrigen Kaltwassernetz verbunden, sondern erfolgt über Plattenwärmetauscher. Beim Bau der Ingenieurgänge wurde darauf geachtet, dass der elektrische und der wasserführende Bereich voneinander getrennt angeordnet wurden.

Das TGA-Konzept | Das komplexe

Foto: Christoph Brauneis

Foto: Messe Frankfurt / Ingo Bach

System und die unterschiedlichen Raumtypen und Nutzungen stellten hohe Anforderungen an die technische Gebäudeaus-

Foto: Christoph Brauneis

Zwei Schraubenverdichter mit je 1,2 MW Kälteleistung

Foto: mcl

Hallenebene 11.1

Versorgungsbereich unter der Halle

Absorberkältemaschinen mit 2,8 MW Kälteleistung

52

www.kka-online.info

Kälte Klima Aktuell Großkälte

Kältetechnik | Die Kälte liefern drei dampfbetriebene York-Absorberkältemaschinen mit je 2,8 MW (Rückkühlwärme ca. 7 MW bei einem Dampfbedarf von 6,6 t/h) sowie zwei York-Schraubenverdichter mit je 1,2 MW Kälteleistung (www.johnsoncontrols.de). Diese bieten zusammen rund 11 MW Kälteleistung. Nach der Pilotprojektierung wurde festgestellt, dass der Bedarf zu Spitzenzeiten doch noch etwas höher liegen kann. Dieser wird dann gedeckt durch die Einbindung von Fernkälte aus der Halle 10 heraus, wo noch Leistungsreserven bestehen, über zwei zusätzliche Plattenwärmetauscher. Diese hohe erforderliche Kälteleistung ist deshalb erforderlich, weil die Wärmelasten während einer Messeveranstaltung in den vergangenen Jahren immer weiter gewachsen sind – mittlerweile rechnet die Messe Frankfurt mit 300 W/m². Der Einsatz der Absorbertechnik macht gerade auf dem Frankfurter Messegelände Sinn, weil das Medium Dampf durch den Zugang zum Fernwärmenetz in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Zudem sei die Zuverlässigkeit im Betrieb von Absorberanlagen nach Erfahrung der Messe Frankfurt um ein Vielfaches höher als von Verdichtungsmaschinen. Dieser Umstand sowie die niedrigeren Wartungskosten würden die Mehrkosten der Absorber in der Anschaffung mehr als kompensieren. 16 Rückkühler mit jeweils 1,5 MW Leistung mit jeweils zwei Frequenzumrichtern

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TECHNIK

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Messe Frankfurt

Messehalle

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zur Drehzahlregelung wurden auf dem Dach der Halle aufgestellt. Diese wurden – wie schon bei anderen Großprojekten der Messe Frankfurt (Torhaus, Halle 9, Halle 4) – von LU-VE Contardo (www.luve.de) geliefert (siehe z.B. KKA 6/2007, S. 50 „Punktlandung auf Halle 4). Es handelt sich dabei um „EHDL“-Rückühler mit Axialventilatoren und einem Sprühsystem („Dry & Spray“). Diese funktionieren die meiste Zeit des Jahres wie normale Trockenrückkühler, solange die Umgebungstemperatur niedrig genug ist, um die Kühlleistung bei den gewünschten Bedingungen zu halten (Dry-Betrieb). Bei höheren Lufttemperaturen (im Fall der Halle 11 bei Volllast ab 21,6 °C Außentemperatur) setzt sich das System automatisch in Betrieb, um die notwendige Menge aufbereiteten Wassers auf die Lamellen der Blöcke zu sprühen (SprayBetrieb). Die Verdampfung des auf die Lamellen gesprühten Wassers erhöht die Geräteleistung und gestattet es, die Temperatur der gekühlten Flüssigkeit konstant bei den gewünschten Bedingungen zu halten. Ein Kontrollsystem reguliert die Ventilatordrehzahl und die Menge des gesprühten Wassers je nach Bedarf.

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Einer der 16 Rückkühler wird auf das Dach der Halle 11 gehoben

Wasseraubereitung für den Spray-Betrieb der Rückkühler

Der Spray-Betrieb der Rückkühler wird erst bei höheren Außenluft-Temperaturen aktiviert

Das System hat folgende Vorteile:

Sprühwasservolumenstrom beträgt 3,3 m³/h bei einem Sprühwasservordruck von 20 bar. Im ersten halben Jahr seit Inbetriebnahme der Halle 111 war witterungsbedingt noch bei keiner Veranstaltung der Sprühbetrieb erforderlich. Jeder Rückkühler fördert mit insgesamt 18 Axialventilatoren (800 mm Durchmesser) einen Luftvolumenstrom von 360 000 m³/h. Die Luftaustrittstemperatur beträgt 37,2 °C, die Flüssigkeitsaustrittstemperatur 30 °C. Der Schalldruck beträgt 63 dB(A) in 5 m Entfernung (+ 0,4 dB(A) für das Sprühsystem), der Schalleistungspegel liegt bei 92 dB(A) (+ 0,4 dB(A) für das Sprühsystem). Besondere Anforderungen an die Geräte bezüglich des

■ Der Wasserverbrauch ist auf wenige

Zeiten im Jahr beschränkt. ■ Da kein Sammelbecken unter dem Wär-

metauscher vorgesehen ist, ergeben sich auch keine hygienischen Probleme durch stehendes Wasser. ■ Schwadenbildung wie bei Kühltürmen wird vermieden. Das für die Rückkühler erforderliche Sprühwasser mit einem Härtegrad von 1,6 °dH wird über Enthärtungseinrichtungen mit Dosieranlage im Technikgeschoss der Halle 11 aufbereitet und über ein Edelstahlrohrnetz aufs Dach der Messehalle gefördert. Der

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Messehalle

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TECHNIK

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16 LU-VE Contardo-Rückkühler mit je 1,5 MW schmücken das Dach der Messehalle 11

Schallschutzes bestanden nicht, so dass auch keine Schallschutzmaßnahmen vorgenommen werden mussten. Nach Einbau der Rückkühler wurden diese im Rahmen einer Leistungsmessung durch Prof. Ulrich Busweiler von der FH Gießen auf Herz und Nieren geprüft. Ergebnis war nicht nur eine Bestätigung der vom Hersteller angegebenen Leistungsdaten, sondern die Rückkühlleistung war sogar höher als angenommen. Die Wahl für die LU-VE-Rückkühler fiel auch unter dem Aspekt einer generellen Entscheidung der Messe Frankfurt, dass alle offenen Rückkühlsysteme auf dem Messegelände gegen geschlossene Systeme ersetzt werden sollen. Die mögliche Legionellen-Problematik bei offenen Systemen, generelle hygienische Aspekte, der Aufwand für die Instandhaltung, Ressourcenschonung durch erhebliche Reduzierung des Wasserverbrauchs sowie die

Vermeidung von Schwadenbildung durch die Kühltürme waren die Gründe, geschlossene Rückkühlsysteme einzusetzen. Es besteht ein Kälteverbund mit den Hallen 10 und 11 sowie ein Stich in die Halle 9. Zwei Kälte-Pufferspeicher mit je 28 000 l Inhalt sorgen für die Vorhaltung der Kälte. Das zentral erzeugte Kaltwasser wird für die Versorgung mehrerer Bereiche, wie u.a. die Kühlung in den Lüftungsgeräten, die Kühlung von Kühldecken in den Büroräumen sowie die Kühlung des Kühlbodens im Portalhaus und der Foyers genutzt. Die dezentrale Kälteerzeugung erfolgt durch Direktverdampfer. Dazu gehören IT- und Elektroverteilerräume mit inneren Lasten, alle Kühlräume der Gastronomie sowie rund 70 Splitklimageräte, die für die Kühlung der Wegebereiche um die Halle im Anschluss an die „Via Mobile“ sorgen. Hierfür stehen 300 kW Kühlleistung zur Verfügung.

Je zwei Frequenzumrichter dienen zur Drehzahlregelung der 16 Rückkühler

Verbundanlage Normal- und Tiefkühlung für ein Café

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Für die Kühlung eines redundanten Rechenzentrums für das Messegelände sorgen mehrere separate SuperChiller.

RLT-Anlagen | Für die Versorgung der

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Halle mit Frischluft wurde eine energieeffiziente Lösung angestrebt. Daher verfügen alle RLT-Anlagen im Gebäude über eine Wärmerückgewinnung mit Ausnahme der beiden Hallenebenen. Dort wurde darauf geachtet, dass auch bei kleineren Veranstaltungen mit wenigen Messebesuchern oder einer Teilnutzung eines Hallenbereichs eine wirtschaftliche Klimatisierung ermöglicht wird. Dabei wird durch ein Klappensystem nur der hygienisch notwendiger Anteil Außenluft zugemischt, während rund 60 bis 70 % der Raumluft im Umluftbetrieb gefahren werden kann. Die Temperierung der Primärluft erfolgt durch Wärmetauscher in den Lüftungsanlagen. Die umgewälzte Sekundärluft erhält den Ener-

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Absorber

Insgesamt 288 ein- und zweiseitig ausblasende Induktionsgeräte für die Luftverteilung in der Halle

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TECHNIK

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Messehalle

RLT-Anlage

Projektbeteiligte

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gieeintrag durch die Wärmetauscher der Induktionsgeräte. Je Hallenebene sind sechs gleichgroße RLTAnlagen installiert, die eine bedarfsgerechte Versorgung ermöglichen. Dafür wurde die Hallenfläche so aufgeteilt, dass jede Anlage in Querrichtung (Hallenbreite) für die Versorgung der Raumluft bis zur Hallenmitte zuständig ist. Durch eine Drittelung der Halle in Längsrichtung können die Bereiche rechts, Mitte und links individuell angesteuert werden. Für die Luftverteilung wurden 288 ein- und zweiseitig ausblasende Induktionsgeräte eingebaut, die sich in der doppelstöckigen Halle jeweils in 10 m Höhe befinden und maximale Abmessungen von 2,50 m x 1,80 m x 0,65 m haben. Die Einbringung der Luft erfolgt von oben, weil sich die Messe Frankfurt Böden und Wände für alle erdenklichen Konstellationen im Messebau frei halten wollte. Diese haben eine Kühlleistung von 27 kW pro Gerät. Die im Vorfeld ausgeführten Simulationsberechnungen haben ergeben, dass das optimale Ergebnis mit speziellen Deckeninduktionsdurchlässen erreicht werden kann, die im Kühlfall in einem Winkelbereich von waagerecht bis senkrecht nach unten ausblasen – je nach aktuellem Lastzustand. Die Luft-Wasser-Systeme bringen 25 m3/ m h aufbereitete Primärluft in die Halle. Die Versorgung der Büros-, Restaurant- und Konferenzbereiche erfolgt über zwei hintereinander geschaltete Filter, die übrigen Bereiche werden mit einstufig gefilterter Luft versorgt.

