03-2017
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Technik 2<br />
Das Magazin rund um die LüKK<br />
Großkältetechnik<br />
in der Industrie<br />
Ausgabe <strong>03</strong> <strong>2017</strong><br />
Projekt<br />
Made in Germany: Kälte für<br />
die Produktion von Maschinen<br />
Möglichkeiten<br />
Weg mit der (Ab)Wärme<br />
Kältemittel<br />
Natürlich oder synthetisch?
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Editorial<br />
Begriffs-<br />
Salat<br />
(Abb. © bluedesign/Fotolia.com)<br />
Kennen Sie das? Man spricht mit Kunden und Lieferanten, mit Kollegen oder auch mit<br />
Freunden und Bekannten wie selbstverständlich über etwas, immer wieder, und nimmt<br />
automatisch an, alle meinen dasselbe. So ging es auch uns bei der Vorbereitung dieser<br />
Ausgabe Technik hoch zwei, bis jemand fragte: „Was ist industrielle Großkältetechnik oder<br />
Großkältetechnik in der Industrie überhaupt? Wie und wodurch grenzt sie sich ab von der<br />
anderen Kältetechnik, oder ist das gar nicht so einfach möglich?“ Plötzlich standen interessante<br />
Fragen im Raum, auf die es doch eine einfache Antwort geben müsste. Und Begriffe<br />
reihten sich aneinander: Großkältetechnik, Gewerbekälte, Supermarktkälte, Prozesskälte,<br />
Kälte für Lagerhaltung.<br />
An die einfachen Antworten dachten wir zumindest so lange, bis jeder seine eigene formulierte.<br />
Am Ende war klar, dass nichts klar war. Und ehe Sie weiterlesen: Machen Sie doch<br />
einmal den Selbsttest, oder fragen Ihr Gegenüber.<br />
Um es spannend zu machen: Wir sind zu einer begrifflichen Abgrenzung gekommen. Diese<br />
lesen Sie auf Seite 6, bevor wir auf den folgenden Seiten alles aus Sicht der Redaktion<br />
Wissenswerte zur Großkältetechnik in der Industrie für Sie zusammengestellt haben.<br />
Genießen Sie den Herbst!<br />
sabine.andresen@cci-dialog.de<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
3
6<br />
Hergestellt, ausgestellt oder abgestellt?<br />
Eine Einführung<br />
8<br />
Made in Germany<br />
Projektbericht<br />
16<br />
Natürlich immer<br />
natürlich?<br />
Kältemittel<br />
18<br />
LüKK-Köpfe<br />
Carl von Linde<br />
22<br />
Größte<br />
Wärmepumpe der Schweiz<br />
Projektbericht<br />
4<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
14<br />
Weg<br />
mit der Wärme<br />
Projektbericht<br />
Inhalt<br />
10 Die Königsklasse kurz skizziert<br />
Zwei Fragen an Klaus Helmes<br />
11 Sehr gut bewältigt<br />
Leserbriefe<br />
12 Nicht von der Stange<br />
Aus der Praxis<br />
13 Alles im Fluss<br />
Projektbericht<br />
17 Ewiges Eis<br />
Die kältesten Orte der Welt<br />
19 Zahlen und Fakten<br />
21 Infos, bitte!<br />
Literaturtipps<br />
24 Produktschau<br />
20<br />
Normativ betrachtet<br />
Richtlinien<br />
»<br />
Titelthema<br />
Großkältetechnik<br />
in der Industrie<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Hergestellt, ausgestellt<br />
oder abgestellt?<br />
Die Suche nach einer Definition<br />
Am Anfang stand der Wunsch nach Klarheit. Was ist Großkältetechnik in der Industrie? So startete die<br />
Recherche nach einer Definition. Ein Brancheninsider meinte: „Großkälte ist nach dem derzeitigen<br />
Stand der Technik eine Anlage, für die aus wirtschaftlicher Sicht nur Ammoniak als Kältemittel in Frage<br />
kommt.“ Wenngleich vielleicht doch etwas zu einfach zusammengefasst, so hat die Aussage doch einen<br />
gewissen Charme.<br />
Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) liefert dann schon etwas mehr Klarheit.<br />
Unter dem Begriff Industriekälte versteht der Branchenverband in Teil 5 des Einheitsblatts 24247 (siehe<br />
auch Seite 20) sehr technisch ein Verdichteransaugvolumen ab 200 m³/h. Mit dem Kältemittel NH 3<br />
bedeutet das für Verdampfungstemperaturen -45 ° bis +5 °C und 45 °C Verflüssigungstemperatur<br />
überschlägig:<br />
• 50 kW Kälteleistung bei t o<br />
= -40 °C<br />
• 200 kW Kälteleistung bei t o<br />
= 0 °C<br />
Die Anwendungen liegen demnach um den Gefrierpunkt und vor allem deutlich darunter, würde man<br />
jetzt festlegen. Nimmt man aber die internationale Organisation United Nations Environment Programme<br />
(UNEP, das UN-Umweltprogramm) beim Wort, kann sogar bis +20 °C verdampft werden. Die<br />
Abwärmeleistung wird im „Report 2014 über Ozonschicht gefährdende Stoffe“ auf 100 kW bis 10 MW<br />
aufgebrochen.<br />
Alles zusammen dann doch eher kompliziert und vieldeutig. Ein letztes Telefonat mit einem echten<br />
Urgestein der Kältetechnik sollte endlich Klarheit liefern. Die Antwort war so simpel wie ernüchternd:<br />
„Leider gibt es für den Begriff Großkältetechnik in der Industrie keine Festlegung. Traditionell wird unterschieden<br />
zwischen Gewerbekälte (Kleinkälte) und Industriekälte (Großkälte). Die Gewerbekälte findet<br />
man im Handwerk, Restaurant und auch Supermarkt, die Industriekälte eben in Industriebetrieben.“<br />
Wenn es also keine Definition gibt, dann liefert Technik hoch zwei diese nach. Und da der Charme jeder<br />
Definition in ihrer Einfachheit liegt, ist sie an genau zwei Bedingungen geknüpft:<br />
„Industrielle Großkältetechnik stellt etwas her und beginnt bei 100 kW Kälteleistung“.<br />
Davon ausgeschlossen ist folglich alles, das in seiner Anwendung etwas „ausstellt“, beispielsweise der<br />
weite Bereich der Lebensmittelkühlung. Außerdem alles, das vielleicht in Kühlhäusern oder Lagern etwas<br />
„abstellt“. Auch die gesamte Klima- und Lüftungstechnik kann nichts herstellen, fällt also ebensowenig<br />
unter die Definition wie die Wärmetechnik.<br />
Doch keine Regel ohne Ausnahme. Es sind die seit wenigen Jahren wie Pilze aus dem Boden schießenden<br />
Großrechenzentren. MW Kälteleistung sind dafür keine Seltenheit. Es wird nur nicht wirklich etwas<br />
hergestellt. Obwohl, die virtuelle Welt produziert sehr wohl etwas, nämlich zu jeder Sekunde jeden<br />
Tages unzählige Informationen. Rechenzentrumskühlung wird aber aufgrund dieses „Ausnahmestatus“<br />
in dieser Ausgabe nicht behandelt.<br />
6<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
!<br />
Wissenswert<br />
Die Industrie trägt rund 622 Mrd. Euro direkt zur deutschen Wertschöpfung<br />
bei. Der größte Umsatz wird mit 451 Mrd. € in der Automobilindustrie<br />
gemacht, gefolgt vom Maschinenbau (236 Mrd. €)<br />
und der Chemie- und Pharmaindustrie (188,7 Mrd. €).<br />
(Abb. © Igor/Fotolia.com)<br />
Technik hoch zwei (Quelle: <strong>2017</strong>/3 Destatis, Zahlen für 2015)<br />
7
Projektbericht<br />
Die abgebildeten „Quantum“-Kältemaschinen der Engie Refrigeration<br />
GmbH sind bei Arburg im Einsatz. (Abb. Engie Refrigeration GmbH)<br />
Made in Germany<br />
Zwischen Fahrradwegen und sanften Schwarzwaldhügeln thront in Loßburg<br />
ziemlich abgeschieden das Fertigungsgebäude der Arburg GmbH. Hier produziert<br />
das Unternehmen Maschinen für die Kunststoffverarbeitung, zum Beispiel<br />
Spritzgießmaschinen oder Robotsysteme. Arburg fertigt ausschließlich im Loßburger<br />
Stammwerk, ist jedoch weltweit aktiv. Um die Kühlung eines Teils der<br />
Produktion im Schwarzwald und die Gebäudeklimatisierung hat sich die Engie<br />
Refrigeration GmbH aus Lindau gekümmert. Der Kältetechnikhersteller vom<br />
Bodensee installierte kürzlich zwei „Quantum“-Kältemaschinen mit Wärmerückgewinnung.<br />
Sie kühlen Produktionsprozesse, bei denen es vor allem auf<br />
ein konstantes Temperaturniveau ankommt, zum Beispiel bei Schleifmaschinen<br />
oder in Messräumen.<br />
8<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Zahlen zum projekt<br />
2012<br />
Im Jahr 2012 erhielt Arburg die Zertifizierungen ISO 9001<br />
(Qualität), ISO 14001 (Umwelt) und ISO 50001 (Energie).<br />
Damit war der Maschinenhersteller eines der ersten Unternehmen,<br />
das dreifach zertifiziert wurde.<br />
R22-Ersatz<br />
Bereits 2015 installierte Engie Refrigeration bei Arburg eine<br />
Kältemaschine vom Typ „Quantum (Typ X060)“ (Kältemittel<br />
R-134a) mit einer Kälteleistung von 600 kW und einem Doppelverflüssiger<br />
sowie im damaligen Neubau einer „Quantum<br />
(Typ X<strong>03</strong>0) mit einer Kälteleistung von 295 kW. 2016<br />
folgte ein weiterer Quantum (Typ X060)“. Die beiden großen<br />
Kältemaschinen wurden im laufenden Betrieb eingebracht,<br />
da sie bestehende Anlagen ersetzen, die noch mit dem ozonschädlichen<br />
Kältemittel R22 liefen. Dessen Verwendung ist<br />
durch die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase<br />
(F-Gase-Verordnung) inzwischen verboten.<br />
11<br />
Das Ziel von Arburg war eine höhere Energieeffizienz bei<br />
der Kälteerzeugung. Da die Kältemaschinen auch umschaltbar<br />
als Wärmepumpe arbeiten, ist Folgendes interessant:<br />
Im Wärmepumpenmodus erreichen die Kältemaschinen<br />
COP-Werte (Coefficient of Performance) von 11 (vorher:<br />
4). Gemessen wird, in welchem Verhältnis Wärmeerzeugung<br />
und Stromverbrauch zueinander stehen.<br />
Wissenswert<br />
Die Kältemaschinen sind mit Doppelverflüssigertechnologie<br />
ausgestattet. Sie ermöglicht eine Wärmerückgewinnung.<br />
Arburg kann so den größten Teil der während der Kälteerzeugung<br />
entstehenden Wärme weiter nutzen – zum Beispiel für<br />
die Fußboden- und die Fassadenheizung im Bereich der Gebäudeklimatisierung.<br />
Die Wärme wird über einen Niedertemperaturheizkreis<br />
direkt an die Verbraucher gebracht.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
(Abb. Arburg GmbH)<br />
Quelle: Engie Refrigeration GmbH, Lindau
Interview<br />
Zwei Fragen an Klaus Helmes<br />
Die Königsklasse kurz skizziert<br />
(Abb. © Lukassek/Fotolia.com)<br />
