Klimaanlagen müssen nicht nur ausfallsicher sein, auch wenn rund um die Uhr produziert wird, sondern auch die gewünschte Temperatur genau einhalten, leistungsfähig, effizient und gleichzeitig nachhaltig sein. Wollen Firmen ihre Betriebssicherheit gewährleisten, kann z.B. die Kühlung auf zwei Geräte verteilt werden – so bleibt alles stabil, auch wenn eines davon ausfällt. Ein Problem wirft jedoch häufig die Frage nach der Effizienz auf: Günstigere Geräte bringen zwar genug Leistung, sind im laufenden Betrieb aber teuer. Die Erfahrung zeigt: „Es lohnt sich nicht, bei einer Ausschreibung nur auf die günstigsten Maschinen mit einer Leistung von 1,5MW zu achten, da dann die Energiekosten in der Zukunft um ein Vielfaches höher liegen können“, sagt Manuel Liebi, Geschäftsleiter der Klima Kälte Kopp AG. Die Experten für nachhaltige Klimalösungen haben schon mehrere Projekte umgesetzt, bei denen der fossile Verbrauch um ein Vielfaches reduziert werden konnte. So wurde bei einem Kunden, der eine Gießerei betreibt, deren Abwärme genutzt, um den gesamten Wärmeprozess effizienter zu gestalten. Dadurch verbraucht die Anlage weniger Energie – und der Kunde spart jetzt jedes Jahr rund 150.000l Heizöl.
Applikationsspezifische
Betrachtung
Bei jedem Einsatz von Kälteanlage oder Wärmepumpe muss im Vorfeld genau geprüft werden, wie groß der Raum ist, wie viel Kältemittel verwendet wird und wer sich dort aufhält. Je nachdem, welches Kältemittel zum Einsatz kommt, gelten unterschiedliche Sicherheitsregeln. So darf laut EN-378-3 eine Anlage mit Ammoniak z.B.nicht überall aufgestellt werden, da das Mittel ätzend wirkt und bei einem Unfall Menschen und Umwelt gefährden könnte. Wird CO2 verwendet, besteht das Risiko, dass der Sauerstoff verdrängt wird – deshalb muss hier für gute Belüftung und die Alarmierung gesorgt werden. Propan wiederum ist brennbar und kann explodieren. In einem solchen Fall sind Stromausschaltung, Sturmlüftung und Atex-zertifizierte Ventilatoren erforderlich. Auch HFO-basierte synthetische Kältemittel mit geringen GWP-Werten (Global Warming Potential) können unter bestimmten Bedingungen brennen, selbst wenn sie schwer entzündbar sind. „Deshalb ist es wichtig, schon bei der Planung genau zu prüfen, welche Risiken bestehen – und wie man diese sicher beherrscht“, erklärt Liebi.
Effizient kühlen trotz Hitzespitzen
Zusätzlich fordern schwankende Produktions- und Außentemperaturen die Klimalösungen heraus. Wer auf Nummer sicher gehen will, wenn die Temperaturen steigen, setzt bei Kältemaschinen besser nicht auf Minimalleistung. Zwar ist die Standardauslegung für 35°C Umgebungstemperatur gängige Praxis – doch angesichts immer häufiger auftretender Hitzetage lohnt es sich in der Regel, auf 40°C zu planen. Das höhere Anfangsinvestment kann sich langfristig auszahlen berichtet Liebi: „Die Maschine läuft bei normalen Bedingungen effizienter und verbraucht weniger Strom, bleibt aber auch unter Extrembedingungen im regulären Betrieb.“
Diese Überdimensionierung bietet sich vor allem für Turbocor -Maschinen an – denn sie zeigen ihre Stärken besonders im Teillastbetrieb, in dem die meisten Kältesysteme ohnehin den Großteil des Jahres laufen. Volllast wird nur an wenigen heißen Tagen erreicht. Ist die Anlage zu knapp ausgelegt, muss sie bei Hitze über ihre Einsatzgrenze hinaus arbeiten – das kann zu einem sprunghaften Anstieg des Energieverbrauchs führen. Wer Wert auf Zuverlässigkeit legt, sollte hier nicht zu knapp kalkulieren.