Blick unter das Hallendach

Anton Heisler (Messe Frankfurt), Stephan Zschunke (Johnson Controls), Stephan Hahn (Messe Frankfurt), Jürgen Alber (LU-VE Contardo)

Fazit | Die Messehalle 11 hat ihre Bewährungsprobe mit der Veranstaltung der IAA 2009 bestanden. Bei dieser stand gleich zu Beginn der Hallennutzung eine besondere Herausforderung auf dem Programm. So hatte der Automobilhersteller, der die Halle für die Präsentation seiner Fahrzeuge nutzte, einen Rundkurs innerhalb der Halle aufgebaut, auf der mit Verbrennungsmotoren betriebene Pkw durch die Halle fuhren. Dabei gab es Dank des guten Zusammenspiels aller technischen Gewerke und der guten Abstimmung des Hallenbetriebsteams nur Lob und Dank seitens des Nutzers. Geruchsbelästigungen durch Autoabgase waren kein Thema. Nach dieser Bewährungsprobe zeigt sich die neue Halle 11 der Messe Frankfurt gut für die Herausforderungen der Aussteller gerüstet. Einen großen Anteil daran trägt das ausgefeilte TGA-Konzept.

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Architekt: Hascher Jehle Architektur, Berlin TGA-Planung: Scholze Ingenieurgesellschaft mbH, Leinfelden-Echterdingen Bauherr: Messe Frankfurt GmbH Baumanagement: Hartmut Keßler Projektleitung: Bodo Ralinofsky TGA: HKLS: MSR/GLT: Elektro: Brandschutz: Fördertechnik:

Anton Heisler Stephan Hahn Harry Lenk H. O. Meub Jörg Parthon Michael Resch

Bauausführung: ARGE H11 Max Bögl/Karl Lausser Technik GU: Karl Lausser GmbH, Pilgramsberg

Online-Plus Zahlreiche weitere Fotos von der Halle 11 und der eingesetzten Technik finden Sie in der Online-Version dieses Beitrags unter www.kka-online.info. Dort steht auch noch einmal ein PDFDokument des Artikels „Punktlandung auf Halle 4“ aus KKA 6/2007 zur Ansicht bereit.

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TECHNIK

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Kunststoffverarbeitung

Vom Granulat zur fertigen Baugruppe Energiesparen durch ganzheitliche Betrachtung Nico Küls, gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Kierspe

Das Kühlen bzw. Temperieren während der Kunststoffteile-Produktion ist ein energieaufwändiger Prozess, der häufig einen wichtigen Teil der Herstellungskosten ausmacht. Auf der Suche nach Energieeinsparpotentialen sollte man jedoch nicht zu kurzsichtig sein und nur die Anlagen zur Kühlung bzw. Temperierung betrachten: Eine ganzheitliche Beleuchtung des Herstellungsprozesses kann die größeren Einsparpotentiale offenlegen.

Die weiter steigenden Energiekosten stellen für jeden Kunststoffverarbeiter ein elementares Problem im globalen Wettbewerbsumfeld dar. Eine steigende Zahl von Verarbeitern schenkt daher zu Recht den in ihrem Hause eingesetzten Kühl- und Temperierverfahren mehr Beachtung und durchleuchtet diese kritisch bezüglich der Energieeffizienz. Möchte man die Energieeinsparpotentiale jedoch optimal ausschöpfen, funktioniert dieses nur durch eine ganzheitliche Betrachtung. Einer der Anbieter technisch führender Systeme, die gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH aus Kierspe (www.gwk.com), stellt eine zunehmende Nachfrage nach intelligenten und Kosten sparenden Geräten und Anlagen fest.

rung realisiert. Dies mag daran liegen, dass sich die Amortisationskosten für die notwendigen Investitionen in eine energetisch optimierte Kühlanlage sofort nachvollziehbar errechnen lassen. Doch damit werden die möglichen realistischen Einsparpotentiale noch längst nicht genutzt.

Energiesparpotentiale in der Praxis nicht genutzt | Bei der Rückkühlung

Kühlanlage zum Nulltarif modernisieren | Allein der Blick auf die monatliche Strom- und Heizmittelrechnung und der Vergleich mit den Vorjahreszahlen ist Motivation genug, sich intensiv mit dem Energiekonzept seines Unternehmens auseinanderzusetzen. Egal, ob mit Öl, Gas oder Strom geheizt oder gekühlt wird, die Kosten dafür sind in den vergangenen Jahren um durchschnittlich 10 % p.a. gestiegen, und die langfristige Entwicklung lässt für die Zukunft noch höhere Steigerungsraten befürchten. Die Hoffnung auf politische Lösungen ist genauso wenig Erfolg versprechend wie die Erwartung, dass Material- und Personalkosten in der Zukunft

Energieintensive Prozesse analysieren lassen | Natürlich spielt auch

Bilder: gmk

der aus den Produktionsprozessen abgeführten Wärme wird in der Praxis häufig schon ein beachtliches Potential an Energieeinspa-

signifikant sinken werden. Das einzig sinnvoll anzustrebende Ziel ist die Senkung des absoluten Energieverbrauchs. Ein Beispiel aus der Praxis verdeutlicht dies. Bereits in einem kleinen Spritzgießbetrieb mit 15 kleineren und mittleren Maschinen und einer benötigten Gesamtkühlleistung von 250 kW lohnt sich der Ersatz einer alten, konventionell betriebenen Kältemaschine durch eine Energie optimierte moderne Kältemaschine. Da in unseren Breiten durch die Entlastung des Kompressors bei niedrigen Außentemperaturen bis zu 75 % der einzusetzenden elektrischen Leistung eingespart werden können, lässt sich alleine mit der Energiekosteneinsparung der Mietkauf der neuen Maschine zu banküblichen Zinsen in der Regel komplett finanzieren.

Werkzeugtechnik, Temperiertechnik und Kühltechnik intelligent und kostensparend einsetzen

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die Energieeffizienz der eingesetzten Komponenten eine Rolle, die sich im COP-Wert (Coefficent of Performance) widerspiegelt. Aber man sollte sich nicht von hohen Werten für einzelne Aggregate blenden lassen. Letztendlich ist nur das Verhältnis von produzierter Kühlleistung zur eingebrachten elektrischen Energie des Gesamtsystems – gemessen über das ganze Jahr – entscheidend. Die Erfahrung hat gezeigt, dass in vielen Unternehmen ein großes Einsparpotential schlummert, das mit Unterstützung von Fachfirmen, wie der gwk, gehoben werden kann, die neben der Fachkompetenz in Kühltechnologien auch über das notwendige Prozesswissen der Kunststoffverarbeitung verfügen. Neben den Spritzgießbetrieben lohnt es sich vor allen Dingen für Extrusionsbetriebe, ihre energieintensiven Prozesse einmal vom Fachmann bezüglich des thermischen Wirkungsgrades analysieren zu lassen.

Kunststoffverarbeitung

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TECHNIK

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Die Energie sparende „hermeticool“-Kühlanlage in Zweikreis-Ausführung verzichtet bei niedrigen Außentemperaturen komplett auf den Einsatz von Kältekompressoren

Schlechte Temperierung | Im Gegensatz zur reinen Kühlung ist bei der Temperierung das Verhältnis zwischen Investitionskosten und Betriebskosten nicht so einfach zu ermitteln. Zum einen bedeutet Temperieren abwechselndes, prozessabhängiges Heizen und Kühlen, zum anderen sind die energetischen Vorteile eher im Gesamtprozess und nicht in den elektrischen Anschluss- und Verbrauchsdaten des Temperiergerätes zu suchen. Selbstverständlich verursachen auch, im Verhältnis zu den Prozessanforderungen, zu große Heiz- und Pumpenleistungen unnötige Energiekosten, welche keinesfalls vernachlässigt werden sollten. Eine regelrechte Energieverschwendung findet jedoch durch falsche Prozesszuordnung, unzureichende Berücksichtigung und Anwendung thermodynamischer Grundregeln sowie durch nachlässigen Umgang mit den Wärme übertragenden Systemkomponenten statt.

säumnis in unnötig langen Zykluszeiten und erhöhter Ausschussrate bemerkbar. Beides führt dazu, dass zur Fertigung der benötigten Stückzahl an Formteilen neben den an das Werkzeug angeschlossenen Temperiergeräten die gesamte Produktionszelle mit allen Peripherieeinrichtungen länger in Betrieb sein muss. Die hierdurch zusätzlich benötigte Energie verursacht erhebliche Mehrkosten, die meistens deutlich über denen liegen, die eine adäquate Berücksichtigung der thermischen Anforderungen verursacht hätte.

Werkzeuge haben Funktion eines Wärmetauschers | Der erste entscheidende Fehler wird bereits häufig bei der Auslegung und Fertigung der Form gebenden Werkzeuge gemacht. Dabei wird häufig überhaupt nicht oder nicht in ausreichendem Maße berücksichtigt, dass ein Werkzeug neben der Formgebung auch die Funktion eines Wärmeaustauschers hat.Wenn Temperierkanäle aber nicht der Geometrie des Formteils angepasst werden, indem sie möglichst kavitätsnah seinen Konturen folgen und die im Werkzeug zur Verfügung stehende Fläche maximal nutzen, dann macht sich dieses Ver-

Das Mehrkreistemperiersystem „integrat 40 evolution“ verfügt über drei individuelle Heiz- und Kühlkreise, fünf separate Regelkreise für die automatische Wassermengenregelung und eine Regeleinheit für die dynamische Formnesttemperierung

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Kosten senken durch optimierte Temperierung | Bei den meisten Formteilgeometrien ist es nicht möglich, nur mit der konventionellen Bohrtechnik in allen Formteilbereichen einen thermisch idealen Wärmeaustausch zu realisieren. Um mit Temperierkanälen der Formteilkontur so folgen zu können, dass eine dem Wärmehaushalt des Formteils angepasste Formentemperierung entsteht, ist man gezwungen, das Werkzeug konstruktiv zu trennen. Durch das konstruktive Trennen, zum Beispiel des Werkzeugkernes, lassen sich über Frästechnik in bestimmten Abständen zur Werkzeugwand Temperierkanäle einbringen. Diese im Querschnitt oft kleineren und eng beieinander liegenden gefrästen Temperierkanäle können der Werkzeugwand in dichtem Abstand folgen und sind über ihre größere Mantelfläche weit besser in der Lage als eine Bohrung, Wärme aus dem Formnest schnell und gleichmäßig abzuführen. Sowohl der dichtere Abstand der Kanäle zur Werkzeugwand, als auch die größere Wärmeaustauschfläche machen sich in der Praxis als Zykluszeitvorteil und Qualitätsverbesserung bemerkbar. Die auf diese Weise realisierbare Wärmeaustauschfläche ist im Vergleich zur konventionellen Technik in der Regel dreimal so groß, was Kühlzeitverkürzungen von 30 % und mehr zur Folge hat. Die so indirekt erzielbaren Energie- und Kosteneinsparungen sind erheblich. Voraussetzung für diese bedeutende Steigerung der Energieeffizienz ist allerdings, dass die nun ideal im Werkzeug angeordneten

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TECHNIK

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Kunststoffverarbeitung

Die vollständige Integration der individuellen Regelung, Überwachung und Dokumentation der Durchflussmenge pro Temperierkreis in die Spritzgießmaschine und ihre Steuerung schließt eine wichtige Prozesslücke

Energie- und platzsparende Container-Kühlanlage mit Kaltwassersätzen „SKL“ und energiesparender „hermeticool“-Technologie: eine maßgeschneiderte Lösung für den Kunden

Temperierkanäle auch optimal mit Temperiermedium der richtigen Temperatur und Menge versorgt werden. Optimal bedeutet in diesem Zusammenhang, dass weder zuwenig noch zuviel des Guten getan wird. Das Ziel ist nicht, soviel wie möglich zu temperieren, sondern eben soviel, wie nötig. Die thermische Werkzeugberechnung liefert die dafür notwendigen Daten. Mit den heutigen Möglichkeiten innovativer Werkzeugtemperierung ist in vielen Fällen eine deutliche Leistungssteigerung bei gleichzeitig erheblicher Energiekostensenkung durch Halbierung der Wassermenge und Anhebung der Wassertemperatur umsetzbar.

