Prozesskühlung in der Industrie

Prozesskühlung in der Industrie

Der Oberbegriff Kältetechnik umfasst die gesamte Technologie zur Versorgung einzelner abgegrenzter Bereiche mit künstlicher Kälte. Kältetechnik wird jedoch nicht ausschließlich zum Kühlen von Lagerräumen verwendet. Ein ebenso viel genutzter wie vielgefragter Anwendungsbereich ist die Prozesskühlung. Als Prozesskälte dient sie der Aufrechterhaltung eines notwendigen Temperaturniveaus, das für chemische Reaktionen in Prozessen erforderlich ist.

Die Themen im Überblick

Prozesskälte wird in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt; von der Lebensmittellagerung über das Kühlen von Maschinen und Anlagen bis hin zu Lagerräumen und Lagerhallen. Prozesskälte wird auf der Basis von Luft beziehungsweise Wasser oder mit einer Kälteanlage erzeugt. Auf der Grundlage von Wasser wird Prozesskälte in der Regel von einem Kaltwassersatz generiert. Andere Bezeichnungen sind Chiller oder Wasserkühlsatz. Über einen Kühlkreis wird die Flüssigkeit Wasser auf eine vorgegebene Temperatur herunter gekühlt. Mit dieser Kühltemperatur lässt sich beispielsweise eine großflächige Lagerhalle kühlen. Das Wasser kann im Bedarfsfall mit Zusätzen angereichert werden, die den Gefrierpunkt noch weiter absenken. Die Bandbreite an gewünschten Temperaturen reicht von zweistelligen Plus- bis zu dreistelligen Minusgraden. Im Bedarfsfall werden mehrere Kühlmittelkreisläufe mit unterschiedlichen Kühlmitteln eingesetzt, um die jeweils gewünschte Prozesskälte bereitzustellen.

Aufbau und Funktionsweise von Prozesskälte

Die Kältetechnik für die Prozesskälte in der Industrie besteht aus den vier Hauptkomponenten Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger sowie Expansionsventil.

An dem Wärmeübertrager als Verdampfer treffen erwärmtes Wasser aus dem angeschlossenen Kühlkreislauf und Kältemittel aufeinander, ohne dass sie sich vermischen. Die vorhandene Wärme wird lediglich von dem höheren zum niedrigeren Temperaturniveau übertragen. Dadurch kühlt sich die Kühlflüssigkeit ab.

Kältemittel als Übertragungsmedium

Das Kältemittel seinerseits nimmt zeitgleich die thermische Energie auf und verdampft. In einem gasförmigen Aggregatzustand strömt es weiter zum Verdichter. Der erhöht gleichzeitig mit dem Druck auch die Temperatur. Wenn der heiße Kältemitteldampf aus dem Verdichter austritt, dann strömt er hin zum Verflüssiger. Der hat die Funktion eines zweiten Wärmeübertragers, indem er die Energie des Kältemitteldampfes auf ein weiteres System überträgt, zum Beispiel auf die Umgebungsluft. Das Kältemittel absorbiert Wärme und strömt anschließend zum Entspannungs- respektive Expansionsventil. Das Kältemittel dehnt sich hier unmittelbar aus und die Temperatur nimmt ihren Ausgangszustand wieder ein. Nach dem Übergang in den flüssigen Aggregatzustand beginnt dieser Prozess von vorn.

Grundlage ist der Carnot-Kreisprozess

Ihren Ursprung hat diese Prozess- respektive Industriekühlung in dem Carnot-Kreisprozess als einer Erfindung aus den 1820er-Jahren, benannt nach dem französischen Physiker und Ingenieur Nicolas Léonard Sadi Carnot.

Anwendungs- und Einsatzbereiche von Prozess- und Industriekühlung

In der heutigen Zeit muss in allen Leistungsbereichen von Industrie und Gewerbe rund um die Uhr und ohne jede Unterbrechung gekühlt werden. Das Spektrum reicht von der überschaubaren Kleinanlage mit nur wenigen kW Kühlleistung bis hin zur Prozesskälte für die Industrie mit einer ständigen Kühlleistung von mehreren Hundert KW Kühlleistung.