In der Lüftungs-, Klima- und Kältetechnikbranche<br />
gilt die Industriekälte<br />
als „Königsklasse“. Wie lässt<br />
sich diese Bezeichnung erklären?<br />
?<br />
Klaus Helmes<br />
Industriekälte ist immer komplex und groß.<br />
Also nicht nur, was die geforderte und umgesetzte<br />
Kälteleistung betrifft, sondern auch die<br />
tatsächlichen Abmessungen der Anlagen.<br />
Je nach Anwendung können sie die Größe<br />
eines Einfamilienhauses übertreffen.<br />
Deswegen ist Industriekälte auch immer mit<br />
Großkältetechnik gleichzusetzen. Viel kleiner<br />
ist allerdings die Branche, die diese Anlagen<br />
errichtet. Was ist das Besondere an diesem<br />
„elitären Kreis“, und wer gehört dazu? Die<br />
Redaktion fragte nach bei bei Klaus Helmes,<br />
seit 25 Jahren in der LüKK tätig, unter anderem<br />
Vertriebschef bei Johnson Controls.<br />
Heute ist er freier Autor und Unternehmensberater.<br />
Klaus Helmes: In meinem beruflichen Wirken bin ich schwerpunktmäßig<br />
der Klimatechnik zugehörig, habe aber immer viele Berührungspunkte<br />
mit der Kältetechnik, vor allem mit der Industriekälte, und mir hier<br />
bis heute ein starkes Netzwerk aufgebaut. Die Industriekälte ist einfach<br />
komplett anders: Sie baut die technisch anspruchsvollsten, leistungsstärksten<br />
und individualisiertesten Anlagen. Sie sind derart speziell, dass<br />
sie meistens Unikate sind. Daher verkauft der Hersteller auch direkt an<br />
den Endkunden, er ist gleichzeitig Anlagenerrichter und häufig auch Planer.<br />
Die Endkunden sind oft Großunternehmen aus der Automobil-, Lebensmittel-<br />
oder Chemiebranche.<br />
Industriekälteanlagenbauer haben ein gewissen Ansehen als extrem<br />
wichtige und innovative Fachleute der Branche. Und das ist auch berechtigt,<br />
denn es gibt nur wenige, die diesen Markt bearbeiten (Anmerkung:<br />
siehe Kasten). Das kann einfach nicht jeder! Daraus resultiert, dass der<br />
Wettbewerb nicht so groß ist wie zum Beispiel in der Klimatechnik.<br />
Also ein Markt außer Konkurrenz<br />
und ohne Probleme?<br />
?<br />
Industriekältetechnikunternehmen<br />
in Deutschland<br />
Arctos Industriekälte AG, Sörup<br />
Daikin Applied Germany, München<br />
Engie Refrigeration GmbH, Lindau<br />
GfKK - Gesellschaft für Kältetechnik-Klimatechnik mbH, Köln<br />
Hafner-Muschler Kälte- und Klimatechnik GmbH<br />
Heifo Rüterbories GmbH, Osnabrück<br />
Hyfra Industriekühlanlagen GmbH, Krunkel<br />
Johnson Controls, Köln<br />
Kreutzträger Kältetechnik GmbH, Bremen<br />
L&R Kältetechnik GmbH, Sundern<br />
10<br />
Helmes: So natürlich auch nicht, das wären ja paradiesische Zustände.<br />
Auch bei Industriekälteanlagen wird der Vertrieb immer abhängiger vom<br />
Preis. Das lässt sich historisch erklären. Zur Zeit Carls von Linde entstand<br />
die Industriekälte. In den folgenden Jahren wurden etwa fünf bis sechs<br />
weitere Unternehmen gegründet - regional verteilt, keiner kam sich in die<br />
Quere, jeder hatte einen Aktivitätsradius von etwa 300 km.<br />
In den 1990er Jahren erfolgte eine radikale Änderung des Markts, die sich<br />
bis heute auswirkt. Angefangen bei den Kunden, die aus Kostengründen<br />
ihre technischen Abteilungen reduzierten und häufig externe Planer beauftragten.<br />
Ein wesentlicher Grund war, dass sich die von Herstellern und<br />
Auftraggebern ausgetüftelten Individuallösungen reduzierten, da der<br />
Preis in den Vordergrund rückte und damit auch standardisierte Lösungen.<br />
Dieser Wettbewerb führte zu einem harten Preiskampf. In dieser Zeit<br />
gab es zahlreiche Unternehmensübernahmen und der Markt strukturierte<br />
sich neu. Die großen Anbieter reduzierten sich selbst, und parallel dazu<br />
entstanden neue innovative mittelständische Unternehmen. Dies führte<br />
letztlich zu den Unternehmen, die heute den Markt für Industriekälte<br />
ausmachen.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Leserbriefe<br />
Gute Optik<br />
Ich habe heute Ihr neues Magazin<br />
Technik hoch zwei auf den Schreibtisch<br />
bekommen. Schaut wirklich<br />
sehr gut aus!<br />
Daniel Hillesheim, Caverion Deutschland<br />
GmbH, München<br />
Modernes<br />
Editorial Design<br />
Glückwunsch zum neuen Design!<br />
Die neue Magazin-Gestaltung von<br />
Technik hoch zwei gefällt mir sehr<br />
gut. Layout und Typographie sind<br />
modern und zeitgemäß, die Fotos<br />
plakativ in Szene gesetzt und die Informationen<br />
grafisch gut aufbereitet.<br />
Zudem wirkt die neue Papiersorte<br />
hochwertig und ist haptisch sehr<br />
angenehm.<br />
Zum neuen Leben erwacht<br />
Vielen Dank für die Übersendung von Technik hoch zwei zum Thema<br />
Hallenlüftung – ein Thema, das mich in meiner langen Berufslaufbahn<br />
(von 1967 bis jetzt) immer wieder beschäftigte, vor allem in der Zeit als<br />
Verkaufsleiter bei ITT Reznor in Frankfurt. Gerade in dieser Zeit haben wir versucht,<br />
Fertigungshallen oder Hochregallager so wirtschaftlich wie möglich zu temperieren – mit<br />
dem sogenannten „twinair System“. Das vermisse ich ein wenig bei Ihren Darstellungen.<br />
Ein recht wirtschaftliches und preiswertes System mit den sogenannten „Casablanca-<br />
Lüftern“. Da ich trotz meiner fast 73 Jahre immer noch berufstätig bin, ist es immer wieder<br />
interessant, wie die schon einmal dagewesenen Systeme zu neuem Leben erwachen.<br />
Schön, wenn man dieses Wissen an unsere Bachelor und Master weitergeben kann –<br />
und so wie es aussieht, will unsere Geschäftsführung gar nicht, dass ich aufhöre.<br />
Günter Höferer, BLS Energieplan GmbH, Berlin<br />
thermisch entkoppelt<br />
T2 / TB2<br />
grenzenlos<br />
hygienisch glatt<br />
flexibel<br />
Tanja Singer, Berliner Luft Technik<br />
GmbH, Berlin<br />
Sehr gut<br />
bewältigt<br />
In der August-Ausgabe von Technik<br />
hoch zwei wurde mit der Lüftung<br />
und Beheizung von Hallen ein vielschichtiges<br />
und schwieriges Thema<br />
angegangen. Es ist eine Herausforderung,<br />
dieses Gebiet vollständig<br />
und dem Umfang des Magazins<br />
entsprechend in aller Kürze darzustellen.<br />
Das wurde hier sehr gut<br />
bewältigt. Es ist eine gelungene Mischung<br />
aus der Darstellung der wesentlichen<br />
Zusammenhänge, passender<br />
Beispiele aus der Praxis und<br />
Hinweisen zur vertiefenden Information.<br />
Sehr aufschlussreich sind die<br />
statistischen Angaben zu Anzahl,<br />
Energieverbrauch und Größenordnungen<br />
von Hallen. Das Layout verdient<br />
sicher ein „hoch zwei“.<br />
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Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 11
Für die Praxis:<br />
Großkälte gibt’s nicht<br />
von der Stange<br />
(Abb. © Christian Schwier/Fotolia.com)<br />
Nahezu jede industrielle Großkälteanlage<br />
ist ein Unikat. Im Gegensatz zur Klimakälte<br />
oder zu gewerblich genutzten Kälteanlagen<br />
gibt es in der Industrie praktisch keine duplizierbaren<br />
Standardlösungen. Da ist neben<br />
speziellem Fachwissen ein integraler Anlagenplanungsansatz<br />
sehr wichtig. Sowohl<br />
für Hersteller, die oft auch Planung und Anlagenbau<br />
übernehmen, als auch für Fachplaner<br />
und Betreiber.<br />
Industrielle Großkälte muss allem voran<br />
eine Aufgabe erfüllen: die zuverlässige und<br />
dauerhafte Abfuhr großer Wärmemengen<br />
bei konstanten Kühltemperaturen.<br />
In Summe geht es um gigantische Mengen<br />
elektrischer Energie, die in unserer Zivilisation<br />
benötigt werden. Aus Gründen des Umweltschutzes<br />
muss effizient gekühlt werden,<br />
und daher müssen auch industrielle<br />
Großkälteanlagen umweltschonend geplant<br />
werden. Dafür gibt es verschiedene<br />
Möglichkeiten:<br />
1. Tiefe Wärmequellentemperaturen<br />
in Frage stellen<br />
2. Bei der Wärmesenke Luft freie und<br />
Verdunstungskühlung einsetzen<br />
3. Low-GWP oder natürliche Kältemittel<br />
verwenden<br />
4. Bei zuverlässig nutzbarer Abwärme<br />
thermisch angetriebene Kühlprozesse<br />
integrieren<br />
5. Wärmerückgewinnung bedenken<br />
Wenig flexibel scheint bei den Kühltemperaturen<br />
die Lebensmittelindustrie. Sie ist<br />
allerdings beispielhaft beim Kältemitteleinsatz.<br />
Denn der Effizienz-Weltmeister, das<br />
Kältemittel Ammoniak (NH 3<br />
), wird seit jeher<br />
bevorzugt, teils auch in Kombination mit<br />
CO 2<br />
. Trotz großer Füllmengen sind diese direkt<br />
verdampfenden oder mit Sekundärkreis<br />
betriebenen Anlagen dicht ausgeführt.<br />
Auch bei der Kaltwassererzeugung für Prozesse<br />
kommen NH 3<br />
oder Kohlenwasserstof-<br />
fe in Frage. Daneben sollten FKWs<br />
durch HFO-Kältemittel ersetzt werden.<br />
Vor- und Rücklauftemperaturen<br />
von 6 °C beziehungsweise 12 °C<br />
werden bei den Kaltwassertemperaturen<br />
oft aus Routine geplant. Diese<br />
Temperaturen müssen aber immer<br />
hinterfragt und wenn möglich angehoben<br />
werden.<br />
Und es geht um die Nutzung und<br />
den Abtransport von Abwärme, egal,<br />
ob vom Kühlgut, Prozessen oder einem<br />
BHKW kommend. Sind die Abwärmetemperaturen<br />
geeignet, muss<br />
eine Rückgewinnung bedacht werden<br />
– zur direkten Nutzung für eine<br />
Ad- oder Absorptionskälteanlage<br />
oder zur Energiespeicherung.<br />
Wer industrielle Großkälteanlagen<br />
effizient planen will, erhält vom<br />
VDMA mit dem neuen Einheitsblatt<br />
24247-5 eine gute Hilfestellung (siehe<br />
Seite 16). Außerdem sollten alle<br />
Maßnahmen zur Investitionskostenminderung<br />
genutzt werden. Das<br />
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle<br />
(BAFA) hat dazu einen<br />