Neue Perspektiven durch dynamische Temperierung | Die Vorteile variothermer Temperierprozesse mit ihren hoch interessanten perspektivischen Einsatzmöglichkeiten haben unter potentiellen Anwendern und auch Anbietern bereits eine gewisse Euphorie ausgelöst, die in manchen Fällen nicht angebracht ist. Nicht jede Anwendung ist für ihren Einsatz prädestiniert, und nicht jede am Markt angebotene Lösung ist eine sinnvolle Alternative zur bisher eingesetzten Technik. Speziell die Verfahren, die den Austausch fluider Medien mit unterschiedlichen Temperaturniveaus verwenden, sind bezüglich der erreichbaren Ergebnisse und dem dafür benötigten Energieverbrauch kritisch zu analysieren.

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Energiekosten fest im Blick halten | Auf der anderen Seite verspricht der Einsatz einer für die Anwendung optimierten dynamischen Formnesttemperierung eine deutliche Verbesserung der Formteilqualität mit entsprechender Verringerung der Ausschussquote. Die gesteigerte Produktivität senkt die Anzahl der benötigten Maschinenstunden, und damit auch den Energieaufwand sowie den Materialverbrauch. Die frei gewordenen finanziellen Mittel können für die Investition in zusätzliche Maßnahmen zur Produktivitätssteigerung verwendet werden. Sinnvoll ist zum Beispiel die Anschaffung einer Wasserreinigungs- und -konditionieranlage zur Vermeidung mineralischer Ablagerungen an den Wasser führenden Oberflächen, welche die Wärmeübertragung verschlechtern und so die Kühlzeit verlängern und die Energiekosten unnötig erhöhen.

Schlechte Wasserqualität kann teuer werden | Ablagerungen an den Wandungen der Wärme übertragenden Systemkomponenten führen zu einer deutlichen Verlängerung der Kühlzeit. Mit wachsender Schichtdicke ist auch ein negativer Einfluss auf die Produktqualität nicht mehr auszuschließen. Beide Effekte haben wegen der Betriebsstundenerhöhung der gesamten Produktionszelle enorme Auswirkungen auf die Energie- und Prozesskosten. Kühlzeitverlängerungen bis zu 60 % und Betriebskosten-

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steigerungen von mehr als 30 % gegenüber dem Neuzustand der Produktionsmittel sind keine Seltenheit.

Fazit | Bei allen Kostenvergleichen ist zu beachten, dass nicht nur die individuellen elektrischen Anschlusswerte und Betriebskosten der Kühl- und Temperiervorrichtungen, sondern die damit verbundenen Betriebsstunden und Energiekosten der gesamten Produktion betrachtet werden müssen. Die ständige Steigerung der Kosten für Energie und Rohstoffe unterstreicht die Richtigkeit dieser These. Auch bei der Entwicklung neuer Anwendungen sind trotz aller Faszination für die technischen Möglichkeiten die wirtschaftlichen Randbedingungen immer zu beachten. Dies gilt für die gesamte Prozesskette, beginnend mit der Produktion der Rohstoffe bis zur Lieferung eines Kunststoffteiles. Umfassende Lösungen und ein energetisches Gesamtkonzept sind erforderlich, wie sie von Unternehmen angeboten werden, die das gesamte Spektrum der industriellen Kühlung und Temperierung für die Kunststoffverarbeitung nicht nur mit Produkten, sondern auch mit einem breiten Know-how, verbunden mit verfahrenstechnischer Entwicklung und Unterstützung beherrschen. Das höchste Potential an Energieeinsparung wird dann erschlossen, wenn der gesamte Herstellprozess eines Kunststoffteils vom Granulat bis zur Auslieferung der einbaufertigen Baugruppe kritisch betrachtet wird.

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TECHNIK

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Foto: ECON MAKS

Mietklimatisierung

Temporäre Klimatisierung der Ausstellungshallen auf dem Moskauer internationalen Luft-& Raumfahrt-Salon MAKS mit Geräten von Munters

Ganzjährig stabile Temperaturen Event- und Bau-Klimatisierung Andreas Redmann, Bargteheide

Das Thema Energiesparen klingt anlässlich des internationalen Luft- & Raumfahrt-Salons MAKS im rohstoffreichen Russland zuerst ungewöhnlich. Aber wenn die Hochtechnologie der russischen Luft- und Raumfahrttechnik einem internationalen Publikum vorgestellt werden soll, dann darf die Veranstaltungstechnik nicht weniger innovativ sein – und hierzu gehört auch die effektive Klimatisierung der überdachten Ausstellungsfläche. Das verwendete System eignet sich aber genauso gut für die temporäre Bauklimatisierung.

Die Veranstalter der MAKS, einer der größten Luftfahrtausstellungen weltweit, haben sich für eine umweltfreundliche Lösung zur temporären Klimatisierung der 20 000 m² überdachter Ausstellungsfläche entschieden – das „ECON 235-X“-System von Munters. Dass sie mit dem System neben 40 % Heizöl im Vergleich zu konventionellen Klimatisierungssystemen auch noch 30 % der Kosten einsparen, war mehr als nur ein betriebswirtschaftlicher Erfolg. Die Munters Service GmbH stellte in Moskau mit dem System eine klimatechnische Neuheit vor, die in Bezug auf die Energieeffizienz der temporären Klimatisierung einer Großveranstaltung überzeugen konnte.

Wärme und Kälte für jede Jahreszeit | Damit die Besucher die Leitmesse der russischen Luftfahrtindustrie am Flight Research Institute in Zhukovsky bei Moskau angemessen genießen konnten, hatte der Veranstalter der MAKS auf eine Klimatisierung der überdachten Ausstellungsfläche gesetzt. Bei einer überdachten Fläche von über 20 000 m², fast 650 000 Zuschauern sowie hochsommerlichen Bedingungen musste die Klimatisierung der Hallenflächen und Flugzeughangars für die Besucher hochprofessionell gelöst werden. Unter diesen außergewöhnlichen Rahmenbedingungen konnte die Munters Service GmbH die Stärken der Klimatisierung mit der „ECON 235 X“-Technologie einbringen:

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Flexibilität, Mobilität und Umweltfreundlichkeit. Die im Jahr 2009 eingeführte Klimatisierungslösung ist dabei ein Kernelement für die zukünftige Entwicklung des Geschäftsfeldes Temporäre Klimatisierung. Neben der Brandund Wasserschadensanierung ist die Temporäre Klimatisierung ein Kerngeschäft der Munters Service GmbH. Nach den sehr guten Erfahrungen mit der „ECON“-Technologie in der Event-Klimatisierung sieht Munters auf Grund ähnlicher Einsatzanforderungen einen Zukunftsmarkt der temporären Klimatisierung in Bauprojekten. Das Einhausen ist im Fertighausbau nicht unüblich, damit alle Gewerke witterungsunabhängig die engen Zeitfenster einhalten können.

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TECHNIK

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Mietklimatisierung

Der Erfolg von eingehausten Bauprojekten hängt in großem Maße von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab, daher sollten zu jeder Jahreszeit die Zelte professionell klimatisiert werden. Doch sind die Ergebnisse mit konventioneller Klimatechnik oft nicht zufriedenstellend. Oft sind die Baustellen bei Arbeitsbeginn kalt und werden im weiteren Verlauf durch die Sonne und Baulampen stark erwärmt.Wenn mit Verzögerung dann die hohen Temperaturen im Zelt festgestellt werden, wird der Zeltinnenraum wieder von der Klimatechnik stark gekühlt. Aber nicht nur Temperaturschwankungen, sondern auch unkontrolliertes Eindringen von Kaltluft von außerhalb des Zelts ist bei herkömmlichen Klimatisierungstechnologien eine bekannte Schwäche. Ein weiteres Phänomen ist die Bildung von Kondenswasser, da durch geringen Luftaustausch und fehlende Luftbewegung keine Frischluft das Zeltinnere erreicht.

Klimatisierung mit geringen Kosten und gutem Gewissen | Das „ECON 235 X“-System bietet in den Sommermonaten eine kostengünstige Klimatisierung von Zelten durch die nahezu kostenlose Kühlung bei Außentemperaturen bis 35 °C. Wie jeder Bauunternehmer weiß, reagieren Zelte stark auf Sonneneinstrahlung. Außerhalb des Zelts kann eine Temperatur von 34 °C herrschen, während die Innentemperatur auf 50 °C ansteigen kann. Nehmen Zelte Hitze durch Sonneneinstrahlung auf, stellen sie einen extrem unangenehmen Arbeitsort dar. Mit einer temporären Klimatisierung können Anwender die Raumtemperaturen ohne zusätzliche Energie soweit absenken, dass diese bis zu 10 °C unter der Außentemperatur liegen. In der kalten Jahreszeit hingegen ist das „ECON 235 X“-System in der Lage, die vorhandene Wärmeenergie ressourcenschonend zu nutzen. Das Geheimnis des neuen Munters-Systems lautet „Wärmekompression“. Das bedeutet: Neben den Heiz- und Kühlanlagen werden spezielle Konvektor-Ventilatoren eingesetzt, die permanent für eine gleichmäßige Verteilung der Wärme sorgen. Diese exakte Temperierung wird durch die sogenannte „WDA“-Technologie möglich: Sensoren, die in Boden- und Deckennähe angebracht werden, ermitteln den Wärmebedarf und steuern den Einsatz der Wärme-Konvektoren. Die Platzierung der Wärmekonvektoren wurde vor der Inbetriebnahme genau berechnet. Die Sensoren überwachen nun kontinuier-

