Ob es sich um Lachs oder anderen Frischfisch handelt, um exotische Früchte oder feine Fleischwaren: Die Kühlkette muss gewährleistet sein. Das gilt ganz selbstverständlich auch für das Luxussegment von Lebensmittelhandel und Gastronomie, das in einem deutschen Luxuskaufhaus zuhause ist. Auf einer ganzen Etage findet der anspruchsvolle Konsument dort (fast) alles, was gut schmeckt und von exquisiter Qualität ist: zum Mitnehmen oder zum Sofortverzehr in diversen Bistros und Restaurants.
Zielsetzung: Nachhaltige und energieeffiziente Kälteerzeugung
Als für die Betreiber des Gebäudes, das insgesamt fast 60 000 m2 Verkaufsfläche bietet, die Erneuerung der Kälteanlagen anstand, waren sich die Verantwortlichen einig: Das Projekt sollte nicht dem Prinzip „Dasselbe, nur neu“ folgen. Vielmehr sollte die neue Kälteerzeugung hohe Anforderungen an die Nachhaltigkeit und Effizienz erfüllen. Das heißt, auf die technische Projektierung bezogen: Das Kältemittel musste mit Rücksicht auf die F-Gase-Verordnung und den Klimaschutz ausgewählt werden, und die Kälteanlage soll Energiespartechnologien wie z.B. eine bedarfsgerechte Steuerung nutzen.
Zusammenarbeit mit kompetentem Engineering-Partner
Um diese Anforderungen zu erfüllen, suchte der Betreiber des Gebäudes die Zusammenarbeit mit der Metec Versorgungstechnik GmbH, die sich auf die Planung von Anlagen der Gebäude- und Versorgungstechnik spezialisiert. Zu den Referenzen gehören neben Industrieunternehmen und Verwaltungsgebäuden auch komplexe gebäudetechnische Anlagen für öffentliche Gebäude wie Museen und Theater.
Metec projektierte für die Kälteversorgung des Kaufhauses eine maßgeschneiderte Kältetechnik und arbeitete dabei mit der L&R Kältetechnik GmbH & Co zusammen. L&R verfügt über umfassende Erfahrungen in der Planung und Fertigung von Industriekälteanlagen und nutzt dabei ein breites Spektrum an natürlichen und synthetischen Kältemitteln.
Kältemittel: Synthetisch oder natürlich?
Genau diese Kältemittel-Expertise ist aktuell besonders gefragt, weil die F-Gase-Verordnung der EU einen schrittweisen „Phase-down“ der bisher gebräuchlichen Kältemedien wie R 404 a, R 507 a und R 134 a fordert. Grund dafür ist deren schädigender Einfluss auf die Erderwärmung. Deshalb gelten für die kommenden Jahre immer schärfere Grenzwerte im Hinblick auf den GWP-Wert („Global Warming Potential“) der eingesetzten Kältemittel.
Unter diesen Voraussetzungen stehen grundsätzlich zwei Lösungen zur Auswahl. Die Industrie hat neue synthetische Kältemittel auf HFO-Basis (Hydrofluorolefin) wie R 1234 yf und R 1234 ze entwickelt, die jedoch noch sehr teuer sind und aufgrund ihres Zerfallsproduktes Trifluoressigsäure umstritten sind. Die Alternative dazu sind natürliche Kältemittel – vor allem Propan, CO2 und Ammoniak, die weltweit zu günstigen Preisen verfügbar und seit Jahrzehnten bewährt sind.