Online-Förderrechner entwickelt.<br />
Zuschüsse der KfW gibt es für Prozessoptimierungen<br />
und die Nutzung<br />
oder Vermeidung von Abwärme.<br />
12<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Alles im Fluss<br />
Projektbericht<br />
Adsorptionskältemaschinen zum Kühlen und Heizen<br />
!<br />
Rückkühler „V-Shape Vario,<br />
Typ GFD“ (Abb. Güntner)<br />
Das Familienunternehmen Miele ist seit Jahrzehnten durch seine Großelektrogeräte bekannt. In seinem<br />
Werk im nordrhein-westfälischen Bünde unterhält der Elektroriese sein Kompetenzzentrum zur Entwicklung<br />
und Fertigung von Kochfeldern, Dampfgarern und Wärmeschubladen. Umstrukturierungen<br />
hatten den Kältebedarf des Werks steigen lassen, sodass die Kapazitätsgrenze der installierten Kältetechnik<br />
erreicht wurde. Miele entschloss sich, den Kältebedarf künftig über Adsorptionskältemaschinen<br />
zu decken. Die Adsorptionskälte sollte anfangs ausschließlich für die Kühlung<br />
der Laseranlagen, der Pressstraßen für Bleche und zur Klimatisierung der zusätzlichen<br />
Räume in der Abteilung Qualitätsmanagement eingesetzt<br />
werden. Da die Kälteanlagen aber über freie Kapazitäten<br />
verfügten, wurden auch der Serverraum sowie die<br />
Miele setzt in seinem<br />
Laborräume in das Kältesystem von Invensor<br />
eingebunden.<br />
rund 82.600 m² großen Werk ein<br />
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-System (KWKK)<br />
ein. Es besteht aus zwei Blockheizkraftwerken<br />
(Viessmann) und elf Invensor<br />
Adsorptionskältemaschinen<br />
(„LTC 10 plus FC“, mit Freier-Kühlung-Funktion),<br />
Wissenswert<br />
Eine Adsorptionskältemaschine<br />
fährt im Wechsel zwei Teilprozesse,<br />
wobei heißes Wasser die Adsorber<br />
regeneriert und die regenerierten Adsorber<br />
anschließend den Verdampfer für die Kühlung<br />
treiben. Über den Rückkühler wird die Wärmeaufnahme<br />
aus dem Antriebskreis und dem Kältekreis<br />
gesteuert. Wärme wird bedarfsgerecht für die<br />
Heizung genutzt und, wenn sie beispielsweise in<br />
den Sommermonaten nicht benötigt wird, mit Hilfe<br />
der Rückkühler an die Umgebung abgeführt.<br />
Bis 15°C Außentemperatur reicht allein die freie<br />
Kühlung für den Prozess aus. Bei höheren Temperaturen<br />
können die Befeuchtungsmatten der Rückkühlersegmentweise<br />
besprüht werden.<br />
die zusammen eine<br />
Kälteleistung<br />
von 110 kW<br />
bereitstellen.<br />
(Abb. Invensor)<br />
Die thermisch angetriebenen<br />
Adsorptionskältemaschinen wandeln<br />
Abwärme in Kälte um und nutzen als<br />
Kältemittel<br />
reines Wasser.<br />
Zwei besprühte Rückkühler<br />
„V-Shape Vario, Typ GFD“ von Güntner<br />
dienen im Kälteprozess gleichermaßen als<br />
Verdampfer und Verflüssiger und führen<br />
zudem effizient die nicht nutzbare<br />
Wärme aus dem Prozess ab.<br />
Die beiden Blockheizkraftwerke<br />
stellen aus dem Primärenergieträger<br />
Erdgas insgesamt<br />
480 kW elektrische<br />
Leistung und<br />
720 kW thermische<br />
Leistung<br />
bereit. Die vom BHKW erzeugte Abwärme<br />
dient wiederum als „Primärenergie“<br />
für die Kälteerzeugung mit den<br />
Adsorptionskältemaschinen.<br />
Im Winter wird auch der Heizkreis mit der<br />
Abwärme der BHKW gespeist.<br />
(Abb. Invensor)<br />
13
Mittel der Wahl<br />
Weg mit der Wärme<br />
A<br />
MECHANISCHE KÜHLUNG<br />
Kältetechnik hat immer die Aufgabe, unerwünschte<br />
Wärme abzutransportieren. Dafür kann bei thermischen<br />
Verdichtern auch Wärme zum Einsatz kommen.<br />
Und unter gewissen Voraussetzungen ist<br />
Thermodynamischer<br />
Kreisprozess<br />
Rückkühlung<br />
KONDENSATOR<br />
Elektroantrieb<br />
eine Kälteanlage sogar verzichtbar. Vier Beispiele<br />
erklären, welche Möglichkeiten der Industrie zum<br />
Abtransport von Abwärme und außerdem zum intelligenten<br />
Speichereinsatz zu Verfügung stehen.<br />
VERDAMPFER<br />
A<br />
zu kühlendes Objekt<br />
MECHANISCHE KÜHLUNG<br />
A Mechanische Kühlung<br />
Die mechanische Kühlung ist die<br />
mit Abstand am meisten eingesetzte<br />
Kältetechnik. Der thermodynamische<br />
Kreisprozess wird<br />
mittels elektrischer Antriebsenergie<br />
in Gang gehalten. Dafür heben<br />
Verdrängungsmaschinen, wie<br />
Schrauben- oder Hubkolbenverdichter,<br />
das in der industriellen<br />
Großkälte am weitesten verbreitete<br />
Kältemittel R717 (Ammoniak)<br />
durch mechanische Arbeit auf ein<br />
höheres Druck- und Temperaturni-<br />
(QUELLE: FAHRENHEIT)<br />
Rückkühlung<br />
wird durch die mechanisch erzeugte Temperaturdifferenz<br />
Wärme vom Kältemittel an die<br />
Umgebung oder an das Kühlwasser abgegeben.<br />
Gelegentlich sind auch andere Wärmesenken<br />
(Erdreich, Grundwasser, Seen, Flüsse) im Einsatz.<br />
Das Kältemittel kondensiert im Verflüssiger<br />
bei konstantem Druck. Während des anschließenden<br />
Verdampfungsprozesses kann es<br />
dem zu kühlenden Objekt die unerwünschte<br />
KONDENSATOR<br />
veau. Auch Strömungsmaschinen, also Turboverdichter<br />
oder Scrollverdichter, sind im Einsatz. Thermofungstemperatur<br />
das geschieht, wird abhängig<br />
Abwärme entziehen. Bei welcher Verdampdynamischer<br />
Sie arbeiten aber mit synthetischen Kältemitteln<br />
in anderen Temperaturen. Im Rückkühler oder elektronische Expansionsventil exakt<br />
Kreisprozess von der Anwendung durch das thermostatische<br />
geregelt.<br />
Für den ganzjährigen Abtransport von Abwärme<br />
FREIE ist die KÜHLUNG<br />
mechanische Kühlung eine zuverlässige<br />
und<br />
Rückkühlung<br />
einfach regelbare Variante. Einziger<br />
Nachteil: Es wird elektrische Antriebsenergie in<br />
nicht unerheblichem KONDENSATOR Maße benötigt. Das trifft<br />
vor allem großkältetechnische VERDAMPFERAnwendungen.<br />
Außerdem wird zu ein kühlendes Kältemittel Objektbenötigt, das<br />
keine für die Umwelt nachteiligen Eigenschaften<br />
haben darf.<br />
B<br />
(QUELLE: FAHRENHEIT)<br />
Elek<br />
antr<br />
B Freie Kühlung<br />
Entscheidend für den Bedarf an<br />
elektrischer Energie sind bei der<br />
mechanischen Kühlung zwei Dinge:<br />
bei welchen Temperaturen auf<br />
der Wärmequellenseite verdampft<br />
werden muss, und bei welcher<br />
Temperatur die Abwärme an eine<br />
Wärmesenke abgegeben werden<br />
kann. Hinzu kommt, ob die Anwendung<br />
eine ganzjährige<br />
Kühlanforderung stellt. Bei der industriellen<br />
Großkälte ist davon<br />
auszugehen. Wenn die Wärmequellentemperatur<br />
höher liegt als<br />
die der Wärmesenke, ist eine natürliche<br />
Temperaturdifferenz gegeben.<br />
So kann in der kalten Jahreszeit<br />
oft ohne mechanische<br />
Kühlung gearbeitet werden, nur<br />
mit der Umwälzung des Kalt- beziehungsweise<br />
Kühlwassers. Da-<br />
14<br />
Umwälzung<br />
des Kalt- bzw.<br />
Kühlwassers<br />
mit spart ein Industrieunternehmen jährlich enorme<br />
Energiekosten und mindert vor allem seine indirekten<br />
CO 2<br />
-Emissionen. Am Standort<br />
Deutschland ist der Jahresverlauf der<br />
Wärmesenkentemperaturen bekannt.<br />
Gleiches gilt in der Regel für die Anwendung.<br />
So kann der Fachplaner<br />
beurteilen, welche großkältetechnische<br />
Lösung mit intelligenter<br />
Regelung empfehlenswert ist, um<br />
möglichst lange mit freier Kühlung<br />
zu arbeiten. Verdunstungskühler<br />
und Nasskühltürme bieten<br />
im Sommer zusätzlich die Möglichkeit,<br />
dieses Zeitfenster deutlich<br />
zu vergrößern. Prozesse mit vergleichsweise<br />
hohen Anwendungstemperaturen<br />
(Spritzgussmaschinen,<br />
Gummiherstellung) können sogar das<br />
ganze Jahr im 24/7 Betrieb ausschließlich<br />
frei und ohne Kältemaschine gekühlt werden.<br />
Umwälzung<br />
des Kalt- bzw.<br />
Kühlwassers<br />
KÜHLER<br />
B<br />
FREIE KÜHLUNG<br />
zu kühlendes Objekt<br />
Rückkühlung<br />
KONDENSATOR<br />
KÜHLER<br />
zu kühlendes Objekt<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Die Welt in Zahlen<br />
er<br />
ss<br />
troieb<br />
lzung<br />
t- bzw.<br />
assers<br />
A<br />
C Ad-/Absorption<br />
Mit einem thermischen Antrieb funktionieren Ad- und Absorptionskältemaschinen.<br />
Ihr Nutzen liegt in einer stromsparenden<br />
Betriebsweise. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von Abwärme,<br />
die direkt genutzt werden kann. In der Industrie ist<br />
dies oft gegeben, sei es durch die Produktionsprozesse,<br />
Großanlagen zur Drucklufterzeugung oder von einem<br />
BHKW zur Stromproduktion. Auch Solarwärme ist geeignet,<br />
MECHANISCHE KÜHLUNG<br />
AD-/ABSORPTION<br />
allerdings am sichersten in Kombination mit einer Speicherlösung.<br />
Genau geprüft werden müssen das Temperaturniveau<br />
der Abwärme, Rückkühlung<br />
Funktioniert<br />
Rückkühlung<br />
die zeitliche Verfügbarkeit und die<br />
mit einem<br />
KONDENSATOR<br />
100%-prozentige KONDENSATOR<br />
Abdeckung der benötigten thermischen Kälteleistung.<br />
C<br />
Für den thermischen Antrieb einer Adsorptionskältemaschine<br />
Antrieb<br />
VERDAMPFER AD-/ABSORPTION<br />
mit dem Kälteträger Wasser und dem Feststoff Silikagel oder<br />
Elektroantrieb<br />
Zeolith reichen bereits Temperaturen zwischen 55 und 95 °C zur<br />
zu kühlendes Objekt<br />
Kaltwasserzeugung aus. Der Absorptionsprozess mit den wählbaren<br />
mit Lösungen einem Wasser/LiBr oder Wasser/NH 3<br />
Rückkühlung<br />
Funktioniert<br />
(QUELLE: FAHRENHEIT)<br />
liegt deutlich höher zwischen<br />
KONDENSATOR<br />
thermischen<br />
85 und 180 °C. Er eignet sich aber mit dem Kältemittel NH 3<br />
besser,<br />
Antrieb<br />
wenn große Kälteleistungen deutlich unter dem Gefrierpunkt gefordert sind.<br />