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lich die Umgebungstemperatur. Sobald diese Luft- oder Wärmeveränderungen wahrnehmen, übermitteln sie die Informationen an die Computersoftware des „WDA“-Systems. Diese passt ohne zeitlichen Verzug das Systemverhalten an. Damit können alle Komponenten zentral gesteuert werden – ein Garant, um eine optimale Raumatmosphäre zu erzeugen. Konventionelle Technik hilft da kaum, da herkömmliche Ventilatoren bei Deckenhöhen über 3 m nur begrenzt Luft austauschen, da sie zu wenig Bewegungsenergie an die Luft weitergeben. Als Folge reißt in höheren Räumen der Luftstrom weit über dem Aufenthaltsbereich der Menschen ab und erwärmte Luft steigt wieder zur Zeltdecke auf. Die Luftzirkulation erreicht daher nicht den Bodenbereich und es gibt keinen Luftaustausch. Das ist natürlich nicht zielführend, da ja gerade zur Beseitigung solcher bodennahen Kältenester die Warmluft teuer erzeugt wird. Munters hat sich des Problems

angenommen und einen Ventilator der neuen Generation konstruiert: den „WDA“-Ventilator. Dieser speziell für diesen Zweck konstruierte Ventilator stellt sicher, dass selbst bei ungewöhnlichen Deckenhöhen die warme Luft ohne unangenehme Zugerscheinungen den Bodenbereich erreicht und hier für die berechnete Temperaturanpassung sorgt. Die Erfolgsfaktoren sind u.a. ein hervorragender Motor, Flügel mit hohem Anstellwinkel und optimaler Flügelfläche. Die Steuerung dieser Ventilatoren ist intelligent und vollautomatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Temperaturdifferenz. Wärmepolster, die sich an der Decke angesammelt haben, werden kühleren Zonen zugeführt. So muss dank der Umverteilung kein zusätzlicher Energieaufwand betrieben werden, was wiederum 40 % der Heizkosten senkt. Somit werden bei allen Wetterbedingungen angenehme Klimaverhältnisse in großen Zelten und Hallen erzielt. Ein weiterer Vorteil des „ECON“-Systems liegt

Bei 650 000 Zuschauern sowie hochsommerlichen Bedingungen musste die Klimatisierung der Hallenflächen und Flugzeughangars für die Besucher hochprofessionell gelöst werden

Die im Jahr 2009 eingeführte Klimatisierungslösung „ECON 235“ ist ein Kernelement für die zukünftige Entwicklung des Geschäftsfeldes Temporäre Klimatisierung bei Munters

Über die Munters Service GmbH Die Munters Service GmbH mit Hauptsitz in Hamburg bietet Moisture Control Services und ist sowohl auf ganzheitliches Schadenmanagement als auch temporäre Klimatisierung spezialisiert. Als Teil der schwedischen Munters AB bietet die Munters Service GmbH umweltfreundliche und energiesparende Lösungen zur Behebung von Wasser- und Brandschäden sowie zur Entfeuchtung, Befeuchtung und Kühlung von Luft. Die Munters AB beschäftigt weltweit 3900 Mitarbeiter und ist an der Börse „OMX Nordic Exchange“ gelistet. Weitere Informationen: www.munters.de.

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Mietklimatisierung

„ECON 235“-Heizer und -Kühler

in der Frischluftzufuhr von ca. 95 000 m³ pro Stunde, welche in Verbindung mit dem Überdruck im Hallenbereich dafür sorgt, dass keine Kaltluft von außerhalb der Halle über den Boden nachzieht und eine gleichmäßige Wärmeverteilung im gesamten Hallenbereich erreicht wird. Ein einziges Gerät liefert klimatisierte Luft für eine Zeltfläche von 400 m². Bislang boten Heißwasserheizungen trotz hohem Stromverbrauch der Wärmetauscherventilatoren keine Möglichkeit der Kühlung oder der Wärmerückgewinnung. Der Wärmeverlust in den Rohrleitungen und Wärmetauschern war trotz erheblichem Installations- und Wartungsaufwand der gesamten Heizanlage die Regel. Die Energierückgewinnung der „ECON 235 X“ hingegen erfolgt durch einen Wärmedifferenzausgleich; das bedeutet, dass die Abwärme von Maschinen in der Halle genutzt wird. So erzielt das neue System bei der Umgebungskühlung eine Einsparung von mindestens 50 %, bei der Umgebungserwärmung eine Einsparung von 40 %.

Klimatisierung – nicht nur temporär, sondern auch mobil | Außerordentliche Flexibilität im Einsatz ist ein weiterer Vorteil des neuen Systems. So kann das System mit Öl oder Strom betrieben werden und je nach Anforderungen mit Heiz- und Kühlanlagen kombiniert werden. Im Gegensatz zu traditionellen Klimatisierungssystemen ergeben sich durch die Installation des Systems keine Platzverluste durch Trägerrahmen und Gestelle für Wärmetauscher innerhalb des Zelthallenbereichs, da alle Komponenten außerhalb der Halle installiert sind. Der Gerätestandort außerhalb des Zelts hat den interessanten Nebeneffekt, dass die

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TECHNIK

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„ECON 235“-Heizer

unverbrauchte Umgebungsluft angesaugt sierungstechnologie haben. In Verbindung und gleichzeitig von Blütenpollen und Staub mit dem ganzjährigen Einsatz ergeben sich gereinigt wird. Dann wird die Luftfeuchtig- somit für die Projektentwicklung anspruchskeit der gereinigten Luft an die geplanten voller Event- und Bauvorhaben ganz neue Parameter angepasst und erst danach in den Perspektiven. Innenraum geleitet. „Wir sehen einen interessanten Markt in Das „ECON 235 X“-System ist während der temporären Klimatisierung von Großdes Betriebes wartungsarm, da es keinen veranstaltungen und witterungsunabhängigen Installationsaufwand innerhalb der Zelthalle Bauvorhaben. Gerade bei hohem Besucherwie bei herkömmlichen Heißwasseranlagen aufkommen mit den daraus resultierenden gibt. Im Gegensatz zu klassischen Warm- großen Temperaturunterschieden und wassersystemen gibt es keine Installati- Luftfeuchtigkeitsschwankungen spielt das onsbeschränkungen des Rohrnetzes, z.B. „ECON“-System seine Stärken aus. Mit einem durch Brandschutztore. Zudem ist es für Einsparpotential von 30 % der Betriebskosden mobilen Einsatz konstruiert, was zuvor ten werden die höheren Mietkosten für die mit keinem anderen Heiz- und Kühlsystem Klimatisierung locker erwirtschaftet. Und möglich war. Es ist dabei unerheblich, ob ein Trend ist unumkehrbar: Energieeinspaein Bauvorhaben auf freiem Feld stattfindet rung und Klimaschutz werden zukünftig ein oder die Anzahl der Wärmequellen auf der wichtiger Faktor bei Ausschreibungen sein“, Baustelle sich ständig ändert: Das System stellt Hartwig Finger, Geschäftsführer der passt sich immer optimal den Umgebungs- Munters Service GmbH, fest. parametern an. Die Zukunft der temporären KlimatisieGesellschaft für rung wird aber nicht Kältetechniknur durch die LeisIN N OVATIO N ERFAHRU N G Klimatechnik mbH tungsparameter der Kälteanlagen + Komponenten eingesetzten Technik bestimmt. In öffent• Klimakälte • Kalt-/ Klimawasser • Industriekälte • IT-Klima lichen Ausschrei• Eissportkälte • Eisspeicher bungen werden sich in absehbarer Zeit BERATUNG MONTAGE SERVICE Umweltaspekte in Bezug zur eingesetzten Dieselstr. 7 Gradestr. 113-119 Technik niederschla50859 Köln 12347 Berlin gen. Auch werden Tel: 02234 / 4006-0 Tel: 030 / 600994-0 die Wartungskosten Fax: 02234 / 48303 Fax: 030 / 600994-99 und die Energiepreise einen wichtigen Einwww.gfkk.de - Mail: [email protected] fluss auf die Wahl der eingesetzten Klimati-

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TECHNIK

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Makroaufnahmen des mit Silikagel beschichteten Wärmetauschers

Wärme ist Antrieb für Kälte Sorptionskälte und KWK-Kopplung Walter Schindler, Ingenieurbüro für Klima- und Anlagentechnik Schindler

Auf der Suche nach möglichen Energie- und CO2-Einsparungspotentialen gerät die Klima- und Kältetechnik immer häufiger in den Fokus der öffentlichen Diskussion. In den Medien werden Komfortklimaanlagen als „Stromfresser“ bezeichnet und immer öfter sogar für den Zusammenbruch von Stromversorgungsnetzen verantwortlich gemacht. In Konsequenz haben verschiedene Hersteller begonnen Klimatisierungskonzepte zu entwickeln, in denen Wärme die den Kälteprozess antreibende Energie zur Verfügung stellt.

Unter den Stichworten „Solares Kühlen“ mit der Nutzung überschüssiger Wärmemengen aus Solarkollektoren im Sommer und „KraftWärme-Kälte-Kopplung“ (KWKK), wo die Überschusswärme von Blockheizkraftwerken im Sommer zum Kühlen genutzt wird, sind Entwicklungen angestoßen worden, die die Klimatechnik im Leistungsbereich unter 50 kW wesentlich beeinflussen könnten. Obwohl es solche thermisch angetriebenen Kältemaschinen längst gibt, sind diese vorhandenen Techniken wenig geeignet, um im Massenmarkt der Klimageräte eingesetzt zu werden. Hier setzen die neuen Entwicklungen an. Und: Alle mit Wärme angetriebenen Verfahren kommen ohne ozonschädigende Kältemittel aus, was den ökologischen Nutzen solcher Anlagen weiter hervorhebt.

die Zahl effizienter thermisch angetriebener

und für das Einzelhaus oder den kleinen Gewerbebetrieb einsetzbarer Geräte verschwindend klein im Vergleich zur Vielzahl der Produkte mit elektrisch angetriebener Kompressionskältetechnik.Aber gerade hier, wo große Stückzahlen in den Markt gehen, könnten durch neue Techniken Marktanteile übernommen werden. Die bekannten Verfahren wie Absorption, Desiccant-Evaporative-Cooling (DEC) und Adsorption sind, allen voran natürlich die Absorption, im mittleren Leistungsbereich und in der Großkälte etabliert, aber eben nur dort. Dies soll sich nun ändern. Einige große Hersteller arbeiten an thermisch angetriebenen Kältemaschinen und Klimatisierungskonzepten im kleinen Leistungsbereich. Mehrere kleinere Firmen, die sich teilweise noch in der Startup-Phase befinden, bemühen sich mit weniger bekannten Techniken wie z.B. dem Schukey-Motor marktfähige Geräte zu entwickeln.

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Leistungsbereich 5 – 50 kW Kühlleistung | Im kleinen Leistungsbereich ist

Kälte Klima Aktuell Großkälte

Die bekannten Verfahren | Die Technik der Absorptionskältemaschinen ist gut 100 Jahre alt und heute verfügbare Maschinen können als ausgereift und leistungsoptimiert angesehen werden. Einsatz finden sie oft in der Großkälte wie Brauereien oder Großanlagen, in denen gleichzeitig Heißdampfnetze in Betrieb sind. Neben mit Dampf beheizten Absorbern gibt es auch direktbefeuerte Maschinen, die direkt mit Gas beheizt werden. Der typische Leistungsbereich beginnt bei ca. 300 kW und geht in den Megawattbereich. Maschinen mit kleinen Leistungen unter 100 kW sind kaum zu finden, abgesehen vom sogenannten Campingkühlschrank (oder auch die Hotelminibar), was hier aber nicht weiter beschrieben werden soll. Die Stückzahlen für Absorptionskältemaschinen sind die bei weitem größten unter den thermisch angetriebenen Kältemaschinen, jedoch immer noch klein im Vergleich zu den Stückzahlen von Kompressionskältemaschinen.