Kaltwassersatz an Bedarf anpassen

Für das Einfamilienhaus oder für Büro, Labor oder Gewerbe ist ein handelsüblicher Kaltwassersatz oder ein Klima-Splitgerät ausreichend. In der Industrie mit ihren zahlreichen Branchen kommen zur Kühlung von Gebäuden und Hochhäusern, von Lager-, Produktions- und Werkhallen große, sogenannte XXL-Kaltwassersätze und Industrie Klimaanlagen zum Einsatz. Gängige Beispiele sind große Lüftungsanlagen zur Klimatisierung von Bürokomplexen, von Krankenhäusern und Einkaufscentern bis hin zum Serverraum der Firmen-EDV. In der Industrie wird Kaltwasser zur Maschinenkühlung oder zur Prozesskühlung benötigt, und im Lebensmittelbereich zur Kühlung von Fleisch-, Wurst- sowie Teigwaren.

Kurz gesagt: Der Kaltwassersatz kommt überall zum Einsatz, wo Wasser oder ähnliche Flüssigkeiten zum Kühlen von Produkten, Maschinen, Formen oder ähnlichem benötigt wird.

Planung & Bau, Wartung und Pflege von Prozesskälte

Grundlage für die Berechnung eines Prozesskühlers ist die Kühllastberechnung nach VDI 2078. VDI steht für den Verein Deutscher Ingenieure als ein technisch-wirtschaftlicher Verein mit Sitz in Düsseldorf. Eine bedarfsorientierte und auch individuelle Planung des Prozesskühlers hat maßgeblichen Einfluss auf den effizienten sowie energiesparenden Betrieb der Industriekühlung.

Zu den Kernwerten für Planung und Bau gehören:

  • Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen mit Verdampfungs- und Vorlauftemperatur
  • thermischen Lasten wie zum Beispiel die elektrische Anschlussleitung
  • Feuchtelasten beispielsweise verursacht durch Stoffströme und Personen
  • Gleichzeitigkeit von Kühl- und von Feuchtelast
  • vertretbare respektive zulässige Häufigkeit von Temperaturüberschreitungen
  • generelle Genauigkeit der Regelung des Prozesskühlers als solchem

Als nächstes folgt die Integration des Prozesskühlers in die zukünftige oder bestehende Gebäudearchitektur. Voraussetzung für die Inbetriebnahme sind Dokumente wie:

  • Betriebsanleitung des Anlagenherstellers
  • Fachunternehmererklärung inklusive aller Prüfnachweise
  • Konformitätserklärung gemäß der internationalen Norm ISO/IEC 17000

Damit die Prozesskälte während der gesamten Nutzungsdauer sicher und zuverlässig läuft, sind in regelmäßigen Abständen Wartung und Inspektion unverzichtbar. Details dazu enthält die Anlagendokumentation. Oberste Priorität hat eine in der Regel einmal jährliche Dichtheitsprüfung. Darüber hinaus sollte der Prozesskühler in regelmäßigem Abstand ein- oder zweiwöchig gesichtet und geprüft werden. Das geschieht ausschließlich durch geschultes Personal. Es erkennt auf Anhieb offenkundige Beschädigungen, die Einhaltung von Sollwerten der Kälteanlage sowie jegliche Fehler und sonstige Probleme.

Prozesskälte mieten

Prozesskälte mieten, sprich das zeitlich begrenzte Benutzen eines mobilen Prozesskühlers, möchten meistens Unternehmen die mit dem Ausfall der installierten Prozesskühlung konfrontiert sind. Das Problem ist in der Regel groß: Die Produktion steht still beziehungsweise Lagerware verdirbt. Hier wie da ist der wirtschaftliche Schaden groß. Je kürzer der Zeitraum zwischen Ausfall und Reaktivierung des eigenen Prozesskühlers ist, umso niedriger bleibt der Schaden.

Mietkälte als Lösung

Die Lösung ist ein mobiler Prozesskühler, der mit leistungsstarken Pumpen auf einem Maschinenrahmen verrohrt und fest installiert ist. Die sogennante Mietkälte erspart Bestellzeiten und Lieferzeiten. Die Pumpen müssen lediglich noch auf die spezifischen Anforderungen des Mietkunden hin nachjustiert werden.