Beide Systeme sind teurer und reaktionsträger als mit Verdichtern betriebene Großkälteanlagen.<br />
Das ist bei der Projektierung und Planung von Speicherlösungen zu berücksichtigen.<br />
VERDAMPFER<br />
VERDAMPFER<br />
zu kühlendes Objekt<br />
zu kühlendes Objekt<br />
(QUELLE: FAHRENHEIT)<br />
D Speicher<br />
B<br />
C<br />
AD-/ABSORPTION<br />
Rückkühlung<br />
KONDENSATOR<br />
D<br />
SPEICHER<br />
Rückkühlung<br />
KONDENSATOR<br />
VERDAMPFER<br />
zu kühlendes Objekt<br />
Funktioniert<br />
mit einem<br />
thermischen<br />
Antrieb<br />
Industrielle Kühlprozesse (QUELLE: arbeiten FAHRENHEIT) oft in einem<br />
schmalen Temperaturband. Sie bieten sich daher<br />
FREIE besonders KÜHLUNG für Latentenergiespeicher an. So können<br />
SPEICHER<br />
Bereitschaftsund<br />
nicht primär Schmelz- Rückkühlung oder Kristallisationsprozesse einer Flüssigkeit<br />
bei gleichzeitig hohen Speicherdichten sehr effi-<br />
KONDENSATOR<br />
Rückkühlung<br />
eine Bedarfskühlunzient<br />
KONDENSATOR genutzt werden. SPEICHER Dafür eignen sich Eisbrei oder<br />
PCM-Speichermaterialien D<br />
VERDAMPFER<br />
(Phase Change Materials).<br />
Sie erhöhen beispielsweise die Effizienz einer<br />
SPEICHER<br />
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung beim Einsatz von<br />
Rückkühlung<br />
Sorptionskältemaschinen oder sind für einen<br />
KONDENSATOR<br />
Bereitschafts-<br />
24/7-Betrieb mit thermischer KÜHLER Kälteerzeugung<br />
und nicht primär<br />
meist unentbehrlich. zu kühlendes Daneben Objekt können diese hydraulischekühlung<br />
eine Bedarfs-<br />
KÜHLER Weichen eingeschaltet werden, wenn<br />
SPEICHER<br />
natürliche Kältemittel aus Sicherheitsgründen vom<br />
VERDAMPFER<br />
Kälteträgersystem entkoppelt werden sollen. Die Kapazitäten<br />
Bereitschafts- der Back-Up-Systeme liegen je nach Speichergröße<br />
und nicht und primär Speichermedium bei bis zu mehreren MW Kälteenergie.<br />
Speichertemperaturen bis knapp -40 °C sind reali-<br />
eine Bedarfskühlung<br />
Objekt<br />
KÜHLER<br />
zu kühlendes<br />
sierbar. Ein weiterer Nutzen: Stromüberschüsse SPEICHER aus Photovoltaikanlagen<br />
können mit einer mechanischen VERDAMPFER Großkälteanlage zwi-<br />
zu kühlendes Objekt<br />
schengespeichert oder teure Lastspitzen abgepuffert werden. Für eine<br />
erfolgreiche Energiewende sind thermische Speicher dauerhaft unverzichtbar. Für<br />
Planer und den Anlagenbau ist aber ein Umdenken gefragt, weil mit Kältespeichern eine<br />
Bereitschafts- und nicht primär eine KÜHLER Bedarfskühlung realisiert wird.<br />
zu kühlendes Objekt<br />
Wärmequelle<br />
Wärmequelle<br />
Wärmequelle<br />
Wärmequelle<br />
C<br />
(QUELLE: FAHRENHEIT)<br />
D<br />
Wärmequelle<br />
Wärmequelle<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 15
alternativ/natürlich<br />
Natürlich immer natürlich?<br />
Die industrielle Großkältetechnik ist<br />
die Mutter der mechanischen Kälteerzeugung.<br />
Und sie ist das Reservat<br />
der natürlichen Kältemittel. Deren<br />
massenhafte Verwendung zuerst<br />
im Kühlschrank und später in<br />
der Gebäudeklimatisierung brachten<br />
sie in direkte Berührung mit<br />
großen Menschenmengen. Tragische<br />
Unglücke mit Todesfolgen in<br />
den 1930er Jahren des letzten Jahrhunderts,<br />
zum Beispiel durch Kältemittelaustritt<br />
durch Undichtigkeit in<br />
Krankenhäusern und Theatern in<br />
den USA, führten zur Entwicklung<br />
synthetischer Ersatzstoffe. Deren<br />
Ozon zerstörende Wirkung bedeutete<br />
in den 1990er Jahren das Ende<br />
von FCKWs und H-FCKWs. Das<br />
Treibhauspotenzial läutete später<br />
den Abschied von HFKW-Kältemitteln<br />
ein, der noch voll im Gange ist.<br />
Mit der F-Gase-Verordnung startete<br />
vor wenigen Jahren die Suche nach<br />
neuen Möglichkeiten. Alleine die<br />
sich treu gebliebene industrielle<br />
Großkältetechnik kann mit natürlichen<br />
Kältemitteln eine Erfolgsgeschichte<br />
fortschreiben, die bald 150<br />
Jahre alt ist. Braucht es da überhaupt<br />
Alternativen?<br />
Seit 2011 wird in Pkw-Klimaanlagen das bisher dominante Kältemittel R134a<br />
immer mehr durch HFO 1234yf ersetzt. (Abb. © Björn Wylezich /Fotolia.com)<br />
Ammoniak wird in vielen alltäglichen Anwendungen gebraucht, zum<br />
Beispiel als Alkalisierungsmittel beim Haarefärben.<br />
(Abb. © Dimid/Fotolia.com)<br />
ALTERNATIV<br />
Ja. Es gibt industrielle Kälteanwendungen, die mit sicheren, synthetischen<br />
Kältemitteln betrieben wurden und auch künftig noch betrieben<br />
werden. Durch die F-Gase-Verordnung haben Kältemittelhersteller<br />
inzwischen erste Lösungen erarbeitet, die beim Treibhauspotenzial<br />
(Global warming Potential, GWP) auf Augenhöhe mit natürlichen<br />
Kältemitteln sind. So können große Wasserkühlsätze und Turbokältemaschinen<br />
für die Prozesskälte oder die Nahkälteversorgung beispielsweise<br />
mit dem Kältemittel R1234ze arbeiten und das bisher<br />
eingesetzte R134a und R123 nahtlos ersetzen. Auch Kaskaden mit<br />
CO 2<br />
sind für tiefere Temperaturen möglich. Durch die Einstufung in<br />
die Sicherheitsklasse A2L sind die Sicherheitsanforderungen darüber<br />
hinaus geringer als für natürliche Kältemittel wie NH 3<br />
oder Kohlenwasserstoffe.<br />
Das notwendige Fachwissen zum sachgerechten Umgang<br />
ist im deutschen Kältenlagenbau vorhanden. Schließlich gibt es<br />
keinen Unterschied beim Umgang mit einem HFO-Kältemittel verglichen<br />
mit den bisher verwendeten FKWs, die durch das Phase-down-<br />
Szenario sukzessive zurückgefahren und ersetzt werden.<br />
16<br />
NATÜRLICH<br />
Nein. Die Großkältetechnik hat gezeigt, dass ein Kältemittel<br />
wie NH 3<br />
für industrielle Anwendungen die thermodynamisch<br />
bestmögliche Lösung bietet. Hätte es sonst seit Carl von Lindes<br />
Erfindung der Kältemaschine eine so lange Zeit überdauert?<br />
Noch heute werden über 90 % der Industrieanlagen damit betrieben.<br />
Ob direktverdampfend, als Kaskade mit CO 2<br />
oder in<br />
Verbindung mit einem Kälteträgersystem: Wenn es um Kälteleistungen<br />
von 100 kW aufwärts geht – der Markt bietet übrigens<br />
schon Anlagen ab 50 kW – ist ein natürliches Kältemittel<br />
unschlagbar. Übrigens auch dann, wenn es um Kaltwassersysteme<br />
geht, die nicht nur für industrielle Prozesse eingesetzt<br />
werden können. Die Komponenten und Anlagen sind verfügbar,<br />
der systemtechnische Standard ist hoch und Sicherheitsvorschriften<br />
vorhanden, sodass technische Fehlfunktionen wie in<br />
den Anfangszeiten praktisch ausgeschlossen sind. Die Industrie<br />
zeigt mit ihren Anwendungen, wie es geht. Was bleibt, ist<br />
altes Know-how aufzufrischen. Von Seiten der Bildungsträger<br />
wird daran aber bereits fleißig gearbeitet.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Die kältesten Orte der Welt:<br />
Hier ist Kälte im Überfluss vorhanden und muss nicht erzeugt werden.<br />
Forschungsstation Wostok, Ostantarktis<br />
Der kälteste Ort der Erde liegt in der Antarktis:<br />
An der russischen Forschungsstation Wostok<br />
wurden am 21. Juli 1983 unglaubliche -89,2 °C<br />
gemessen. Die Forschungsstation liegt auf<br />
einem zugefrorenen See auf 3.488 m Höhe.<br />
Russen, Amerikaner und Franzosen nutzen sie<br />
für Eiskernbohrungen und Wetterbeobachtungen.<br />
Drei Monate im Jahr herrscht völlige<br />
Dunkelheit, der Sauerstoff ist knapp und die<br />
Luft sehr trocken. Rund zwei Monate braucht<br />
der menschliche Körper, um sich an solche<br />
Verhältnisse anzupassen.<br />
Im ewigen Eis<br />
Amundsen-Scott-Südpolstation,<br />
Antarktis<br />
Kaum wärmer ist es auf der Amundsen-Scott-<br />
Südpolstation: Hier, auf einem Hochplateau,<br />
2.835 m über dem Meeresspiegel und nahe<br />
am geografischen Südpol, wurden schon<br />
-82,8 °C gemessen. Rund 130 Forscher arbeiten<br />
hier im Sommer – doch rund zwei Drittel<br />
von ihnen suchen im antarktischen Winter<br />
das Weite. Über sechs Monate hinweg ist die<br />
Sonne dann nicht zu sehen. Das Bild zeigt die<br />
Südpolstation im Sommer 2005. Hinter dem<br />
Komplex sind der zeremonielle Südpol und<br />
die Flaggen der 12 Staaten des Antarktisvertrags<br />
zu sehen (unter dem „g“).<br />
Die kältesten dauerhaft besiedelten Orte der<br />
Erde sind Werchojansk und Oimjakon in<br />
Sibirien.<br />
Aufgrund der -71,2 °C, die dort 1926 gemessen<br />
wurden, wurde hier sogar ein Kältepol-<br />
Denkmal (Abbildung) errichtet. Angeblich fiel<br />
die Temperatur zehn Jahre zuvor sogar auf<br />
-81,2 °C. Nur einige hundert Menschen lassen<br />
sich von dem frostigen Rekord nicht abschrecken:<br />
Sie leben hier seit dem 17. Jahrhundert.<br />
Beide Orte gehören zu der Region Jakutien<br />
und sind von Gebirgszügen umgeben. Auf<br />
diese Weise können keine wärmeren Luftmassen<br />
einströmen, und die Temperatur<br />
sinkt ungewöhnlich tief. Noch bis ins 20. Jahrhundert<br />
wurden politische Gegner hierhin<br />
verbannt.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 17<br />
(Abb. Becker0804/Gemeinfrei) (Abb. Bill Spindler/National Science Foundation) (Abb. Josh Landis/National Science Foundation)
Scene<br />
LüKK-Köpfe<br />
Rebell und Visionär: Carl von Linde<br />
Carl von Linde im Jahr 1925<br />
Liegender zweistufiger Ammoniak-Verdichter von Carl von Linde, die<br />
traditionelle Bauform für Großkälteanlagen (um 1900).<br />
(beide Abb. The Linde Group)<br />
Carl von Linde wurde 1842 im oberfränkischen Berndorf geboren. Nach seinem<br />
Maschinenbaustudium in Zürich trat er bereits im Alter von 26 Jahren eine außerplanmäßige<br />