Ein weiterer Pluspunkt: Turbocor-Verdichter arbeiten ölfrei – ein klarer Vorteil gegenüber herkömmlichen, ölbehafteten Maschinen. „Bei diesen liegt die Effizienz im Schnitt etwa 20 Prozent niedriger“, erklärt der Experte. Weiter muss das eingesetzte Öl regelmäßig gewechselt werden – vor allem dann, wenn die Maschine häufig im Teillastbereich oder nahe der Einsatzgrenze arbeitet. In solchen Fällen verändert sich die Viskosität des Öls, was langfristig zu Problemen führen kann. Ohne rechtzeitigen Ölwechsel drohen Schäden an den Wicklungen und am Verdichter selbst. Ölbedarf bedeutet also mehr Wartungsaufwand.
Die Speichermasse des Gebäudes spielt ebenfalls eine zentrale Rolle: Sie verhindert, dass die Maschine ständig an- und ausgeht, also ins Takten gerät. Die geforderten Temperaturbereiche entscheiden mit über die Auswahl oder Kombination der Systemkomponenten. Muss die Anlage -30 oder +90°C bereitstellen, beeinflusst das die Wahl des Kältemittels und der Verdichtertechnologie.
Auch Software kann dabei helfen, Klimalösungen zu optimieren und Kosten zu senken. Sie visualisiert das Gebäudeleitsystem im Zusammenspiel mit der eingesetzten Kältemaschine oder Wärmepumpe. So kann man viele verschiedene Faktoren gleichzeitig im Blick behalten und so den Betrieb der Anlage laufend verbessern. „Moderne Algorithmen erkennen z.B. den Teillastbetrieb, optimieren Pumpeneinstellungen, regeln das Ansprechverhalten von Hochhalte- oder Umschaltventilen und passen die Leistung von Rückkühlern sowie die Ventilstellungen laufend an“, erklärt Liebi.
Gut geplant ist halb gewonnen
Wenn Unternehmen eine neue Kälteanlage planen, gehen sie dabei ganz unterschiedlich vor: Manche wenden sich direkt an einen Anlagenbauer, dem sie vertrauen, andere ziehen zusätzlich Fachplaner hinzu. Einige starten ganz ohne konkretes Konzept, andere haben schon Messdaten gesammelt und wissen, wo sie Energie sparen könnten. Wichtig ist aber vor allem, gemeinsam herauszufinden, was gebraucht wird: Was genau soll gekühlt werden? Welche Leistung ist nötig? Welche Gebäude und Geräte sind beteiligt? Und was ist dem Kunden besonders wichtig – z.B. bei der CO2-Reduktion? Dabei geht es nicht immer nur darum, eine kaputte Maschine zu ersetzen. „Wir bei 3K finden es wichtig, über den Tellerrand zu schauen“, sagt Liebi. Das bedeutet: Erst einmal den Ist-Zustand zu erfassen – also zu klären, welche Technik schon vorhanden ist und ob sie weiterverwendet werden kann. Gibt es vielleicht schon eine Solaranlage? Dann sollte man das neue System so planen, dass es dazu passt und möglichst viel Energie spart. „Wir raten unseren Kunden immer dazu, auch langfristig zu denken“, so Liebi weiter. Denn wer über einen Zeitraum von 15 Jahren rechnet, erkennt schnell: Hochwertige Anlagen lohnen sich. Sie verbrauchen weniger Strom, benötigen weniger Wartung und machen sich durch Einsparungen bezahlt. Außerdem lassen sich modulare oder skalierbare Systeme gut erweitern, wenn sich die Produktion oder der Bedarf im Unternehmen ändern: Idealerweise werden für Kältemaschinen oder Wärmepumpen die Hydrauliknetze so ausgebaut, dass zusätzliche Anlagen angeschlossen und die Drehzahl der Pumpen angepasst werden können.