SorTech AG

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Von Absorption (im Gegensatz zur Adsorption) ist zu sprechen, wenn das verdampfende und damit kühlende Kältemittel von einem zweiten flüssigen Medium aufgenommen und in ihm gelöst wird. Dies geschieht in einem kontinuierlichen Prozess. Stoffpaare sind üblicherweise Ammoniak/Wasser mit Ammoniak als verdampfendem Kältemittel, wobei sehr tiefe Kühlmediumstemperaturen erreicht werden können (-30 °C) und Wasser/Lithiumbromid mit Wasser als Kältemittel. Hier sind die Kühlmediumstemperaturen nach unten bei ca. 5 °C begrenzt. Antriebstemperaturen unter 95 °C zum Austreiben des Kältemittels aus seinem Lösungsmittel führen bei diesen Maschinen zu niedrigen Wirkungsgraden und großen Kälteleistungsverlusten. Zur Rückkühlung werden Nasskühltürme eingesetzt, um Kühlwassertemperaturen von unter 30 °C zu erreichen.

Das DEC-Verfahren (Desiccant-Evaporative-Cooling oder „offene Sorption“) | Hier handelt es sich um Geräte aus dem Bereich der Lüftungstechnik, und die Kältetechnik ist integrativer Bestandteil des Lüftungsgeräts. Beim DEC-Verfahren wird die zu behandelnde Luft zuerst und direkt durch ein auf einem Sorptionsrad aufgebrachtes stark wasserdampfabsorbierendes Medium (Silikagel oder Spezialsalz) tief entfeuchtet und anschließend der Verdunstungseffekt von Wasser zur Kühlung der Luft verwendet. Das sich drehende Sorptionsrad wird im lufttechnisch getrennten Gegenstrom mit stark erhitzter Luft wieder getrocknet. Insgesamt entsteht dadurch ein kontinuierlicher Kühlprozess. Alle Aufgaben der Luftaufbereitung, Entfeuchten, Kühlen und Nachheizen sind in einer klima-/lüftungstechnischen Anlage integriert.

Adsorption | Diese Technik ist bei weitem nicht so verbreitet wie die Absorption. Der Vorgang der Adsorption ist das Anlagern eines dampfförmigen Stoffes an einen Feststoff wie das Aufnehmen von Wasserdampf in Silikagel zur Trocknung. Adsorptionskältemaschinen werden als zyklisch arbeitende Kältemaschinen gebaut und durch die Kombination zweier getrennt regenerierbarer Adsorptionsflächen in einer Maschine entsteht durch zyklisches Umschalten ein quasi-kontinuierlicher Betrieb. Das verdampfende Kältemittel ist Wasser, der entstehende Wasserdampf wird von

adsorbierenden Stoffen wie Silikagel oder Zeolithen aufgenommen. Ist die Adsorptionskapazität erschöpft, wird das aufgenommene Wasser durch Wärme wieder ausgetrieben. Hierfür reichen Temperaturen von 65 °C, um einen zufriedenstellenden Trocknungseffekt zu erreichen.

Wärmequellen | Als Wärmequellen kommen Solarkollektoren oder Blockheizkraftwerke in Frage, auch Prozessabwärme und natürlich Heizungswärme aus erneuerbaren Energien und konventionellen Energieträgern können genutzt werden. Letzteres ist jedoch bei den üblichen Wirkungsgraden der thermisch angetriebenen Kältemaschinen im Bereich von 0,3 bis 0,7 (erbrachte Kälteleistung zu aufgewandter Wärmeleistung) ökonomisch und ökologisch nicht sinnvoll, wie folgende kurze Rechnung mit exemplarisch angenommen Zahlen zeigt: Der Preis einer Kilowattstunde elektrische Energie inkl. Nebenkosten und Steuern ist ca. 21 Cent bei Kleinabnehmern. Der Wirkungsgrad einer Kompressionskältemaschine soll hier mit 3,0 angenommen werden. Daraus folgen Kosten für 1 Kilowattstunde Kühlung von 7 Cent. Im Gegensatz hierzu beträgt der Literpreis für Heizöl inklusive Steuern momentan ca. 70 Cent und die Bruttoheizenergie aus Heizöl kostet damit ca. 7 Cent pro Kilowattstunde. Hat eine Sorptionskältemaschine einen Wirkungsgrad kleiner 1, kann also mit einer Kilowattstunde Heizenergie weniger als eine Kilowattstunde Kühlarbeit verrichten, sind die Verbrauchskosten höher als bei einer elektrisch angetrieben Kältemaschine.

Überschüssige Wärmemengen | Im Sommer entstehen bei Solarthermieanlagen oft große überschüssige Wärmemengen, teilweise müssen die Anlagen zum Schutz vor Überhitzung gekühlt werden. Bei Gewerbebetrieben entsteht oft Prozessabwärme, die im Sommer nur schwer abzuführen ist. Bei dem Betrieb von Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Stromerzeugung entsteht immer auch Wärme, für die es aber im Sommer oft keine Abnehmer gibt. Gleichzeitiger Kühlbedarf könnte also sehr wohl unter Verwendung der überschüssigen Wärmemengen, für die keine Verbrauchskosten entstehen, durch eine Sorptionskältemaschine gedeckt werden. Im Falle eines BHKW könnte es sogar wirtschaftlich sein, wenn gleichzeitig großer Bedarf an elektrischer Energie besteht, diese

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TECHNIK

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Leistung auch im Sommer durch das BHKW bereitzustellen und nicht vom Stromversorger zu beziehen.

Bundesforschungsprojekt im Förderprogramm ZIM-KOOP als VP-Projekt | (Kraft-Wärme-KälteKopplung im Leistungsbereich von 10 kW Dynamische Rechnersimulationen und Hardware-in-the-Loop-Tests mit den Mini-BHKW der Firmen SenerTec und PowerPlusTechnologies und der Sorptionskältemaschine der Firma SorTech – öffentlich finanziert, BMWi, 2009-2012) Anfang 2009 startete das Projekt „Praxistest und Kombiregler einer KWKK-Anlage“ als Verbundprojekt, in dem kleinere und mittlere Unternehmen und Forschungseinrichtungen gemeinsam und technologieübergreifend Feldtests mit MiniBHKW und Sorptionskältemaschinen durchführen. Ziel des Projekts ist der Nachweis der Dauertauglichkeit des KWKK-Betriebs der Sorptionskältemaschine der Fa. SorTech und der Mini-BHKW der Firmen SenerTec und PowerPlus Technologies unter praxisnahen Bedingungen und die markttaugliche Weiterentwicklung der gemeinsamen Regelung und Hydraulik. Darüber hinaus wird eine neue Art Feldtest aufgebaut in Form eines „Hardware-in-the-Loop“-Prüfstands an der Fachhochschule Düsseldorf. Die Projektbeteiligten sind: ■ SorTech AG, Halle a.d. Saale ■ EDL & HV Freischlad GbR, Haiger ■ KAS Anlagen GmbH, Henstedt-Ulzburg ■ Fachhochschule Düsseldorf,Arbeitsgruppe E², Prof. Dr.-Ing. Mario Adam ■ RWTH Aachen, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik, AG Sorptionssysteme, Dr.-Ing. Claude Bouvy ■ SenerTec Kraft-Wärme-Energiesysteme GmbH, Schweinfurt ■ PowerPlus Technologies GmbH, Gera ■ Stadtwerke Düsseldorf AG Lieferant Regelung und Konvektoren: ■ Klima- und Anlagentechnik Schindler

GmbH

Feldtest der KWKK-Anlage beim Blumenhaus Bade in HenstedtUlzburg | Für den ersten Feldtest wurde durch die Fa. KAS Anlagen GmbH eine Anlage aus der Sorptionskältemaschine mit trockenem Rückkühler und Klimakonvektoren aufgebaut, die zusammen mit zwei Mini-BHKW die KWKK-Anlage ergeben. Die

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TECHNIK

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Anlage mit Sorptionskältemaschine im Blumenhaus Bade, Henstedt-Ulzburg

Klimatisierung gilt einem Verkaufsraum des Blumenhauses Bade mit Gärtnerei.Tagsüber dient die Anlage der Komfortklimatisierung, nachts wird der Raum verschlossen und auf 14 °C abgekühlt, um die Schnittblumenware frisch zu halten. Die Kühlleistung beträgt im Tagbetrieb 9 kW, im Nachtbetrieb 5 kW. Besonderes Augenmerk galt der Hydraulik in Zusammenhang mit drei drehzahlgeregelten Hoch-Effizienz-Pumpen und den besonderen Anforderungen der Mini-BHKW an die Kühlwassertemperaturen.

Hydraulik ■ Der HT-Kreis, der die Antriebswärme für

die Sorptionskältemaschine liefert, hat auf der Kältemaschinenseite eine Vorlauftemperatur von 65 °C. ■ Der MT-Kreis mit dem Rückkühler zur Wärmeabfuhr an die Außenluft stellt sich über die drehzahlgeregelten EC-Ventilatormotoren und die Außentemperatur auf 20 bis max. 35 °C ein. Bei höheren AußenGas

temperaturen wird durch die Steuerung der Kältemaschine eine getaktete Besprühung mit Stadtwasser aktiviert. Zum Schutz der Aluminiumlamellen sind diese mit einer Epoxydbeschichtung versehen. ■ Der NT-Kreis mit den Klimakonvektoren (Fancoils) ist in der Vorlauftemperatur variabel je nach Kühlanforderung aus dem Raum und bewegt sich zwischen 10 °C (höchste Kühlanforderung, Nachtbetrieb) und 20 °C (kleinste Kühlanforderung,Tagbetrieb). An den Klimakonvektoren befinden sich keine Regelventile, die Steuerung der Kühlleistung der Konvektoren wird rein über die Veränderung der KaltwasserVorlauftemperatur realisiert.

Regelung Regler zur Steuerung der internen Ventile, Überwachung der eigenen Sicherheitselemente und Regelung der Rückkühlleistung über die Drehzahl der Ventilatoren des Rückkühlers. Synchronisiert mit den internen Phasen der Adsorption und Desorption (Erwärmung zum Austreiben des aufgenommenen Wassers) gibt die Kältemaschine die Freigabe zum Betrieb der HT- und der MT-Pumpe. ■ Die beiden BHKW laufen im Master-SlaveBetrieb und werden über die Temperatur des Heißwasserspeichers angesteuert. ■ Die übergeordnete Regelung der Anlage ist in einem zentralen, separaten Schaltkasten aufgebaut, über den auch die elektrische Versorgung der Anlage (mit Ausnahme der BHKW) erfolgt. Zeitgesteuert wird zwischen dem Nachtbetrieb und dem Tagbetrieb umgeschaltet, womit die Sollwertänderung und eine Änderung Hydraulik-Plan

Abgas

HT-Kreis Kältemaschine 8 kW

MT-Kreis

BHKW Ecopower

800 l Kombi Speicher

NT-Kreis

Pel Kondensatablauf

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

Wasserdampf Flüssiges Prozesswasser Rückschlagklappen Kondensatrückführung Antribswärme Abwärme Nutzkälte

■ Die Kältemaschine besitzt einen eigenen

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Frischwasser

Rückkühler

Wirkprinzip

der Ventilatordrehzahl der Klimakonvektoren verbunden ist. Im Tagbetrieb laufen die Konvektoren aus Komfortgründen mit kleinster Drehzahl, im Nachtbetrieb zur Steigerung der Kühlleistung mit einer höheren Drehzahl. In Abhängigkeit der Kühlanforderung aus dem zu klimatisierenden Verkaufsraum wird der Temperatursollwert für den Kaltwasservorlauf vom Regler im Schaltkasten gebildet und dann über ein gleitendes 0 – 10 V-Signal an die Kältemaschine übergeben. Ist die Solltemperatur im Verkaufsraum erreicht, gehen alle Pumpen und die Kältemaschine außer Betrieb.