Professur an der Königlich Bayerischen Technischen Hochschule<br />
München an und sollte – auch dank eines Preisausschreibens – als Pionier der<br />
Kältetechnik und Vater der Industriekältetechnik in die Geschichtsbücher eingehen.<br />
Dabei wäre das um ein Haar daneben gegangen.<br />
18<br />
Luftverflüssigungsanlage<br />
Beim „Linde-Verfahren“ fließt Luft so lange im<br />
Kreis, bis sie flüssig wird. Wie funktioniert<br />
das? Zunächst wird die Luft mit einem Verdichter<br />
stark zusammengepresst und dann<br />
über ein Ventil abgelassen. Weil sie sich ausbreitet,<br />
kühlt sie stark ab. Diese kalte Luft wird<br />
außen an jener Luft vorbeigeleitet, die gerade<br />
verdichtet wurde. Hierdurch kühlt diese dichte,<br />
wärmere Luft bereits ab, bevor sie über das<br />
Ventil abgelassen wird. Wenn sie sich dann<br />
ausbreiten kann, wird sie noch kälter. Weil die<br />
Luft im Kreis fließt, gelangt sie schließlich<br />
wieder in den Verdichter und wird wiederum<br />
von der vorbeiströmenden kalten Luft, die aus<br />
dem Ventil strömt, abgekühlt. Nun wird sie<br />
durch das erneute Verdampfen noch kälter<br />
und ist schließlich so kalt (etwa -190 °C), dass<br />
sie flüssig wird.<br />
Einst hatte Carl von Linde an Studentenprotesten teilgenommen und die<br />
Universität infolgedessen ohne Abschluss verlassen müssen. Nicht zuletzt<br />
waren es aber die Empfehlungsschreiben von zwei Professoren, die seinen<br />
Weg trotzdem ebneten. So kam er dazu, sich als Professor mit der Theorie<br />
der Kältemaschinen zu beschäftigen. Ein Preisausschreiben für eine Kühlanlage<br />
hatte ihn auf dieses seiner Ansicht nach noch „ungelöste Problem<br />
der mechanischen Wärmelehre“ gebracht. 1870 und 1871 veröffentlichte er<br />
seine Erkenntnisse erstmals im „Bayerischen Industrie- und Gewerbeblatt“<br />
des Polytechnischen Vereins und legte damit den Grundstein für eine entscheidende<br />
Entwicklung. Denn die kältetechnischen Abhandlungen weckten<br />
das Interesse von Brauern, die für die Gärung und Lagerung ihres Bieres<br />
nach einem ganzjährig zuverlässigen Kältetechnikbetrieb suchten. Der<br />
große Durchbruch gelang Linde aber erst 1877, als er die Deutschen Reichspatente<br />
für eine Maschine mit Ammoniak als Kältemittel erlangte.<br />
Bekannt wurde er schließlich nach 1894 mit der Konstruktion der ersten<br />
Luftverflüssigungsanlage. Damit legte er die Grundlage für die Herstellung<br />
reiner Gase. Die Technologie der Tieftemperaturen mit der Luftverflüssigung<br />
und -zerlegung in ihre Bestandteile Sauerstoff, Stickstoff und Edelgase<br />
war wesentliche Voraussetzung für die moderne Metallbearbeitung, die<br />
Petrochemie, für die Luft- und Raumfahrt sowie für den umweltfreundlichen<br />
Energieträger der Zukunft, den Wasserstoff. Ab 1913 wurde der erste<br />
Kühlschrank in den USA verkauft, der genau wie seine Nachfolger von der<br />
Lind`schen Kaltdampfmaschine abstammt.<br />
Carl von Linde verstarb im Jahr 1934 im Alter von 92 Jahren. Im Laufe seines<br />
Lebens wurde er mit drei Ehrendoktorwürden, dem Bayerischen Verdienstorden,<br />
mit der Erhebung in den persönlichen Adelsstand und zahlreichen<br />
anderen Auszeichnungen geehrt.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
3 9 6 7<br />
1 84<br />
2 7<br />
Marktübersicht<br />
Zahlen und Fakten, bitte!<br />
2010 gab es nach einer Schätzung der Hochschule Karlsruhe rund 120 Mio. Kälte- und Klimaanlagen<br />
in Deutschland. Der Sektor „Gewerbe und Industrie“ hatte daran einen Anteil von 2,2 %. Betrachtet man nur die<br />
industrielle Großkälte, waren es rund 350.000 Anlagen.<br />
Die Anzahl nicht-steckerfertiger Kälte- und Klimaanlagen in Deutschland betrug 2009 (VDMA)<br />
2.352.000 Stück. 7,3 % (172.000) davon waren Anlagen für Prozesskälte. Industriekälteanlagen wurden - mit<br />
zahlreichen anderen „sonstigen“ (16) Anwendungen mit 7,9 % aufsummiert.<br />
Ammoniak in Industriellen Kälteanlagen *<br />
(Verwendung in Verdunstungskühlern)<br />
Großkälteanlagen 90 %<br />
Kälteleistung unter 100 kW 25 %<br />
Für die industrielle Großkältetechnik ist Ammoniak (NH 3<br />
)<br />
oder – ausgedrückt als Kältemittel – R717 das am weitesten<br />
verbreitete Kältemittel.<br />
R22 und FKW-Kältemittel 10 %<br />
* (in Europa und Russland)<br />
Laut Umweltprogramm der Vereinten Nationen<br />
(United Nations Environment Programme, UNEP)<br />
Rund 1.300 kJ/kg beträgt die Verdampfungsenthalpie von<br />
Ammoniak, weshalb es sich als Kältemittel besonders für<br />
die großindustrielle Anwendungen eignet. Zum Vergleich:<br />
Die Verdampfungsenthalpie von Kohlenstoffdioxid (R744)<br />
beträgt etwa 260 kJ/kg.<br />
Bereits 1875 baute Carl von Linde seine erste<br />
industriell gefertigte NH 3 -Großkälteanlage in<br />
die Brauerei bei Gabriel Sedelmayr in München<br />
ein. Es war die erste weltweit.<br />
»<br />
AuSstieg<br />
51 % betrug der Anstieg des elektrischen<br />
Energieverbrauchs (1999 bis 2010) für<br />
die Industrie- und Prozesskälte.<br />
(Hochschule Karlsruhe)<br />
2004 gaben die Lebensmittelgroßkonzerne Coca-Cola, Unilever<br />
Ice Cream und McDonalds gemeinsam den Ausstieg aus<br />
den FKW-Kältemitteln bekannt und setzen seither ausschließlich<br />
natürliche Kältemittel ein. Nahezu zeitgleich unternahm<br />
auch Nestlé den gleichen Schritt.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 19
Normativ betrachtet<br />
Der VDMA empfiehlt grundsätzlich bei allen<br />
Projektierungen von Kälteanlagen zu<br />
prüfen, ob dafür Lösungen mit natürlichen<br />
Kältemitteln eingesetzt werden können.<br />
(Abb. cci Dialog GmbH)<br />
Welche Normen und Richtlinien<br />
betreffen großkältetechnische<br />
Anlagen in der<br />
Industrie? Hier ist vor allem<br />
Teil 5 „Industriekälte“<br />
des Einheitsblatts 24247<br />
„Energieeffizienz von Kälteanlagen“<br />
des Verbands<br />
Deutscher Maschinen- und<br />
Anlagenbau (VDMA) zu beachten.<br />
und Prozesskühlern“, die<br />
Mitte 2016 in Kraft getreten<br />
ist.<br />
Der Teil 5 „Industriekälte“<br />
hat 27 Seiten (11 Seiten<br />
Norm, 16 Seiten mit<br />
neun Anhängen). Das<br />
Einheitsblatt bietet Planern und Betreibern<br />
Hinweise, wie die Energieeffizienz<br />
von Kälteanlagen und Kühlprozessen<br />
in der Industrie optimiert werden<br />
kann. Diese Themen werden ausführlich<br />
in den Anhängen A „Allgemeine<br />
Planungsrichtlinien“ und B „Optimierung<br />
der Kälteanlage“ vertieft.<br />
Besonders bei der Optimierung der<br />
Verfahrenstechnik müssen sowohl die<br />
möglichen Potenziale zur Energieeinsparung<br />
als auch die Anforderung an<br />
die Produkte beachtet werden.<br />
(Industrie)Kälteanlagen werden immer<br />
komplexer, und damit ergeben<br />
sich für das Bedien- und Betriebspersonal<br />
erweiterte Anforderungen. Dieses<br />
kann großen Einfluss auf den<br />
energieeffizienten Betrieb der Kälteanlagen<br />
haben. Dessen Fachkompetenz<br />
ist also von entscheidender Bedeutung.<br />
Das Einheitsblatt dient dem<br />
Betreiber der Kälteanlage zur Orientierung<br />
über die hierfür erforderliche<br />
Fachkompetenz. Die praktische Anwendung<br />
des Einheitsblatts wird anhand<br />
von Berechnungsbeispielen für<br />
eine Kälteanlage erläutert.<br />
Die Entwürfe der beiden Einheitsblätter<br />
(Einsprüche waren bis zum 31. Juli<br />
möglich) stehen beim VDMA (www.<br />
vdma.org) als kostenfreie Dowloads<br />
zur Verfügung.<br />
Noch handelt es sich um Entwürfe. Teil 5 „Industriekälte“<br />
und Teil 6 „Klimakälte“ des VDMA-Einheitsblatts 24247 sind<br />
beide als Weißdrucke 2011 erschienen, werden aber derzeit<br />
überarbeitet. Das VDMA-Einheitsblatt wurde unter Federführung<br />
der Fachabteilung Kälte- und Wärmepumpentechnik<br />
im VDMA in Zusammenarbeit mit Branchenverbänden,<br />
Betreibern, dem Handwerk, der Industrie und wissenschaftlichen<br />
Einrichtungen verfasst.<br />
Ein wesentlicher Grund für die Neufassungen der beiden<br />
Teile liegt in der notwendigen Anpassung der Einheitsblätter<br />
an die Forderungen der Ökodesign-Verordnung „Umweltgerechte<br />
Gestaltung von gewerblichen Kühllagerschränken,<br />
Schnellkühlern/-frostern, Verflüssigungssätzen<br />
20<br />
Sie wird auch als „die wichtigste Norm der Kälte-Klima-<br />
Branche“ bezeichnet: die DIN EN 378 „Kälteanlagen und<br />
Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante<br />
Anforderungen“ (<strong>2017</strong>). Zwar bezieht sie sich nicht<br />
ausschließlich auf Industriekältetechnik, aber schließt<br />
diese natürlich ein, da sie sicherheitstechnische und umweltrelevante<br />
Anforderungen behandelt. Eine Zusammenfassung,<br />
Analyse und Kommentierung der Norm steht auf<br />
www.cci-dialog.de unter der Artikelnummer cci58540 zur<br />
Verfügung.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Weiter lesen:<br />
Literatur zum Thema<br />
„Kältetechnik für Ingenieure“ von Thomas Maurer behandelt<br />
ausführlich die Grundlagen der Kältetechnik - von den verschiedenen Kälteprozessen<br />
und Kältemaschinen über Anlagenkomponenten und Kältemittel bis<br />
hin zu Kältelastberechnungen und energetischen wie exergetischen Betrachtungen.<br />
Anwendungen wie beispielsweise Wärmepumpen, Kühltürme, Fahrzeugklimatisierung<br />
und Tieftemperaturtechnik werden erläutert. Besonderen Wert hat<br />
der Autor darauf gelegt, dass die Leser die Machbarkeit von alternativen kälteerzeugenden<br />
Verfahren bewerten können.<br />
Entsprechend den vielfältigen kältetechnischen Aufgabenstellungen sollten<br />
Planer und Errichter neben Kenntnissen der Thermodynamik weitere Kenntnisse,<br />