Bild: Bild: L&R Kältetechnik
Propan als Kältemittel der Wahl
Deshalb trafen die Kältetechnik-Experten von Metec und L&R die Entscheidung für eine Anlage, die Propan (R 290) als Kältemittel nutzt. Dipl.-Ing. Wolfgang Gude, Geschäftsführer der Metec Versorgungstechnik GmbH: „Propan ist aus Sicht des Klimaschutzes eine hervorragende Lösung. Der ODP-Wert liegt bei 0, der GWP-Wert bei 3. Außerdem erlaubt Propan mit seinen guten thermodynamischen Eigenschaften die Konstruktion von sehr energieeffizienten Kälteanlagen. Schließlich wäre für die Umwelt und für den Betreiber nichts gewonnen, wenn die Anlage mit einem umweltfreundlichen Kältemittel arbeitet, aber mehr Energie verbraucht als technisch möglich ist.“
Indirekte Kühlung über zentrale Kälteanlagen statt Direktverdampfer
Die mehr als 25-jährige Erfahrung von L&R im Industriegeschäft führte dazu, dass das Kaufhaus nun ein eher unübliches Konzept für die Kühlung der zahlreichen Theken auf der Food-Etage einsetzt. Wolfgang Gude: „Üblicherweise wird die Kälte über dezentrale Direktverdampfer bereitgestellt. Wir haben ein sehr viel effizienteres Konzept entwickelt, bei dem zwei große, im Freien aufgestellte Kälteanlagen zentral Kälte erzeugen und über eine Wärmeträgerflüssigkeit indirekt die Theken kühlen.“ Dabei wird am „Point of use“ Kälte mit einer Temperatur von -8 °C bereitgestellt.
Dieses Konzept bietet unter anderem den energetischen Vorteil der „Economy of scale“: Zwei große Anlagen arbeiten einfach effizienter als viele kleine. Bei dem hier beschriebenen Projekt handelt es sich um zwei Anlagen: eine mit 150 kW Kälteleistung und zwei Kältekreisläufen und eine 250 kW-Kältemaschine mit drei Kreisläufen. Somit stehen insgesamt fünf Kältekreisläufe zur Verfügung, was einen kritischen Ausfall der Kältetechnik höchst unwahrscheinlich macht.
Im Zentrum: Die Energieeffizienz
Aber auch im Vergleich mit anderen Kälteanlagen dieser Größe arbeitet die von L&R geplante und gebaute Maschine besonders energiesparend. Denn die hoch effizienten myFlow-Pumpen von KSB werden über drehzahlgeregelte Elektromotoren betrieben und von der zentralen SPS bedarfsgerecht angesteuert. Einen nennenswerten Beitrag zur Energieeinsparung liefert auch die VariKon-Steuerung. Sie passt die Kondensationstemperatur jeweils an die aktuelle Umgebungstemperatur an.
Weitere Konstruktionsmerkmale zur Steigerung der Energieeffizienz sind die Edelstahl-Plattenwärmeübertrager für die Kälteübertragung (im Minusbereich) vom Kältemittel zur Wärmeträgerflüssigkeit und die Verflüssiger mit sehr hohem Wirkungsgrad und reduzierter Kältemittelfüllmenge. Diese Komponenten zeichnen sich durch sehr geringen Druckverlust und hervorragende Wärmeübergangswerte aus.
Darüber hinaus sind sie sehr kompakt und aufgrund der guten Zugänglichkeit auch wartungsfreundlich. Weitere Merkmale: die bedienerfreundliche Steuerung und Visualisierung per Touch Panel. Über eine Profibus-Schnittstelle können die Anlagen in die Gebäude- und Haustechnik integriert werden, ein ebenfalls integrierter Router schafft die Voraussetzung für eine Fernüberwachung.
Die beiden zentralen Kälteanlagen wurden inzwischen installiert und liefern bedarfsgerechte Kälte für die Kühltheken der Geschäfte und der Gastronomie auf der Feinkostetage. Sie arbeiten energieeffizienter als die sonst üblichen dezentralen Direktverdampfer oder vergleichbare Anlagen, die mit dem „klassischen“ Kältemittel R 134 a befüllt sind. Der Einsatz von Propan als Kältemittel schafft dafür eine wesentliche Voraussetzung. Zudem ist die Anlage in jeder Hinsicht zukunftssicher, denn natürliche Kältemittel fallen nicht unter den „Phase-down“ der F-Gase-Verordnung.
Bild: Bild: L&R Kältetechnik
BAFA-Förderung für neue Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln
Betreiber, die in neue Kältetechnik investieren - beispielsweise in eine Propan-Kälteanlage, können mit einer BAFA-Förderung rechnen. Grund dafür ist die zu erwartende höhere Energieeffizienz von Neuanlagen. Dabei fördert die BAFA ausschließlich Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln wie Propan/ R 290, CO2 / R 744 und Ammoniak/ R 717. Anlagen mit synthetischen Kältemittel sind derzeit nicht förderungsfähig.
Bild: L & R Kältetechnik