Sorptionskältemaschine | Die wesentlichen Bauteile der Kältemaschine sind zwei würfelförmige, mit Silikagel beschichtete Wärmetauscher. Unter den beiden Wärmetauschern sitzt der Verdampfer mit reinem Wasser als Kältemittel und dem Kaltwasserwärmetauscher, darüber der Kondensatorwärmetauscher zum Rückkondensieren des Wasserdampfs. Alle vier Bauteile sind in einem gasdichten Edelstahlbehälter untergebracht. Im Inneren des Behälters herrscht tiefes Vakuum bis auf den Wasserdampfdruck. Der Kühlvorgang verläuft vollkommen geräuschfrei, nur die Stellmotoren der außen am Behälter befindlichen Ventile sind manchmal zu hören.

Grafik: Sortech AG

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Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Der Kühlprozess verläuft in vier Phasen: 1. Adsorber 1 wird mit Heißwasser (HT) desorbiert und gibt Wasserdampf zum Kondensator hin ab, Adsorber 2 adsorbiert Wasserdampf, der aus dem Verdampfer kommt. Durch den Adsorptionsprozess entsteht Wärme im Adsorber 2, die zusammen mit der Kondensationswärme am Kondensator über den MT-Kreis an den Rückkühler und dort an die Außenluft abgeführt wird. Durch das Verdampfen des Wassers im Verdampfer entsteht am dortigen Wärmetauscher ein Kühleffekt, der über den LT-Kreis zur Verfügung steht.

der Kühlbetrieb wieder aufgenommen. Die Anlage läuft seitdem vollkommen automatisch, ohne dass vom Betreiber irgendwelche regelmäßigen Eingriffe notwendig sind. Die mit einfachen Sensoren aufgenommenen Temperaturverläufe über zwei Nächte und einen Tag sind in den beiden Grafiken zu sehen (Tagsollwert 18 °C, Nachtsollwert 14 °C).

Weitere Projektschritte | Mit der Installation und Inbetriebnahme der Anlage ist erst ein kleiner Teil des Gesamtprojekts realisiert. Die noch folgenden Projekt-Arbeitspakete sind:

Der Temperaturverlauf der drei Medienströme im Verlauf der vier Phasen

2. Adsorber 1 wird zum Abkühlen mit MTTemperaturniveau angeströmt, der noch heiße Austritt wird eine kurze Zeit lang noch in den HT-Kreis abgeführt. Der zu desorbierende Adsorber 2 wird mit HT-Temperaturniveau angeströmt, gibt aber kurzzeitig das Restvolumen „kühlen“ MT-Wassers noch in den MT-Kreis ab. Die Phase 2 wird mit Erreichen einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen beiden Adsorberrückläufen beendet. 3. Wie Phase 1 aber mit vertauschten Rollen von Adsorber 1 und Adsorber 2. 4. Wie Phase 2 aber mit vertauschten Rollen von Adsorber 1 und Adsorber 2.

Erste Betriebserfahrungen | Die Inbetriebnahme der Anlage erfolgte am 11.11.2009 ohne wesentliche Probleme. Anpassungen der Regelung und Erweiterungen an der Steuerung wurden zwar vorgenommen, generell lief die Anlage jedoch störungsfrei, bis die Außentemperaturen weiteren Kühlbetrieb überflüssig machten. Mit dem Ansteigen der nächtlichen Außentemperaturen jetzt im Frühjahr über 5 °C wurde

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TECHNIK

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Firmen SenerTec und PowerPlusTechnologies, einer Sorptionskältemaschine von SorTech und einem Pufferspeicher. Dieser Prüfstand wird als „Hardware-in-theLoop“-Prüfstand rechnergesteuert das Gebäude mit Wärme- und Kälteverteilung, Rückkühler, Anlagenregelung, Nutzerverhalten und sogar das Wettergeschehen am Standort der realen Anlage in Echtzeit simulieren. So wird es möglich sein, den realen Feldtest im Labor nachzustellen und Optimierungen an der Anlage oder deren Regelung im Labor vorab zu untersuchen.

Temperaturverlauf über zwei Nächte und einen Tag

■ Aufbau des Monitorings mit Installation

einer komplexen Sensorik zur Erfassung aller wesentlichen physikalischen Parameter, um alle Betriebszustände genau und vollständig erfassen zu können. Hierzu wird ein eigener Server installiert werden, um online über das Internet alle Parameter abrufen zu können. ■ Aufbau eines Prüfstands an der FH Düsseldorf, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien und Energieeffizienz, mit BHKW der

Die technischen Probleme bei der Klimatisierung im kleinen Leistungsbereich mit thermisch angetriebenen Kältemaschinen scheinen, zumindest bei den seit langem bekannten physikalischen Verfahren, überwindbar zu sein. Ob dies auch auf der wirtschaftlichen Seite gelingt, bleibt abzuwarten. Noch sind Anlagen dieser Art immer auch Forschungsobjekte und Prototypen. Aber die Zeit arbeitet für diese Technik.Auf wenig ist so viel Verlass wie auf steigende Energiekosten.

HiL-Prüfstand für ein vorheriges Projekt mit Wärmepumpen (Quelle: FH Düsseldorf, Fachbereich Maschinenbau und

Der Verkaufsraum mit zwei Klimakonvektoren der Fa. Rhoss

Verfahrenstechnik, Arbeitsgruppe E²)

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TECHNIK

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Absorptionskälte

Hermann Hüntemann und „seine“ Absorptionskälteanlage

Aus heiß mach kalt Abdampf für Absorptionskältemaschine Wolfgang Schmid, München

Mit Hilfe des Absorptionskälteprozesses kann Abwärme mit vergleichsweise niedriger Temperatur einfach in Kälte umgewandelt werden. Die Hewing GmbH, Ochtrup, weltweit größter Hersteller von physikalisch vernetzten Polyethylenrohren (PE-Xc-Rohren) und marktführender Produzent von Systemplatten für Flächentemperiersysteme nutzt die Wrasen bei der Fertigung von HartschaumNoppenplatten zum Antrieb einer 105 kW-Absorptionskältemaschine. Die bisherige Kompressionskältemaschine übernimmt nur noch die Spitzenkühllast. Hewing spart dadurch jährlich rund 23 400 € an Stromkosten ein.

In fast jedem Industriebetrieb fällt Abwärme an, meist in sehr großen Mengen, aber meist auf einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau. Gleichzeitig benötigen viele Fertigungsprozesse Kälte zur Kühlung, die fast immer elektrisch über Kompressionskältemaschinen erzeugt wird. Für Hermann Hüntemann, zuständiger Meister für die Betriebstechnik beim Rohrspezialisten Hewing (www.hewing. de) in Ochtrup, war diese Situation – große Mengen an Abwärme aus der Schäumung von Hartschaum-Noppenplatten auf der einen und Kälte für den Herstellungsprozess der dazugehörenden Noppenfolien auf der ande-

ren Seite – schon lange ein Dorn im Auge. „In unserer Produktion fallen große Überschüsse an Wärme an, die wir bisher vor allem im Sommer nicht nutzen konnten.“ Ein besonderes Problem dabei war der Abdampf aus der Schäumung von Polystyrol-Noppenplatten für Fußbodenheizungen und Flächentemperiersystemen, der wegen der Berührung mit dem Material aus Korrosionsgründen nicht in den Dampfkreislauf zurückgeführt werden darf. „Wir hatten große Mengen an Abdampf von etwa 98 °C, den wir allenfalls für die Vorwärmung des Kesselspeisewassers nutzen konnten. Energetisch gesehen war das jedoch auf Dauer

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keine zufriedenstellende Lösung.“ Betriebstechniker Hüntemann ließ das Thema „Kälte aus Wärme“ nicht kalt; er informierte sich auf Fortbildungskursen und in der Fachliteratur, wie sich die Dampfschwaden aus dem Polystyrol-Schäumer möglichst effizient für eine Weiterverwendung, zum Beispiel für den Antrieb einer Absorptionskältemaschine (AKM), nutzen lassen. „Lange Zeit hieß es, Absorptionskältemaschinen brauchen eine Antriebstemperatur von mindestens 120 °C, um vernünftige Leistungszahlen zu erreichen. Dann, vor etwa drei Jahren, hieß es plötzlich, dass auch 85 °C und tiefer ausreichen würden, um den Absorpti-

Absorptionskälte

onskälteprozess in Gang zu setzen. Das war für mich eine ganz neue Situation.“

Auswahl der richtige Maschine | Eine Anfrage von Hewing bei einem renommierten Anbieter klassischer Kältemaschinen nach einer geeigneten Absorptionskältemaschine blieb zunächst erfolglos. „Da war wenig Interesse, uns bei der Entscheidungsfindung zu unterstützen“, erinnert sich Hüntemann. Er recherchierte weiter und wurde bei einem deutschen Hersteller von Absorptionskältemaschinen fündig. „Die Maschine war funktional in Ordnung, aber sehr komplex im Aufbau, teuer und damit für unseren Einsatzzweck nicht wirtschaftlich.“ Hüntemann ließ nicht locker, suchte weiter und fand in der Fachliteratur Hinweise auf die Yazaki-Absorptionskältemaschine, die genau den Anforderungen des Produktionsablaufs bei Hewing entsprach: Einfach in die vorhandene Kälteversorgung zu integrieren, robust für den Dauerbetrieb, effizient und außer-

Bestehende Ressourcen optimal nutzen | Bei der Integration des Yazaki-Absorbers in die vorhandene Kälteversorgung haben die Hewing-Mitarbeiter bestehende Ressourcen mit eingebunden, wie beispielsweise unterirdische Zwischenspeicher für Kaltwasser (12 000 l) sowie einen weiteren unterirdischen Zwischenspeicher (7000 l), aus dem der Absorber sein Kühlwasser bezieht. Damit können auch die vorhandenen Kühltürme mitgenutzt werden. Für die Wärmerückgewinnung aus den Dampfschwaden der Polystyrol-Noppenplattenproduktion wählte Hüntemann einen modifizierten Abgaswärmerückgewinner aus Edelstahl mit Rohrbündelwärmeübertragern mit einem 2000 l-Pufferspeicher. Zur Minimierung von Übertragungsverlusten ist die Anlage mitten im Produktionsumfeld installiert. Yazaki-Berater Vinzenz Albring ist voll des Lobes über die optische und funktionale Integration des Absorbers in die vorhandene Peripherie. „Die Anlage bei Hewing ist ein