beispielsweise des Maschinenbaus, der Wärmeübertragung, der Chemie, der thermischen<br />
Verfahrenstechnik, der Apparatetechnik,<br />
der Mess- und Regelungstechnik, verfügen. Dies<br />
Vorab gesagt: Das eine Fachbuch, in der<br />
wird im Lehrbuch berücksichtigt. Thermodynamische<br />
Grundlagen sind im Anhang zusammen-<br />
alles über Großkältetechnik in der Industrie<br />
zusammengefasst wird, muss noch<br />
gefasst.<br />
geschrieben werden. Die Redaktion präsentiert<br />
an dieser Stelle drei Fachbücher,<br />
Prof. Thomas Maurer lehrt die Fachgebiete<br />
die zumindest das grundlegende kältetechnische<br />
Fach- und Branchenwissen<br />
Technischen Hochschule Mittelhessen in Gießen.<br />
Kältetechnik und Fahrzeugklimatisierung an der<br />
auch für diesen Bereich beinhalten.<br />
Er ist öffentlich bestellter Sachverständiger für<br />
Kältetechnik.<br />
Das Buch richtet sich an Ingenieure und<br />
Techniker, die mit kältetechnischen Aufgabenstellungen<br />
befasst sind, beispielsweise<br />
mit der Projektierung einer kältetechnischen<br />
Anlage oder der Entwicklung von<br />
Kältemaschinen. (Abb. VDE Verlag)<br />
Das Lehr- und Übungsbuch „Kälte- und Klimasystemtechnik:<br />
Lehrbuch zur Industriekälte“<br />
ist die Basis für die Projektierung von Kälte- und Klimaanlagen.<br />
Nach einem einführenden Kapitel über die Technische<br />
Thermodynamik – die theoretische Grundlage der Disziplinen<br />
Kälte- und Klimatechnik – werden die Komponenten<br />
und Verfahren der Kälte- und Klimasystemtechnik ausführlich<br />
beschrieben. 50 umfangreiche Beispielaufgaben ermöglichen<br />
das Nachvollziehen der dargestellten Theorie in der<br />
Praxis.<br />
Dr. Gernot Weber ist<br />
Ingenieur und Anlagenbauer,<br />
Autor zahlreicher<br />
Fachbücher und<br />
Hochschuldozent an der<br />
Europäischen Studienakademie<br />
(ESaK) in<br />
Maintal.<br />
Das Buch ist jedem empfohlen, der die Absatzwege<br />
und den kundenorientierten Vertrieb in der<br />
Kälte-Klima-Branche verstehen möchte und<br />
sich bei einer amüsanten Lektüre bestens unterhalten<br />
lassen möchte. Das Buch ist zu beziehen<br />
über cci Buch: regina.metz@cci-dialog.de.<br />
„Wer war noch mal der König“ ist von einem<br />
Insider geschrieben, der die Kälte-Klima-Branche seit Jahrzehnten<br />
kennt. Praxisnah und amüsant beschreibt er die<br />
unterschiedlichen Absatzwege und typischen Verkaufsprozesse<br />
der Branche. Er zeigt, was sie versäumt hat, wie sie sich<br />
auch durch neue Mitspieler – beispielsweise das SHK-Handwerk<br />
– gewandelt hat und vor welchen Herausforderungen<br />
sie heute steht. Unter anderem betrachtet er auch die besondere<br />
Sparte der Industriekälte.<br />
Fachliteratur zum Thema Kälte können Sie bestellen über www.cci-dialog.de/buch<br />
Klaus Helmes war fast<br />
ein Berufsleben lang in<br />
führenden Vertriebs<br />
positionen in der LüKK<br />
tätig. Er ist auf die<br />
strategische Vertriebsentwicklung<br />
und das<br />
Coachen von Vertriebsteams<br />
spezialisiert.<br />
Mehr zu Klaus Helmes<br />
auf Seite 10.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 21
Projektbericht<br />
Größte CO 2 -Wärmepumpe<br />
der Schweiz<br />
Der historische Schlachthof<br />
Zürich ist noch heute einer<br />
der größten Fleischverarbeiter<br />
in der Schweiz. Fast<br />
500 Menschen arbeiten auf dem mitten in der Stadt gelegenen Betriebsgelände.<br />
Mit seiner neuen modernen Wärmepumpenanlage<br />
zählt der Schlachthof außerdem zu den modernsten Fleischverarbeitungsbetrieben der Alpenrepublik.<br />
Bis vor Kurzem wurden auf dem Zürcher Schlachthof Heiz- und Prozesswärme sowie Kälte getrennt erzeugt. Entsprechend<br />
hoch waren die Energiekosten für den Betrieb. Die Schweizer Metropole Zürich verfolgt jedoch ehrgeizige Ziele zur Verringerung<br />
von CO 2<br />
-Emissionen. In Zusammenarbeit mit den Betreibern entstand daher das Ziel, die CO 2<br />
-Emissionen aus<br />
der bisherigen Energieerzeugung mit Gaskessel zu reduzieren und insgesamt Energiekosten einzusparen.<br />
Entsprechend den Schweizer Umweltvorschriften war eine Wärmepumpenanlage mit natürlichem Kältemittel gefordert.<br />
In diesem Bereich hat das sächsische Unternehmen Dürr Thermea mit Sitz in Ottendorf-Okrilla in der Nähe von Dresden<br />
!<br />
Die Herstellung und der<br />
Vertrieb von „thermea“<br />
und „thermeco2“ wurden<br />
im Juli <strong>2017</strong> von Dürr thermea<br />
auf Hafner-Muschler<br />
Kälte- und Klimatechnik<br />
GmbH in Balingen übertragen.<br />
Es handelt sich um<br />
Kältemaschinen, Wärmepumpen<br />
und industrielle<br />
Trockner mit dem Kältemittel<br />
CO 2<br />
.<br />
(Alle Abb. ewz Corporate Communications)<br />
Durch die Nutzung von Abwärme aus<br />
verschiedenen Quellen<br />
werden heute rund<br />
30 %<br />
der benötigten Wärmeenergie von einer<br />
Wärmepumpenanlage erzeugt<br />
Historischer Schlachthof in Zürich<br />
22 Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
eine einstufige, mit R744 (CO 2 ) betriebene Hochtemperatur-Wärmepumpe entwickelt. Das natürliche Kältemittel CO 2<br />
hat den GWP-Wert 1 und wurde daher als ideale Lösung für den nachhaltigen Schlachthofbetrieb angesehen. Jetzt<br />
erzeugen drei „thermeco2“- Hochtemperatur-Wärmepumpen die Energie für die Warmwasserbereitung und Heizung.<br />
Als Energiequelle dient der Wärmepumpe die Abwärme aus der Kälteanlage, der Drucklufterzeugung und aus<br />
dem Umluftkühlkreislauf. Mit einer Leistung von 800 kW ist sie die größte dieser Art in<br />
der Schweiz. Jährlich können damit 2.590 MWh fossile Brennstoffe eingespart<br />
werden, was die jährlichen CO 2<br />
-Emissionen um 510 t reduziert.<br />
Die drei „thermeco2“-Maschinen verbinden nun das Niedertemperatur-Kältenetz<br />
mit dem Hochtemperatur-Wärmenetz. Entscheidend<br />
für die Wahl der Wärmepumpentechnik war die Vorlauftemperatur<br />
von 90 °C und eine Leistungszahl > 3. Dieser<br />
Wert wird durch die besonderen thermodynamischen<br />
Eigenschaften des Kältemittels R744 erreicht.<br />
Der Schlachthof Zürich verfügt nun über<br />
die größte mit<br />
R744<br />
betriebene<br />
Wärmepumpenanlage der Schweiz.<br />
thermeco2 HHR 260<br />
Um die Entstehung der Abwärme und<br />
deren Nutzung zeitlich und quantitativ zu<br />
entkoppeln, wurde ein<br />
56 m³<br />
großer Pufferspeicher eingesetzt, der<br />
noch Kapazität für eine spätere<br />
Erweiterung bietet.<br />
Die Parallelschaltung von<br />
drei Wärmepumpen derselben Baugröße<br />
ermöglicht eine perfekte Anpassung<br />
im Teillastbetrieb.<br />
Bei Ausfall einer Maschine stehen<br />
immer noch<br />
66 %<br />
der Nennleistung zur Verfügung.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
23
Produkte<br />
Produktschau<br />
Natürlich kann die Redaktion an dieser<br />
Stelle keine vollständigen großkältetechnischen<br />
Indus trieanlagen vorstellen, dies<br />
würde den vorhandenen Rahmen sprengen<br />
– wohl aber hocheffiziente, hochleistungsfähige<br />
und zum Teil projektbezogen<br />
individuell gefertigte Komponenten, die als<br />
Bausteine von Indus triekälteanlagen<br />
eingesetzt werden. Ebenso wichtig: Zubehör<br />
zur Anlagenüberprüfung. Die folgenden<br />
Seiten präsentieren lediglich beispielhaft<br />
eine Auswahl von Produkten und erheben<br />
keinen Anspruch auf Vollständigkeit.<br />
Die Kältemaschine „LTC 10 e plus“ von<br />
Invensor wurde fürr einen besonders<br />
energieeffizienten Betrieb entwickelt.<br />
(Abb. Invensor)<br />
ANZEIGE<br />
Wir<br />
schaffen<br />
Standards!<br />
Invensor:<br />
kompakte Lösung zur effizienten<br />
thermischen Kühlung<br />
Die Kältemaschine „LTC 10 e plus“ von InvenSor wurde für einen besonders energieeffizienten<br />
Betrieb entwickelt: Im zuschaltbaren High-Efficiency-Modus erreicht sie<br />
eine Leistungszahl von 0,7 – laut Hersteller ideal in Kombination mit Mini-BHKWs mit<br />
bis zu 15 kW thermischer Leistung (siehe auch Seite 13).<br />
Die Nominalkälteleistung der LTC 10 e plus liegt bei 10 kW, im High-Efficiency-Modus<br />
bei 9 kW. Eine Hydraulikeinheit mit Hocheffizienzpumpen, Mischern und Ventilen ist<br />
betriebsbereit integriert. So können alle Wasserkreisläufe<br />
für Antrieb, Kälteverteilung und Rückkühlung direkt an<br />
die LTC 10 e plus angeschlossen werden. Die Maschine<br />
arbeitet mit dem Adsorbens Silikagel.<br />
Durch „ActiVac“ ist der Adsorptionskältereaktor im Inneren<br />
der Maschinen wartungsfrei. Hinter ActiVac steckt<br />
eine von InvenSor selbst entwickelte sogenannte Inertgas-Falle,<br />
die den Betriebsdruck im Adsorber optimiert, in<br />
dem sie nicht benötigte Gasmoleküle einfängt und ableitet.<br />
Durch diesen Vorgang wird im Kälteerzerzeuger stets<br />
der für die Reaktionskinetik optimale Unterdruck sichergestellt.<br />
Eine sonst bei Sorptionskälteemaschinen notwendige<br />
Kontrolle und Optimierung des Betriebsdrucks<br />
entfällt.<br />
Die Kältemaschine ist auch als Variante LTC 10 e plus-FC<br />
erhältlich: mit integrierter Hydraulikeinheit und Freie-<br />
Kühlung-Funktion.<br />
Der Herstellerverband für Luftleitungen<br />
setzt sich auf europäischer Ebene für<br />
• CE-Kennzeichnung<br />
• einheitliche LV-Texte<br />
• Qualitätsstandards<br />
im Bereich von Luftleitungen ein!<br />
24 Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Rückkühlanlagen:<br />
Bioziderzeugung vor Ort<br />
Bakterien in Rückkühlanlagen bilden Resistenzen gegen Biozide. Ein Biozid, bei dem keine<br />
Resistenzbildung bekannt ist, ist Natriumhypochlorit, das zur Bekämpfung von Bakterien, insbesondere<br />
