Ob es sich um Lachs oder anderen Frischfisch handelt, um exotische Früchte oder feine Fleischwaren: Die Kühlung muss stimmen. Das gilt selbstverständlich auch für Lebensmittelhandel und Gastronomie in einem deutschen Luxuskaufhaus. Auf einer ganzen Etage findet der Konsument dort (fast) alles, was gut schmeckt und von exquisiter Qualität ist, zum Mitnehmen oder zum Sofortverzehr in diversen Bistros und Restaurants.
Als für die Betreiber des Gebäudes mit insgesamt rund 60.000 m2 Verkaufsfläche 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.
Auf die technische Projektierung bezogen heißt das: Das Kältemittel muss mit Rücksicht auf die F-Gase-Verordnung und den Klimaschutz ausgewählt werden, und die Kälteanlage soll Energiespartechnologien wie zum Beispiel eine bedarfsgerechte Steuerung nutzen.
Engineering-Partner aus der Industrie
Um diese Anforderungen zu erfüllen, suchte der Betreiber des Gebäudes die Zusammenarbeit mit Metec Versorgungstechnik. Die Firma ist 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 L&R Kältetechnik zusammen. L&R brachte Erfahrungen in der Planung und Fertigung von Industriekälteanlagen mit und verwendet in seinen Anlagen unterschiedliche natürliche und synthetische Kältemittel.
Kältemittel: synthetisch oder natürlich?
Die F-Gase-Verordnung der EU fordert einen schrittweisen „Phase-down“ der bisher gebräuchlichen Kältemedien wie R 404a, R 507a und R 134a. Grund dafür ist deren negativer 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 1234yf und R 1234 ze entwickelt, die jedoch noch sehr teuer und aufgrund ihres Zerfallsproduktes Trifluoressigsäure umstritten sind. Die Alternative dazu sind natürliche Kältemittel, vor allem Propan, Kohlenstoffdioxid und Ammoniak, die weltweit zu günstigen Preisen verfügbar und seit Jahrzehnten bewährt sind.
Metec und L&R entschieden sich letztlich für eine Anlage, die Propan (R 290) als Kältemittel nutzt. Wolfgang Gude, Geschäftsführer von Metec, erklärt: „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.“
Zentrale Kälteanlagen statt Direktverdampfer
Das Kaufhaus nutzt nun ein eher unübliches Konzept für die Kühlung der zahlreichen Theken auf der Food-Etage. „Üblicherweise wird die Kälte über dezentrale Direktverdampfer bereitgestellt“, sagt Gude. „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“: Wenige große Anlagen arbeiten effizienter als viele kleine. Bei dem hier beschriebenen Projekt geht es konkret um zwei Anlagen: eine mit 150 kW Kälteleistung und zwei Kältekreisläufen und eine mit 250 kW und drei Kältekreisläufen. Somit stehen insgesamt fünf Kältekreisläufe zur Verfügung, was einen kritischen Ausfall der Kältetechnik höchst unwahrscheinlich macht.
Energieeffizienz im Fokus
Die L&R-Maschinen arbeiten dabei besonders energiesparend. Denn die 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 sind die Edelstahl-Plattenwärmetauscher für die Kälteübertragung (im Minusbereich) vom Kältemittel zur Wärmeträgerflüssigkeit und die Verflüssiger mit hohem Wirkungsgrad und reduzierter Kältemittelfüllmenge. Die Komponenten verfügen über nur geringen Druckverlust und sehr gute Wärmeübergangswerte aus. Darüber hinaus sind sie kompakt und aufgrund der guten Zugänglichkeit auch wartungsfreundlich.
Einfache Steuerung – auch aus der Ferne
Zu den Kälteanlagen gehört ebenso eine bedienerfreundliche Steuerung und Visualisierung per Touchscreen. Über eine Profibus-Schnittstelle lassen sich die Anlagen in die Gebäude- und Haustechnik integrieren, ein integrierter Router schafft die Voraussetzung für eine Fernüberwachung.
Die beiden zentralen Kälteanlagen sind inzwischen installiert und liefern bedarfsgerechte Kälte für die Kühltheken der Geschäfte und der Gastronomie auf der Feinkost-Etage. Sie arbeiten dabei laut L&R nicht nur energieeffizienter als die sonst üblichen dezentralen Direktverdampfer, sondern auch als vergleichbare Anlagen, die mit dem „klassischen“ Kältemittel R 134a befüllt sind. Der Einsatz von Propan schafft dafür eine wesentliche Voraussetzung – auch für die Zukunft, denn das natürliche Kältemittel fällt nicht unter den „Phase-down“ der F-Gase-Verordnung.