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TECHNIK

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mit integrierter Digitalanzeige sehe ich im Vorbeigehen, ob die Anlage im optimalen Bereich läuft.“ Aber daran hatte Hüntemann eigentlich nie Zweifel: „Schon die Inbetriebnahme war problemlos. Innerhalb von nur drei Stunden hatte die Leute von Gasklima die AKM am Laufen; das ging alles ganz reibungslos.“ Seit Mai 2009 arbeitet die Anlage an fünf Tagen die Woche rund um die Uhr, denn Hewing fährt seine Produktion im Dreischichtbetrieb. „Wir kommen pro Jahr auf 270 Produktionstage, das bedeutet, die AKM läuft pro Jahr etwa 6500 Stunden.“ Hüntemann ist überzeugt, dass sich die Anlage innerhalb der in der Industrie üblichen Fristen amortisiert: „Wir gehen davon aus, dass sich die Investition in weniger als drei Jahren bezahlt gemacht hat. Das ist unser Anspruch.“ Die bestehende Kompressionskälteanlage mit 180 kW Nennkälteleistung hat seit Inbetriebnahme des Absorbers nur noch Spitzenlast-Funktion. „Wir sind positiv überrascht, wie effizient die

Firmensitz der Hewing GmbH in Ochtrup

Die kompakte Yazaki-Absorptionskältemaschine ist nahe der Produktion positioniert. Durch die kurzen Wege kann die Abwärme verlustarm genutzt werden

Bei der Schäumung von Polystyrol-Noppenplatten entstehen Wrasen, die als Antriebsenergie für die Absorptionskältemaschine genutzt werden

dem tolerant gegenüber variablen Heizwassertemperaturen. „Da wir uns über mehrere Jahre ausgiebig mit dem Thema beschäftigt hatten, war uns sofort klar, dass das die richtige Maschine ist.Vollends überzeugt hat uns, dass sich das Produkt bereits seit über 30 Jahren auf dem Markt bewährt hat.“ Unterstützung fand Hüntemann im deutschen Vertriebspartner von Yazaki, der Firma Gasklima (www.gasklima.de), Erlensee, und deren technischem Berater Vinzenz Albring, Alsbach-Hähnlein. „Aus wirtschaftlichen Gründen wollten wir die Anlage in Eigenregie erstellen“, räumt Hüntemann ein. Die meisten Hersteller sind da natürlich zunächst skeptisch. Aufgrund meines detaillierten Fachwissens konnte ich Herrn Albring und die Fa. Gasklima aber rasch von meinen Plänen überzeugen.“

absolut positives Beispiel für eine intelligente, energie- und umweltbewusste Installation, da sie produktionsnah aufgestellt ist. Eine Fachfirma hätte die Anlage nicht besser installieren können!“ Auch hydraulisch und regelungstechnisch funktioniere die Anlage einwandfrei. Albring: „Durch die Einbindung der vorhandenen Speicher ist die Gesamtanlage sehr gut vom Wärmeversorgungs- und Kälteverbrauchssystem entkoppelt. Das vereinfacht den Betrieb.“ Bei der Regelung wählten die HewingFachleute den üblichen Industriestandard: „Die interne Yazaki-Regelung ist auf eine übergeordnete S7-Steuerung von Siemens aufgeschaltet, die unsere Fachleute für Industriesteuerungen programmiert haben“, erklärt Hüntemann. „Durch die im HewingWerk verwendeten Temperatursensoren

Yazaki-Absorptionskälteanlage zusammen mit der Speicherperipherie arbeitet“, sagt Hüntemann nicht ohne Stolz.

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Teilnahme an Ökoprofit-Projekt | Wegen des großen Einsparerfolges und der damit verbundenen Primärenergieeinsparung hat Hewing die Absorptionskälteanlage in das Projekt „Ökoprofit“ mit einbezogen. Ökoprofit ist ein inzwischen international ausgerichtetes Kooperationsprojekt zwischen Kommune und Wirtschaft, an dem allein in Nordrhein-Westfalen 904 Industrieunternehmen (Stand März 2009) teilnehmen. Das Konzept wurde ursprünglich von der österreichischen Landeshauptstadt Graz (Steiermark) entwickelt, ist aber inzwischen von vielen europäischen Kommunen übernommen worden.

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TECHNIK

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Absorptionskälte + Eisspeicher

Gebäudekühlsystem mit NH3/H2O-Absorptionskältemaschine und Eisspeicher Erkenntnisse aus Entwicklung und Betrieb Dipl.-Ing.T. Koller1), Dipl.-Ing. M. Zetzsche1), Prof. Dr. Dr.-Ing. H. Müller-Steinhagen1), 2) 1) Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) 2) DLR Stuttgart, Institut für Technische Thermodynamik

Seit einigen Jahren wird am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart eine solar betriebene 10 kW-Absorptionskältemaschine entwickelt und erprobt. Arbeitsstoffpaar ist eine Ammoniak/Wasser-Lösung. Durch Kombination mit einem Eisspeicher kann die Effizienz dieser Kältemaschine bei der Gebäudekühlung wesentlich verbessert werden. Daher wurde am ITW parallel zur Absorptionskältemaschine auch ein Eisspeicher mit einem Füllvolumen von 0,5 m³ und einer speicherbaren Kälteenergie von etwa 35 kWh entwickelt. In Zusammenarbeit mit Schüco International KG wurden seit Herbst 2008 zwei weitere Demonstrationsanlagen aufgebaut. Das erste System mit Standort Bielefeld dient der Kühlung eines Büros und eines angrenzenden Labors. In Groß Rohrheim wurde das zweite System aufgebaut. Gekühlt werden dabei ein Foyer und ein Konferenzraum. Die Kälteleistung der Absorptionskältemaschine wird direkt in das Kühlregister einer Klimaanlage eingekoppelt. Dieses System wurde Anfang September 2009 in Betrieb genommen. Die im Folgenden diskutierten Messdaten wurden am Kühlsystem des ITW gewonnen.

Solarkollektor

Rückkühler

Kühldecken

Systemkomponenten | Zur Untersuchung des Betriebsverhaltens der Absorptionskältemaschine wurde am ITW ein Gebäudekühlungssystem aufgebaut, welches aus der Absorptionskältemaschine, Solarkollektoren, Trockenkühlern und zwei Eisspeichern aufgebaut ist. Es werden fünf Räume mit einer Gesamtfläche von 110 m² mit Hilfe von Kühldecken gekühlt. Eisspeicher

KW-Speicher

Bild 1: Schema des Gebäudekühlsystems am ITW

Im Gebäude des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart wurde ein solar betriebenes Kühlsystem installiert, umfangreich erprobt und vermessen. Dieses Kühlsystem, siehe Bild 1, besteht im Wesentlichen aus einer NH3/H2O-Absorptionskältemaschine, die mit Solarkollektoren beheizt und mit Trockenkühlern gekühlt wird, einem Eisspeicher,

einem Kaltwasserspeicher und Kühldecken. Die erste Messperiode im Sommer 2008 lieferte bereits viel versprechende Daten des Gesamtanlagen- und Eisspeicherverhaltens. Im Sommer 2009 sollten nun die Daten im Langzeitbetrieb bestätigt und über eine Optimierung der Anlagenregelung verbessert werden.

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Kälte Klima Aktuell Großkälte

Absorptionskältemaschine (AKM) Die Absorptionskältemaschine (siehe Bild 2) hat eine Kälteleistung von 10 kW bei Standardbedingungen. Diese sind mit 15 °C Kühlwasseraustritt, 100 °C Heiztemperatur und 27 °C Rückkühltemperatur definiert. Unter diesen Bedingungen ergibt sich bei der am ITW entwickelten Absorptionskältemaschine ein COP von 0,7. Der COP wird dabei wie folgt berechnet: ∙ QVerdampfer COP = ∙ QAustreiber + PPumpe

Absorptionskälte + Eisspeicher

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TECHNIK

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Bild 2: Absorptionskältemaschine

Bild 3: Flachkollektoren

Bild 4: Trockenkühler

Als Arbeitsstoffpaar wird ein Kältemittelgemisch mit Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Lösungsmittel verwendet. Die Konzentration des Ammoniaks beträgt 50 % bezogen auf die Masse. Die äußeren Abmaße der AKM betragen 1800 x 800 x 800 mm.

pro Raum mehrere Computer genutzt werden. Die Vorlauftemperatur der Kühldecken beträgt zwischen 13,5 und 16 °C, um die nötigen Kühlleistungen übertragen zu können. Bildung von Tauwasser wurde bisher nicht beobachtet. Die Belegung des Besprechungsraums variiert. Sämtliche Räume sind nach Osten hin ausgerichtet.

Die eingebauten Eisspeicher (siehe Bild 6) wurden ebenfalls am ITW entwickelt. Bei einer maximal speicherbaren Kälteenergiemenge von 35 kWh und einem maximalen Füllvolumen von 500 l sind diese sehr kompakt aufgebaut und wesentlich kleiner als am Markt verfügbare Eisspeicher. Experimentell und aus dem Betrieb gewonnene Messdaten und theoretische Betrachtungen der Be- und Entladung wurden bereits veröffentlicht [1], [2]. Der Eisspeicher wird von der Absorptionskältemaschine beladen und dient

vornehmlich der Speicherung überschüssiger Kälteenergie und als zusätzliche Möglichkeit zur Raumkühlung. Beladung und Entladung werden intern über einen im Speicher integrierten Wärmeübertrager realisiert. Die Beladung des Eisspeichers findet überwiegend an Wochenenden statt.An Wochenenden gibt es kaum Kühlbedarf in den Räumen, dennoch kann dank der Speichermöglichkeit die AKM arbeiten. Die Laufzeit und Auslastung wird erhöht und es treten, z.B. an den Kollektoren, keine Stagnationsprobleme auf. Des Weiteren sinkt die Leistungszahl bzw. der COP der AKM mit abnehmenden Verdampfertemperaturen. Für einen wirtschaftlichen Betrieb der AKM ist es daher zwingend notwendig die Betriebszeiten bei niedrigen Verdampfertemperaturen möglichst gering zu halten oder nur dann zu fahren, wenn aufgrund niedriger Kühllast keine hohen Verdampfertemperaturen möglich sind, wie z.B. an Wochenenden.

Bild 5: Kühldecken

Bild 6: Eisspeicher

Flachkollektoren Nach Süden ausgerichtete, doppelt verglaste Flachkollektoren („SchücoSol DG“) (Bild 3) erzeugen die Wärme zur Beheizung der AKM. Am Institut wurden zwei parallel durchströmte Kollektorfelder mit je sechs Kollektoren aufgebaut. Die gesamte Kollektorfläche beträgt 32 m². Die Heiztemperatur liegt zwischen 85 und 120 °C, je nach Tageszeit und Einstrahlungsbedingungen. Ab einer Solarstrahlung von etwa 600 W/m² kann die AKM zur Kälteerzeugung genutzt werden.

Rückkühlung Mit einem trockenen Rückkühlgerät (Bild 4) werden Kondensator und Absorber der Absorptionskältemaschine über einen geschlossenen Wasserkreislauf gekühlt. Die Rückkühltemperatur liegt etwa 5 bis 6 K über der Umgebungstemperatur. Je nach Wetter und Tageszeit kann eine Rückkühltemperatur zwischen 25 und 40 °C gefahren werden.