Legionellen, Pilzen und Sporen eingesetzt wird. Bei kontinuierlicher Einspeisung<br />
des Biozids wird auch der Biofilm abgebaut und seinem Wiederaufbau vorgebeugt. Dadurch<br />
wird der Reinigungs- und Wartungsaufwand verringert. Ab einer Konzentration von 5 % ist<br />
Natriumhypochlorid gefahrstoffkennzeichnungspflichtig. Probleme bereiteten daher bisher<br />
die Herstellung, der Transport und die Dosierung.<br />
Aquagroup hat mit „Nades 2.0“ ein auf Natriumhypochlorid basierendes Biozid entwickelt,<br />
das vor Ort mittels Elektrolyse aus Kochsalz, Wasser und Strom hergestellt wird und kein Gefahrstoff<br />
ist. Die Dosierung erfolgt automatisch. Das Biozid hat einen Gehalt an freiem aktiven<br />
Chlor von etwa 5.000 ppm (5 mg/mL), einem pH-Wert von 9,5 (alkalisch) und stark oxidierende<br />
Eigenschaften.<br />
„Nades 2.0“: Risiken und Kosten, die mit dem Transport,<br />
der Lagerung und der Handhabung von Bioziden<br />
verbunden sind, entfallen. (Abb. Aquagroup)<br />
Galletti:<br />
Doppelter Schutz für aggressive<br />
Umgebungen<br />
Die Schallleistung von „V-IPER“ beträgt 80 bis 93 dB(A), je nach Modell.<br />
(Abb. Galletti)<br />
Die Wasserkühlsatz-Hochleistungsbaureihe „V-IPER“ kann<br />
zum Kühlen oder Heizen unter anderem in industriellen<br />
Bereichen eingesetzt werden. Die Baureihe von Multiscroll-<br />
Einheiten mit R410A setzt sich aus 20 Luft/Wasser-Modellen<br />
zusammen, die in Kaltwasser- und Wärmepumpenausführung<br />
mit einer Kühl- und Heizleistung von 50 bis 380<br />
kW für die Installation in Außenbereichen angeboten werden.<br />
Es werden Microchannel-Wärmeübertrager eingesetzt.<br />
Für Schallschutz ist gesorgt: Die Standardausführungen<br />
können mit Schallschutzbälgen, Schallschluckhauben<br />
an den Verdichtern und Axitop-Diffusoren an den Axialventilatoren<br />
geliefert werden. Darüber hinaus steht noch eine<br />
Funktion zur Geräuschreduzierung während des Nachtbetriebs<br />
zur Verfügung. Die Register der Kältemaschinen sind<br />
mit einer doppelten Schutzbehandlung (Epoxyd-Vorlackierung<br />
und UV-Schutzbehandlung) versehen, die einen sicheren<br />
Betrieb auch in aggressiven Umgebungen gewährleisten.<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
25
produkte<br />
Dürr Thermea:<br />
Heiz- und Kühlleistung > 1 MW<br />
Die Großwärmepumpe „thermeco2 HHR 1440“ ist die größte verfügbare Serienmaschine von Dürr<br />
Thermea (siehe auch Seite 18). Sie arbeitet mit dem Kältemittel CO 2<br />
(R744). Die Wärmepumpe hat<br />
eine Heizleistung von 1,5 MW und eine Kälteleistung von<br />
1,1 MW. Eine besonders effiziente Betriebsweise ergibt sich, wenn<br />
gleichzeitig zur Wärmeerzeugung eine direkte Kälteerzeugung<br />
möglich ist.<br />
Die HHR-Baureihe umfasst Hochtemperaturwärmepumpen<br />
für Warmwassertemperaturen bis 110 °C zur Wärmerückgewinnung<br />
und Kältemaschinen für Soletemperaturen bis<br />
-30 °C mit vollständiger Wärmerückgewinnung.<br />
Der Leistungsbereich umfasst 130 kW bis 1,5 MW<br />
Heizleistung und 90 kW bis 1,1 MW Kälteleistung.<br />
Kann Wärme und Kälte zugleich:<br />
die Großwärmepumpe „thermeco2 HHR 1440“<br />
(Abb. Dürr Thermea)<br />
Hinweis der Redaktion:<br />
Zum 1. August hat Hafner-Muschler Kälte- und Klimatechnik von Dürr<br />
thermea die Herstellungs- und Vertriebsrechte der mit dem Kältemittel<br />
CO 2<br />
arbeitenden Hochtemperatur-Wärmepumpen, Kältemaschinen<br />
und Druckluft-Kältetrockner übernommen.<br />
Refrion:<br />
Abkühlen ohne Verflüssigen<br />
Der Lamellen-<br />
Wärmeübertrager kann<br />
die Wärmeausdehnungen<br />
kompensieren.<br />
(Abb. Refrion)<br />
Refrion hat die Fernverflüssiger-Serie „Gas Cooler“ für Kühlanlagen mit CO 2<br />
als Kältemittel eingeführt. Beim Gas Cooler wird CO 2<br />
mithilfe eines Lamellen-Wärmeübertragers<br />
durch die Raumtemperatur abgekühlt, ohne sich zu<br />
verflüssigen. Um auf diese Weise arbeiten zu können, sind die maximalen<br />
Betriebstemperaturen und -drücke deutlich höher; sie reichen bis zu 130<br />
bar beziehungsweise 150 °C. Die mit AC- oder EC-Ventilatoren ausgestatteten<br />
Gas Cooler haben eine Leistung von 300 kW. Refrion bietet außerdem<br />
ein adiabates Systems („PADS“), was eine weitere Senkung der Austrittstemperatur<br />
des Gases ermöglicht. Dadurch lassen sich die Anlagen auch in<br />
Gebieten nutzen, wo die Temperatur im Sommer stark ansteigt. Außerdem<br />
kann dank dem „Gleiten“ des Wasserumwälzsystems der Verbrauch des für<br />
das adiabate System erforderlichen Wassers minimiert werden.<br />
26 Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
LG:<br />
Wasserkühlsätze für die Industrie<br />
Die luftgekühlten R410A-Wasserkühlsätze der Serie „Inverter Scroll Chiller“ von LG Electronics<br />
sind für den industriellen und gewerblichen Einsatz bestimmt. Sie werden im<br />
Rahmen von Projektgeschäften kundenindividuell hergestellt. Kernbausteine sind<br />
Scrollverdichter mit Invertertechnik inklusive Dampfeinspritzung, Hochdruckölrückführung<br />
und einem Arbeitsbereich von 15 bis 125 Hz. Dies erlaubt einen Teillastbetrieb bis<br />
zu 10 % der Nennleistung. Die Serie besteht aus drei Varianten für den Kühlbetrieb und<br />
drei Wärmepumpenmodellen für den Kühl- und Heizbetrieb mit Leistungen von 65/70<br />
kW bis 195/210 kW (Kühlen/Heizen) mit Leistungszahlen (EER) von etwa 3. Durch mehrere<br />
Kältekreisläufe erlauben die Wärmepumpenmodelle mit 140 und 210 kW Heizleistung<br />
einen unterbrechungsfreien Heizbetrieb mit einem nur minimalen Temperaturverlust<br />
am Wasserauslass während des Abtauens. Aufgrund ihrer kompakten Bauform<br />
benötigen die Geräte eine geringe Stellfläche. Zudem haben sie einen niedrigen Geräuschpegel<br />
von 68 dB(A).<br />
Ein Wasserkühlsatz aus der Baureihe<br />
„Inverter Scroll Chiller“ (Abb. LG)<br />
Stulz:<br />
Arbeitszahlen über 5<br />
Mit dem „WPA Mini“ hat Stulz seine Produktlinie für luftgekühlte<br />
Wasserkühlsätze erweitert. Die mit dem Kältemittel<br />
R410A betriebenen kompakten Geräte haben in vier Baugrößen<br />
Kälteleistungen von 95 bis 160 kW und sind laut Unternehmen<br />
für den Einsatz in kleinen und mittelgroßen Rechenzentren<br />
sowie für die industrielle Kälteerzeugung ausgelegt.<br />
Die Geräte arbeiten mit vier stufenweise schaltbaren Scrollverdichtern<br />
(25, 50, 75, 100 %) und besitzen baugrößenmaximierte<br />
Microchannel-Wärmeübertrager.<br />
Durch den Betrieb der Freikühleinrichtung lassen sich die Betriebszeiten<br />
der mechanischen Kühlung deutlich verringern.<br />
Die Arbeitszahlen SEPR (Seasonal Energy Performance Ratio)<br />
der Geräte betragen zwischen 5,1 und 5,4 (bei Kaltwasser<br />
12/7 °C und Außenluft 35 °C).<br />
Sicherheit<br />
mit System<br />
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Um die Betriebssicherheit zu<br />
erhöhen, hat „WPA Mini“ zwei redundante Kältekreisläufe.<br />
(Abb. Stulz)<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
Güntner Glycol Guard<br />
27
produkte<br />
SmartGas:<br />
Kältemittelleckage im Griff<br />
Kältemittelsensoren zur Leckageüberwachung<br />
(Abb. SmartGas)<br />
Die Gassensoren der Serien „Basicevo“ und „Connectevo“ der SmartGas<br />
Mikrosensorik für Messbereiche bis 1.000 ppm oder 2.000 ppm erkennen<br />
halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie R22, R134a, R404a, R125 oder R123.<br />
Der Einsatz der Kältemittelsensoren zur Leckageüberwachung verdoppelt<br />
den Abstand zwischen zwei Wartungen. Standardisierte Schnittstellen erleichtern<br />
die Einbindung der driftarmen, robusten, vorkalibrierten Sensoren.<br />
Angeboten wird auch das Einbauzubehör mit IP54-Schutz (Spritzwasser-<br />
und Staubschutz) inklusive aller erforderlichen Kalibrierwerkzeuge.<br />
Hintergrund<br />
Gemäß EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase („F-Gase-Verordnung) müssen Kühlanlagen<br />
regelmäßig auf Kältemittel-Leckagen untersucht werden. Die Prüfintervalle hängen von der Anlagengröße<br />
und somit von der Füllmenge mit klimaschädlichen Kältemitteln ab. Je größer die Anlage ist,<br />
desto kürzer sind die Intervalle. Die rechtzeitige Detektion von Leckagen schützt vor Umweltschäden,<br />
aber auch vor einem Trockenlaufen der Anlage, verlängert die Wartungsintervalle, senkt Betriebskosten<br />
und erhöht die allgemeine Anlagenverfügbarkeit.<br />
Engie Refrigeration:<br />
Kältemaschinen mit integrierter freier Kühlung<br />
Die luftgekühlte Kältemaschine „Quantum A“ von Engie<br />
Refrigeration (siehe auch Seite 8) gibt es seit Ende 2016<br />
mit integrierter freier Kühlung. Die Freikühlmodule der<br />
Kältemaschine sind direkt in die Maschineneinheit eingebaut<br />
und müssen nicht, wie bisher, als separate Einheit<br />
zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann die<br />
Kältemaschine bei niedrigen Außentemperaturen im<br />
Teillastbetrieb Kälteleistung bereitstellen, ohne dass ein<br />
Verdichter in Betrieb ist. Die gleichen Ventilatoren der<br />
Kältemaschine dienen im normalen Kühlbetrieb der<br />
Rückkühlung und sorgen im Freikühlbetrieb für die Abkühlung<br />
des Kälteträgers. So spart der Betreiber Investitionskosten,<br />
Platz und Strom. Verflüssiger- und Freikühlmodule<br />
sind hocheffiziente Microchannel-Wärmeübertrager.<br />
Durch ihre ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften<br />
kann der Betreiber sehr früh glei-<br />
Die luftgekühlte Kältemaschine „Quantum A“ (Abb. Engie Refrigeration)<br />
tend in den Freikühlbetrieb wechseln, was die Energieeffizienz<br />
weiter steigert. Damit kann der Quantum A EER-<br />
