PRAXISBERICHT:

In De Meern, in der niederländischen Provinz Utrecht, entsteht ein neues Logistikzentrum der Firma Goes. Von dort aus versorgt Goes die in den ganzen Niederlanden verteilten Häuser der Supermarktkette Albert Heynen mit frischer Ware. Als das Zentrum in der Planungs- und Konzeptionsphase war, musste das beste System für die bestehenden Anforderungen gewählt werden. Schnell stellte sich heraus, das ein Konzept einer Anlage mit direktverdampfenden F-Gasen schnell an seine Grenzen stoßen wird.

Eine Anlage mit Ammoniak war wegen der hervorragenden thermodynamischen Eigenschaften ebenfalls im Gespräch. Aufgrund der erhöhten Sicherheitsanforderungen und insbesondere wegen der Gefahr der Verunreinigung der offenen Produkte wurde auch dieses Konzept verworfen. Es stellte sich schließlich heraus, das eine indirekte Kühlung aufgrund der großen Gesamtleistung, der zahlreichen Kühlstellen und der großen Entfernungen für die bestehende Problematik eindeutig die beste Lösung darstellt. Hier äußerte der verantwortliche Projektleiter bei Albert Heynen den Wunsch, den auf Betaine basierenden Kälteträger Thermera einzusetzen, da hier die beste Verträglichkeit mit den zu verarbeitenden Produkten gewährleistet ist.

Abb 1 : Ein Helpman Luftkühler in einem der Konfektionierungsräume, in dem individuelle Lieferungen für Supermärkte zusammengestellt werden

Grundlegende Anlagendaten

Die grundlegenden Anlagendaten, die der ausführende Betrieb IVL BV aus Cothen unter der Federführung der Projektleiter Henk Onink und Kees Oostrum mitgeteilt bekam, zeigen eindruckvoll die anvisierten Kapazitäten des Logistikzentrums. Die gesamte benötigte Kälteleistung beträgt 1250 kW, die in insgesamt 65 Verbraucher bzw. Luftkühlern für Raumtemperaturen zwischen –1°C und +7°C sorgen muss. Die Vorlauftemperatur wurde mit tv = -6°C, die Rücklauftemperatur mit tr = -2°C gewählt. Durch das relativ hohe Niveau dieser Temperaturen wurden zwei für den Betreiber sehr wichtige Effekte erzielt: Die Verdampfungstemperatur im Schwimmkopfverdampfer konnte dadurch mit –10°C nahe der Arbeitstemperatur einer vergleichbaren direktverdampfenden Anlage gewählt werden, um den Energieverbrauch gering zu halten. Ferner konnte durch die geringe Temperaturspreizung in den Luftkühlern die in einigen Räume geforderte geringe Entfeuchtung eingehalten werden, die zum Teil nur 2,5 Liter/Tonne bei gelagertem Gemüse betragen darf. Die Einsatzbereiche sind vielschichtig: Reiferäume mit kontrollierter Atmosphäre, Lagerräume, Verarbeitungsräume und Räume zur Kommissionierung bzw. Konfektionierung einzelner Lieferungen müssen von einer Anlage aus mit Kühlung versorgt werden.

Abb 2 : Die Bitzer CSH Schraubenverdichter mit Saugleitung, im Hintergrund die WILO - Zirkulationspumpen am Pufferspeicher