Kühldecken und Raumkühlung Im Institutsgebäude werden vier Büros und ein Besprechungsraum über Kühldecken gekühlt (Bild 5). Die gesamt gekühlte Raumfläche beträgt 110 m². Jedes Büro ist an Werktagen von ungefähr 8:00 bis 18:00 Uhr mit etwa drei Personen belegt. Es ist von hohen internen Lasten auszugehen, da

Eisspeicher

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TECHNIK

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Absorptionskälte + Eisspeicher

Tabelle 1: Experimentelle Messergebnisse AKM Temperatur Heizung VL

°C

109

112

109

100

100

99

91

90

90

Temperatur Verdampfer

°C

-11

-0,6

14,5

-11

-0,6

14,5

-10

-0,6

14,5

Temperatur Rückkühlung

°C

27

28

29

27

27

27

27

27

27

Heizleistung

kW

9,7

12,7

15,3

6,9

10

15

5,5

7,7

9,8

Kälteleistung

kW

5,16

7,81

10,33

3,34

6,24

10,26

2,29

4,68

6,37

–

0,43

0,53

0,72

0,43

0,55

0,7

0,31

0,52

0,59

COP

Die AKM kann auch als Wärmepumpe betrieben werden. Primäres Problem hierbei stellt jedoch die Bereitstellung der Wärme bei Temperaturen zwischen 90 und 110 °C dar. Die Verdampfungswärme kann sowohl durch Abkühlung der Eisspeicher als auch über die Trockenkühler geliefert werden. Die Abfuhr von latenter und fühlbarer Wärme aus dem Eisspeicher resultiert in einem Vereisen der Speichermasse Wasser. Das Abschmelzen des Eises bzw. die Regeneration der Eisspeicher erfolgt über die Solarkollektoren.

Messdaten und Betriebsverhalten des Kühlsystems | Die Absorptionskältemaschine arbeitet mit Heiztemperaturen zwischen 85 und 140 °C. Am Verdampfer werden Temperaturen zwischen -10 und 20 °C gefahren. Die Rückkühlungstemperatur bewegt sich zwischen 25 und 40 °C, je nach Tageszeit und Umgebungstemperatur. Die Regelung des Systems ermöglicht einen reibungslosen Übergang von direkter Raumkühlung zur Beladung der Eisspeicher durch die Absorptionskältemaschine, aber auch die indirekte Raumkühlung durch Entladung der Eisspeicher.

Experimentelle Laborvermessung an der AKM Während der Laborvermessungen wurden der AKM definierte Randbedingungen aufgeprägt. Thermostate sicherten an Austreiber und Verdampfer konstante Heiz- und Verdampfungstemperaturen. Die Rückkühltemperaturen

wurden über eine Drehzahl-Anpassung der Ventilatoren des Trockenkühlers reguliert. Die in der Tabelle 1 aufgeführten Messdaten geben einen Überblick über die Leistungsfähigkeit der AKM unter verschiedenen Randbedingungen. Die Heiztemperatur variiert zwischen 90 und 110 °C, die Verdampfertemperatur zwischen -10 und 15 °C. Die Rückkühltemperatur beträgt annähernd konstant 27 °C. Anhand der Messdaten wird klar, dass die Heizungstemperatur ein stark limitierender Faktor für die Kälteleistung ist. Dennoch ist schon bei einer moderaten Heizungstemperatur von 100 °C eine hohe Kälteleistung bei gutem COP möglich, abhängig natürlich von der Verdampfungstemperatur. 90 °C stellt die unterste Grenze der Heiztemperatur dar. Selbst bei etwa 15 °C Verdampfungstemperatur und guter Rückkühlung mit ca. 27 °C ist hierbei nur noch eine geringe Kälteleistung von 5,9 kW bei einem COP von 0,59 erreichbar. Zum Vergleich sind in Tab. 2 Messergebnisse aufgeführt bei extremen Rückkühlbedingungen an Absorber und Kondensator der AKM, d.h. bei hohen Außenlufttemperaturen. Dennoch generiert die AKM bei einer Rückkühltemperatur von etwa 40 °C eine Kälteleistung von 6,4 kW, bei einer Verdampfertemperatur von 14,5 °C.

Betriebsverhalten des Eisspeichers Bild 7 zeigt die Beladung des Eisspeichers mit der solar beheizten AKM über einen vollständigen Tagesgang (30.08.2008) hinweg. Dar-

Tabelle 2: Experimentelle Messergebnisse bei hohen Rückkühltemperaturen Heiztemperatur

°C

109

109

Temperatur Verdampfer

°C

14,5

14,5

Temperatur Rückkühlung

°C

39,8

45

Heizleistung

kW

10

6,6

Kälteleistung

kW

6,4

3,6

–

0,61

0,52

COP

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gestellt sind die Heizleistung der AKM, die Beladungsleistung des Eisspeichers sowie die gespeicherte Kälteenergie. Die Beladung fand zwischen 9:50 und 17:00 Uhr statt. Erkennbar ist die Abhängigkeit der Kälteleistung von der Heizleistung. Mit zu- bzw. abnehmender Heizleistung nimmt auch die Kälteleistung zu oder ab. Im Eisspeicher steht eine Beladungsleistung von etwa 3 bis 5 kW zur Verfügung. Der Eisspeicher wurde an diesem Tag zu etwa 75 % beladen. Der Verlauf von Ein- und Austrittstemperatur am Wärmeübertrager des Eisspeichers ist in Bild 8 dargestellt.

Regelverhalten des Gesamtkühlsystems In Bild 9 wird das Regelverhalten des Kühlsystems dargestellt [3]. Betrachtet werden dabei die Austrittstemperatur des Verdampfers der AKM, die Austrittstemperatur des Kaltwasserspeichers und die Eintrittstemperatur der Kühldecken in den Räumen. In dem Diagramm sind zehn Phasen (römisch I-X) des Anlagenbetriebs eingezeichnet, die nachfolgend erläutert werden: I 8:00 Uhr: Das Kühlsystem geht in Betrieb. Die Pumpe zur Durchströmung der Kühldecken wird angeschaltet. Aufgrund fehlender Solarstrahlung kann die AKM noch keine Leistung bereitstellen. Folglich wird der Eisspeicher entladen. II 9:50 Uhr: Die AKM schaltet an. Am Austreiber ist das benötigte Temperaturniveau erreicht. Eisspeicher und Kaltwasserspeicher werden nicht durchströmt. Die Kälteleistung wird über Wärmeübertrager 1 (Siehe Bild 1) bereitgestellt. III 10:50 Uhr: Der Temperaturabfall am Verdampfer ist ein Indiz dafür, dass die bereitgestellte Kälteleistung den Kältebedarf in den Räumen übersteigt. Deshalb wird der Kaltwasserspeicher zugeschaltet und so beladen. IV 11:55 Uhr: Die Verdampfertemperatur sinkt. Damit der Wärmeübertrager 1

Absorptionskälte + Eisspeicher

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TECHNIK

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nicht einfriert, muss der Eisspeicher nun durchströmt werden. Parallel dazu wird der Kaltwasserspeicher entladen, um die Raumkühlung sicherzustellen. V 13:00 Uhr: Die Vorlauftemperatur der Kühldecken steigt auf 16 °C an. Der Kaltwasserspeicher ist somit komplett entladen. Um die Raumkühlung aufrecht zu erhalten, wird wieder über Wärmeübertrager 1 die Kälteleistung von der Kältemaschine bereitgestellt. VI-IX 13:40 Uhr: Die Phasen IV und V wiederholen sich zweimal. X 17:20 Uhr. Aufgrund der abnehmenden Solarstrahlung sinkt die Heizleistung und die AKM schaltet sich automatisch ab. Die Raumkühlung wird durch die Entladung des Kaltwasserspeichers fortgesetzt.

Zusammenfassung und Ausblick | Am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) wurde im Frühjahr 2008 ein System zur Raumkühlung eines Teils des Institutsgebäudes erfolgreich in Betrieb genommen, mit einer solarbetriebenen Absorptionskältemaschine als Kernstück. Nach Umbauten von Herbst 2008 bis Anfang Februar 2009 steht nun ein voll automatisiertes System zur Kühlung von einer gesamten Bürofläche von 110 m² zur Verfügung. Parallel zur Pilotanlage am ITW wurden zusammen mit dem Projektpartner Schüco International KG zwei weitere Demonstrationsanlagen in Bielefeld und Groß Rohrheim aufgebaut. Optimierungsmaßnahmen an Komponenten und Regelung, Prüfung alternativer Bauteile und der Betrieb der AKM als Wärmepumpe sind weitere wichtige Arbeitspunkte des zukünftigen Projektverlaufs. Dieses Forschungsprojekt wird in Kooperation mit der Firma Schüco International KG durchgeführt und mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Der Beitrag wurde im Rahmen der DKV-Tagung 2009 in Berlin als Vortrag gehalten.

Bild 7: Beladungsleistung und übertragene Energiemenge bei der Beladung des Eisspeichers

Bild 8: Verlauf der Ein- und Austrittstemperatur während der Beladung des Eisspeichers

Quellenverzeichnis [1] Koller, T. et al.;Vermessung und Betrieb eines kleinen Eisspeichers; A.II.1.4; DKV-Tagungsband 2007 [2] Koller, T. et al.; Simulation und Betrieb eines Eisspeichers; A.II.1.11; DKV-Tagungsband 2008 [3] Zetzsche, M. et al.; Betriebserfahrungen für solares Kühlen mit einer Ammoniak/Wasser Absorptionskältemaschine; II.1.13; DKV-Tagungsband 2008

Bild 9: Regelverhalten des Kühlsystems

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VORSCHAU

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KKA 3/2010

Umrüstung auf R22-Alternativen Die laufende Übergangsfrist für H-FCKW-Kältemittel, die nur noch den Einsatz rückgewonnener Bestände erlaubt, macht Umrüstungen auf alternative Produkte dringend und unausweichlich. Welche Fortschritte dabei bereits erzielt sind und welche Randbedingungen der Markt für Kältemittel in diesem Umfeld bietet, zeigen die Ergebnisse einer aktuellen Studie.

PISA und Pettenkofer Schlechte Luft in Klassenräumen – ein fast schon alltägliches Problem in deutschen Schulen. Doch es geht nicht nur um gut oder schlecht riechende Räume, sondern um die sinkende Konzentrationsfähigkeit von Schülern und Lehrern bei steigendem CO2-Anteil in der Luft – ein Problem, dass durch kontrollierte Lüftung behoben werden kann.

Optimale Energieeffizienz Die technischen Grundlagen aktueller und umweltfreundlicher Klimasysteme sind vielfältig:Thermische Kühlung mit Solarthermie, Blockheizkraftwerk-Abwärme, Fern-/Nahwärme, Biomasse oder Prozessabwärme, die neben der Kühlung auch zu einer deutlichen Reduktion des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen führen. An der Spitze umweltfreundlicher Systeme steht das „Solar Cooling“.

Redaktionsbüro: Stefanie van Merwyk, Telefon +49(0)5241/80-21 25 [email protected] Britta Kösters, Telefon +49(0)5241/80-1036 [email protected] www.bauverlag.de KKA – Kälte Klima Aktuell 29. Jahrgang 2010 ISSN 0722-4605 Fachmagazin für alle Bereiche des Anlagenbaus sowie des System- und Gerätevertriebs auf dem Sektor der Kälteund Klimatechnik inkl. der damit verbundenen Gebiete wie Energieeinsparung, Umweltschutz usw. „Kälte Klima Aktuell“ ist offizielles Organ folgender Verbände: ■ ■ ■ ■ ■

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