Werte von bis zu 60 erreichen.<br />
Die Quantum A-Baureihe (Kältemittel R134a) ist auch mit einem integrierten Pumpenmodul mit zwei drehzahlgeregelten Pumpen verfügbar.<br />
Diese sind zur Verbesserung der Leistungszahl in die Steuerung eingebunden. Durch die Redundanz der Pumpen erreichen diese<br />
Kältemaschinen eine höhere Ausfallsicherheit. Diese Option ist beim Quantum A mit einer Kälteleistung bis 1,6 MW sowie beim luftgekühlten<br />
Quantum GA mit einer Kälteleistung bis zu 1,2 MW verfügbar.<br />
28 Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
JAHRE<br />
Rütgers:<br />
Flüssigkeitskühler<br />
für industrielle<br />
Verfahren<br />
Rütgers-Wasserkühlsatz mit Turboverdichter und dem<br />
Kältemittel R1234ze (Abb. cci Dialog GmbH)<br />
Der „Turboline“-Flüssigkeitskühler von Rütgers<br />
wird mit dem Kältemittel R1234ze betrieben. Ausgestattet<br />
ist das wassergekühlte Gerät (EER bis<br />
5,94 und ESEER bis 9,<strong>03</strong>) mit Turbocor-Verdichtern<br />
(Turboverdichter mit Magnetschwebetechnik)<br />
und überfluteten Rohrbündel-Wärmeübertragern.<br />
Turboline arbeitet laut Anbieter mit einer hohen<br />
Teillasteffizienz. Hauptlieferant von Rütgers ist<br />
GIND, in Deutschland unter KTK Klimatechnik<br />
bekannt. KTK bietet eine vollständige Palette an<br />
luftgekühlten und wassergekühlten Flüssigkeitskühlern<br />
speziell für industrielle Verfahren und die<br />
kundenspezifische Klimatisierung von Geschäftsund<br />
Industriebereichen mit einem weitreichenden<br />
Leistungsbereich von 4 bis 9.000 kW.<br />
Turboline-Einheiten mit R1234ze sind in zwölf Modellen<br />
erhältlich mit einer Kühlleistung von 321 bis<br />
1.922 kW für Kühlturmbetrieb und und von 301 bis<br />
1.802 kW für den Betrieb mit Trockenkühler.<br />
Komfortklima<br />
zu jeder Jahreszeit<br />
Ob Heizen, Kühlen oder Brauchwasserbereiten, luftoder<br />
wassergekühlt, für Innen- oder Außenaufstellung:<br />
mit unseren maßgeschneiderten Kaltwasser- und Wärmepumpensystemen<br />
von GALLETTI ist alles möglich!<br />
• Je nach aktuellem Bedarf individuelle Wahl<br />
zwischen Heiz- und Kühlmodus<br />
• Betriebskostensenkung durch<br />
Wärmerückgewinnung<br />
• Einfache Planung und Auslegung<br />
• Flexible Einbindung in die GLT-Systeme<br />
• Komfortable Steuerung<br />
Vertrauenspreis<br />
der LüKK <strong>2017</strong><br />
3. Platz<br />
„Flüssigkeitskühlsätze“<br />
verliehen durch die<br />
cci Dialog GmbH<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3<br />
Gerne beraten wir Sie vor Ort, um eine technisch und<br />
wirtschaftlich optimale Lösung zu realisieren.<br />
Tel. 02 02 - 26 82 240 • info@kaut.de • www.kaut.de<br />
29
produkte<br />
ICS Cool:<br />
Mobile Kälte für die Prozessindustrie<br />
ICS Cool Energy hat sein mobiles Produktsortiment um einen Wasserkühlsatz<br />
mit einer Leistung von 150 kW erweitert. „i-Chiller IC770“ ist laut Anbieter<br />
optimal für die Prozessindustrie geeignet. Der IC770 arbeitet laut Anbieter<br />
geräuscharm und mit dem Kältemittel R410. Die Modelle lassen sich durch<br />
Zubehör erweitern.<br />
Das Gehäuse hat die Schutzklasse IP54. (Abb. ICS Cool Energy)<br />
Der „ADC Hybrid Blue“<br />
erfüllt die Hygiene-Anforderungen der<br />
VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2.<br />
(Abb. Jaeggi Hybridtechnologie AG)<br />
GEA:<br />
Verdichter für<br />
natürliche Kältemittel<br />
Die 6-Zylinder-Verdichter-Baureihe „GEA Bock HG56e<br />
HC“ wurde speziell für den Einsatz von Kohlenwasserstoffen<br />
und CO 2<br />
als Kältemittel entwickelt. Sie ersetzt<br />
die bisherigen 4-Zylinder-Baureihen „HG5“ und einen<br />
Teil der „HG6“-Verdichter. Sie bieten gegenüber ihren<br />
Vorgängern einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere<br />
Laufruhe. Neuerungen sind ein neues Gehäusedesign<br />
mit optimierter Gasströmung, ein verbessertes<br />
Ventilplattensystem, ein langlebiges Triebwerk für Anwendungen<br />
mit Kohlenwasserstoffen sowie hocheffiziente<br />
Elektromotoren der neuesten Generation. Drei<br />
Baugrößen decken den Bereich 73,8 bis 100,4 m³/h<br />
Hubvolumen (bei 50 Hz) ab.<br />
Verdichter-Baureihe „GEA Bock HG56e HC“ (Abb. GEA)<br />
Jaeggi ADC:<br />
Hygienezertifizierter<br />
adiabater Trockenkühler<br />
Der adiabate Trockenkühler „ADC Hybrid Blue“ von Jaeggi ist eine<br />
weiterentwickelte Variante des hybriden Trockenkühlers „HTK“. Genau<br />
wie dieser bietet der adiabate Rückkühler nun auch die zusätzliche<br />
Sicherheit der Hygienekonformität. Das Unternehmen hat die<br />
Übereinstimmung ihrer Geräte mit den Hygiene-Anforderungen<br />
der VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2 „Rückkühlwerke – Sicherstellung des<br />
hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen“ von unabhängiger<br />
Stelle bestätigen lassen. Für Deutschland wurden mit<br />
dieser Richtlinie die anerkannten Regeln der Technik bezüglich des<br />
hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen in einem<br />
Dokument zusammengeführt. Der „ADC“ deckt einen Leistungsbereich<br />
von 50 kW bis 2 MW mit 700 Gerätevarianten (durch zahlreiche<br />
Kombinationsmöglichkeiten) ab.<br />
30 Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3
Vorschau<br />
In der kommenden Ausgabe von Technik 2 geht es um das Thema<br />
Reinraumtechnik<br />
Ausgabe 1/2018<br />
Redaktions- und<br />
Anzeigenschluss 14.02.2018<br />
Erscheinungstermin 29.<strong>03</strong>.2018<br />
HEPA- und ULPA-Filter<br />
als Hochleistungsschwebstofffilter<br />
(Abb. Trox)<br />
Rein- und Reinsträume werden für spezielle Fertigungsverfahren benötigt, zum Beispiel in der Halbleiterproduktion.<br />
Weitere Anwendungen von Reinräumen oder Reinraumtechnik finden sich in der Optik- und<br />
Lasertechnologie, der Luft- und Raumfahrttechnik, den Biowissenschaften und der medizinischen Forschung<br />
und Behandlung, der Forschung und keimfreien Produktion von Lebensmitteln und Arzneimitteln und in der<br />
Nanotechnologie.<br />
Ein Reinraum wird so konstruiert, dass die Anzahl luftgetragener Teilchen, die in den Raum eingebracht<br />
werden oder dort entstehen, so gering wie möglich ist. Die notwendigen Reinraumbedingungen der Luft<br />
herzustellen, ist Aufgabe der LüKK.<br />
Inserentenverzeichnis<br />
Unternehmen/Seite<br />
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________<br />
Caverion Deutschland, München ....................................................32<br />
Güntner, Fürstenfeldbruck ..................................................................27<br />
HFL Herstellerverband, Berlin ............................................................24<br />
Kaut, Wuppertal ............................................................29<br />
Wolf Anlagen-Technik, Geisenfeld ........................11<br />
Eigene Angebote/Seite<br />
__________________________________________________________________________________________________________________________________________<br />
cci Dialog ............................................................................. 2<br />
Impressum<br />
Technik 2 ist ein Magazin und erscheint drei Mal pro Jahr begleitend zur Fachzeitung<br />
cci Zeitung. Es bietet „Mehr zum Thema“ und dient der fachlichen Vertiefung von<br />
Themen der Lüftungs-, Klima-, Kältetechnik, der Gebäudeautomation, MSR-Technik,<br />
des Brandschutzes und der Entrauchung.<br />
Technik 2 schreibt für Ingenieure, Techniker, Meister, Verkäufer, Kaufleute, Marketingfachleute,<br />
Geschäftsführer und Unternehmer.<br />
cci Dialog GmbH<br />
Poststr. 3, 76137 Karlsruhe<br />
Postfach 1910, 76007 Karlsruhe<br />
www.cci-dialog.de<br />
Redaktion (V.i.S.d.P.):<br />
Sabine Andresen<br />
Tel. +49(0)721/56514-18<br />
redaktion@cci-dialog.de<br />
Tabea Rueß<br />
Vertrieb:<br />
Regina Metz<br />
Tel. +49(0)721/565 14-14<br />
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Das Magazin ist nur mit einem Abonnement<br />
von cci Zeitung zu beziehen.<br />
Anzeigen:<br />
Jasmin Otteny<br />
Tel. +49(0)721/565 14-20<br />
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Tel. +49(0)721/565 14-28<br />
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Das Magazin und die enthaltenen Wort- und Bildinhalte sind urheberrechtlich geschützt.<br />
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Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Aus Darstellungen,<br />
Beschreibungen oder Abbildungen von Konstruktionen und Markenzeichen<br />
können keine Rückschlüsse auf Schutzrechte gezogen werden. Von der korrekten<br />
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Druck:<br />
Druckhaus Karlsruhe<br />
Druck + Verlagsgesellschaft Südwest mbH<br />
Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3 31
Life Cycle Solutions for<br />
Buildings and Industries<br />
WER DARAN BAUT,<br />
WEISS AUCH,<br />
WIE MAN FÜR GEBÄUDE<br />
WEITERDENKT.<br />
KOMPETENZ,<br />
DIE WEITERGEHT<br />
Gebäude sind hochkomplex, hochfunktional<br />
und hochsensibel. Das bedeutet,<br />
dass sie besondere Aufmerksamkeit verdienen<br />
– ganz gleich, ob Wohnanlage,<br />
Industriebetrieb oder Konzertsaal. Als<br />
einer der europaweit führenden Spezialisten<br />
in den Bereichen Gebäudetechnik,<br />
Facility Services und Energiespar-Contracting<br />
sorgen wir für reibungslose Abläufe<br />
und erhöhte Wirtschaftlichkeit. Über<br />
den gesamten Lebenszyklus.<br />
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Bildnachweis: ©Tampere Hall<br />
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Technik hoch zwei <strong>2017</strong>/3