Zielsetzung Energetische Effizienz

Für die eigentliche Kälteerzeugung sind insgesamt vier Bitzer Schraubenverdichter der Baureihe CSH mit je 910 m³/h Ansaugvolumen verantwortlich. In den vier separaten Kreisläufen kommt als Kältemittel R 134a zum Einsatz, primär wegen der besseren Leistungszahlen gegenüber R404A/507. Durch den Einsatz von je einem elektronischen Expansionsventils von Siemens des Typs MVL konnte die minimale Verflüssigungstemperatur auf +10°C heruntergeführt werden. Zusammen mit der hohen Verdampfungstemperatur sowie den geringen Druckverlusten in den Kältemittelleitungen ermöglicht dies einen sehr geringen Energieverbrauch bedingt durch die sehr hohen Leistungsziffern, vor allem in der Übergangszeit und im Winter. Die beiden von DK aus Emsdetten gelieferten Schwimmkopfverdampfer sind in die beiden Pufferspeicher integriert. Durch je zwei WILO-Zirkulationspumpen wird in den Speichern durch die Verwirbelungen und den dadurch entstehenden hohen Turbulenzgrad ein hoher Wärmeübergang von Kälteträger zu Verdampfer sichergestellt. Kunstvoll sind die Verteilerspinnen bzw. Saugspinnen für das Kältemittel an den oberen Enden der Verdampfer ausgeführt. Je ein Helpman –Verflüssiger, der ebenfalls mit geringer Temperaturspreizung ausgelegt wurde, rundet den Kreislauf zur Kälteerzeugung ab.


Durch die geringen Druckverluste auf der Kälteträgerseite konnten die vier Grundfos Hauptpumpen mit nur je 4 kW Leistungsaufnahme gewählt werden. Aus dem zentralen Maschinenraum führen je 4 x DN 160 Hauptleitungen aus PE - Rohren in die verschiedenen Betriebsteile zu den Verbrauchern, insgesamt 65 Helpman Thor-D und Thor-B Luftkühler. Dadurch gibt es auch keine statischen Probleme, da das Gewicht der Rohrleitungen bei DN 160 die Tragfähigkeit der Dachkonstruktion vor keine nennenswerten Probleme stellt. Über die verschiedenen Temperaturspreizungen werden die Betriebsbedingungen der Luftkühler den jeweiligen Anforderungen der Kühlgüter angepasst.

Abb 3 : Die Siemens MVL Expansionsventile, die den geringen Verflüssigungsdruck ermöglichen

Betriebssicherheit im Lebensmittelbereich durch Einsatz von Thermera

Zum Einsatz als Kälteträger kommt Thermera –15°C. Die derzeitige Füllmenge beträgt 15 Tonnen, wenn die letzte Ausbaustufe erreicht ist werden es letztendlich 22 Tonnen sein. Der Kälteträger Thermera ist auf ausdrücklichen Kundenwunsch verwendet worden, da Thermera keine Chemikalie im eigentlichen Sinne ist. Es ist quasi eine Art „Zuckerwasser“ oder „Rübensaft“, da der Grundstoff Betaine aus Zuckerrüben gewonnen wird. Die Produkte, die bei Goes gelagert werden sind zu einem großen Teil offene, unverpackte Lebensmittel. Damit besteht keine Gefahr einer unbeabsichtigten Verunreinigung mit Chemikalien in dem weitverzweigten System. Dies ist für Goes, und für die Supermarktkette Albert Heynen als Hauptkunden, das ausschlaggebende Argument den natürlichen Kälteträger einzusetzen. Auch wenn andere Kälteträger, wie z.B. Propylenglykol eine Freigabe für den Lebensmittelbereich haben, so kann doch eine Chemikalie unbeabsichtigt in Kontakt mit den Produkten kommen. In Bezug auf die Kaltfließeigenschaften, Viskosität, Druckverluste und Pumpenleistungen ist Thermera anderen Kälteträgern ebenbürtig. Die Wärmeübertragungs-eigenschaften sind sogar geringfügig besser.

Abb 4 : Ein kältetechnischer Leckerbissen, bevor er hinter der Dämmung verschwindet: Die Verteilerspinne am Verdampfer

Weitere Informationen zu Energieeffizienz erhalten Sie unter www.enersim.com, zu den natürlichem Kälteträger Thermera unter www.climalife.dehon.com.

Abb 5 : Stark vereinfachte Darstellung der Kältemaschinen und der Pufferspeicher, die das Prinzip der Anlage verdeutlichen