<strong>Der</strong> <strong>Experte</strong>, Ausgabe September 20134.5 Was geschieht während der Abkühlungin einem TiefkühlraumDas Volumen von Gasen/Luft ändertsich bei Erwärmung sehr viel stärkerals das von Flüssigkeiten oder gar dasLuft beim Erwärmen jedoch in einemfesten, geschlossenen Raum, dannkann es sich nicht (oder, wenn der Behälterelastisch ist, nur ein bisschen)ausdehnen. Stattdessen steigt derDruck in dem Raum an.Alle Gase haben ziemlich exakt dasgleiche Ausdehnungsverhalten:• Bei Erwärmung von 0 °C auf 273 °Cverdoppelt sich das Volumen einerbestimmten Gas/Luftmenge, wennes sich ungehindert ausdehnenkann (d.h. der Druck gleich bleibt)!• Bei Erwärmung von 0 °C auf 273 °Cverdoppelt sich der Druck in einemGas/Luft, wenn es sich in einem fes- det(d.h. das Volumen gleich bleibt)!Ein Kilogramm eines Gases hat,gleichbleibenden Druck vorausgesetzt,bei höherer Temperatur ein grösseresVolumen, also eine geringereDichte. Herrschen unterschiedlicheTemperaturen in einer Luftmasse,dann steigt deshalb die wärmere Luftauf, die kältere sinkt ab.Kalte Luft ist also schwerer als warmeVolumen. Kühlt sich Luft ab, zieht siesich zusammen. Erwärmt sich Luft,dehnt sie sich in gleichem Masse wiederaus. In einem luftdichten Raumführt das Abkühlen der Luft somit zueinem Unterdruck, bei Erwärmung zueinem Überdruck.<strong>Der</strong> Kühlraum war an den Wänden mitextrudierten, 22 cm dicken Wandpaneelenverkleidet. Die Decke war mitden gleichen Paneelen verkleidet. LautAngabe sind diese eigenstabil undmüssten nicht extra abgehängt werden.Trotzdem hatte die vorgefundeneMontage in der Mitte eine zusätzlicheAbhängung mittels Gewindestäben erhalten.Nimmt man also den Raum alsdichten Tiefkühlraum an, dann erfolgtebei der Abkühlung der Luft ein Unterdruck.Durch die Dichtigkeit des Raumes warbei der Bedienung der Türe ebenfallsimmer ein Druckunterschiedsausgleichvon aussen nach innen, infolge plötzlichemTemperaturunterschied, dh. Erwärmungim Tiefkühlraum, vorhanden.Die hohen und plötzlichen Druckausdehnungskräftewirkten auf die Wändedes Tiefkühlraumes ein.Nicht zu unterschätzen war auch der atmosphärischeDruck an der Aussenseitedes Tiefkühlraumes, welcher bei starkerLuftdruckveränderung einen starkenschlossenenTiefkühlraumes aufweisenkonnte. Aus obigen Gründen wurden inalle Kühlräume und TiefkühlräumeDruckausgleichsventile eingebaut.Das beheizte Druckausgleichsventil hatdie Aufgabe, den immerwährendenDruckunterschied von Innen = Unterdrucknach Aussen = Normaldruck undumgekehrt auszugleichen.Man beachte, dass eine Abkühlung imTiefkühlrauminnern von 1 Grad Celsiuseine Veränderung/Unterdruck der Wassersäulevon ca. 40 mm WS auslöst,entsprechend ca. 40 kg/m 2 , falls derRaum absolut luftdicht verschlossen ist.Nach den Auslegungsrichtlinien derFirma Fermod:Anzahl der Ausgleichsventile =1,3 x Volumen:T x (273 + t) = 0,45Ventile 1 Ventil genügtVolumen: 1264 m3T = Variation der Temperatur in15 Minuten = 1 °Ct = Endtemperatur desTiefkühlraumesDas Ventil 2230 garantiert laut Prospektder Firma Fermod bei Einhaltungobiger Bedingungen, dass 300 Pa(30 kg/m 2 ) im Tiefkühlraum nicht überschrittenwerden können. AndereGrenzwerte werden vom Ventilherstel-Bild 5: Isolierdecke von unten nach SchadenereignisTyp 2230 ist eingestellt auf einen Druckvon 10 mm WS. Erst nach Überschreitungdieser Druckdifferenz (Schaltgrenze)öffnet sich die Ventilklappeund strömt Luft durch das Ventil.Dies bedeutet, dass konstruktiv an allenTeilen der Isolationswände und der isoliertenDecke immer ein Widerstandmassvon 30 kg/m 2 eingehalten werdenmuss. Dies gilt <strong>für</strong> evtl. Verformung sowieDecken- und Wandbefestigungen.Die aus sicherheitstechnischen Erfordernissengegebene Tatsache zeigt dieProblematik auf, wenn ein Ausgleichsventilversagt, resp. die Heizung desselbenVentils ausfällt. Aus diesemGrunde muss immer mit einer 100%Redundanz gerechnet werden. Es sindsomit mindestens zwei Ausgleichsventileeinzubauen.Bild 6: Undichte FalzeBild 7: Alle Mittelabhängungen mit Ausnahmeder letzten 2 Paneelen sind ausgerissen
Bild 8: Hängegewindestangen verformt und anden Dübelstellen aus dem Beton ausgerissenBild 10: Notaufhängung nach SchadenereignisM8Bild 11: Einige Dübel sind auf der Gewindestangejedoch ausgerissen, der DübelabgebrochenBild 9: Beispiel des ausgerissenen, oberenEndes mit Messingdübel4.6 Was sind die Gefahren infolgezu rascher Abkühlung (Beschreibungdes Schadenbildes)Wie oben beschrieben ist die Gefahrgross, dass bei zu schneller Luftabkühlungund folglich einem grossenUnterdruck, die Belastung auf dieWände und die Decke zu gross wirdund diese nach innen implodieren. DieWände lösen sich von der Wandbefestigungab und die Decke biegt sich chenverformen sich kriechend zumRaum hin infolge Unterdruckes. (ZusammengedrückteFlasche mit Deckelnach Luftausblas) Dies solange bis einplötzlicher Nulldurchgang, also Druckausgleichan irgendeinem Teil auftritt.Dann tritt eine sofortige, plastischeVerformung an den Paneelen statt.Diese Verformung ist nicht umkehrbar.Die Tiefkühldecke war stark nach untenverformt, die Messingdübel M8,welche an den Enden der Gewindestangenim Deckenhohlraum an derDecke befestigt sind, ausgerissenoder gebrochen.Bild 12: Auszug aus den technischen Unterlagen