Doch Mietkälte ist nicht unbedingt eine Notlösung, sie kann durchaus auch eine Dauerlösung sein. Zum Prozesskälte mieten gehört in den meisten Fällen ein Wartungsservice als Rundum-sorglos-Paket. Der Mieter braucht sich buchstäblich um Nichts zu kümmern. Der Vermieter ist in der Verpflichtung und Verantwortung, dass die Prozesskälte 24h/365 problemlos funktioniert. Wer von beiden auf seine Kosten welche Risiken versichert, sollte untereinander abgestimmt werden. Entscheidend ist, dass der Prozesskühler als Mietobjekt durchgängig versichert ist.

Prozesskühlung kaufen

Die Prozesskühlung zu kaufen ist für langfristigen Prozesskälte-Bedarf eine wirtschaftliche Alternative zum Prozesskälte mieten. Ein Prozesskühler kann, so wie anderweitiges Firmenvermögen auch, sowohl neu als gebraucht gekauft werden. Um für die jeweilige Anwendung die passende Prozesskälte auszuwählen, sollten das angeschlossene Kaltwassersystem im Vorfeld berücksichtigt und die Betriebsbedingungen definiert werden.

Daraus ergeben sich solche Notwendigkeiten wie:

  • der Einsatz wahlweise von Pumpe oder von Pufferspeicher
  • die Definition der optimalen Maschinenausstattung

Die Prozesskühlung kaufen oder mieten ist vielfach auch eine finanzielle Frage. Wenn die Prozesskälte gekauft und so zum Bilanzvermögen des Käufers wird, dann ist der zusätzliche Abschluss eines Wartungs- und Reparaturvertrages unerlässlich. Darüber hinaus gehört zum Prozesskühlung kaufen auch ein umfänglicher Versicherungsschutz.

Vergleichbar mit dem anderweitigen Kauf von Gebrauchtgeräten ist auch das secondhand Prozesskühlung kaufen risikobehaftet. Im Gegensatz zum Neugerät mit der dazugehörigen Herstellergarantie ist für eine gebrauchte Prozesskühlung die Garantieleistung deutlich reduziert. Da jede der Prozesskühlungen reibungs- und lückenlos arbeiten muss, sollte das Risiko alt gegen neu abgewogen werden.

Vorteile und Nachteile unterschiedlicher Anlagen

Jeder Hersteller bietet für seine Modelle der Prozesskühlung ganz spezifische Vorteile. Aus der speziellen Bauweise des einzelnen industriellen Prozesskühlers ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen kann die Kältemittelfüllmenge vergleichsweise gering sein. Installation, Wartung und Reparatur werden dadurch erleichtert, dass die Montage auch durch den Anlagemechaniker für Heizung und Klimatechnik zulässig ist. Möglich wird das durch eine weitgehende Vormontage der Module und Komponenten.

Punkte, die Sie bei Ihrer Entscheidung beachten sollten:

  • Wenn eine Prozesskühlung mit Direktverdampfung aufgrund des langen Leitungsweges nicht möglich ist, dann ist der industrielle Prozesskühler die richtige Lösung. Das zwischengeschaltete Kaltwassernetz überbrückt auch größere bis große Entfernungen
  • Ein Nachteil für die Prozesskühlung mit Kaltwassersatz ist der relativ hohe Platzbedarf. Diese Form der Prozesskälte stößt bei Alt- oder bei Bestandsimmobilien, gerade in städtischen Lagen, schnell an ihre Grenzen
  • Ein wichtiges Kriterium ist die Abtauzeit der Prozesskühlung. Gewünscht und notwendig sind eine möglichst kurze Abtauzeit sowie die schnelle Rückkehr in den Normalbetrieb

Top Tipps zu Prozesskälte und Prozesskühlung

Mit diesen Tipps können Sie als Käufer oder Investor einer Prozesslösung nichts falsch machen; umgekehrt gesagt machen Sie alles richtig.

  1. Frühzeitiges Einbeziehen eines Kältefachmanns schon ab der ersten Planung
  2. Bei Auswahl von Marke, Modell und Variante nicht auf den Euro achten
  3. Regelmäßige Koordination sowie Qualitätsüberwachung aller Tätigkeiten rund um die Installation
  4. Sorgfältige Auswahl der Standard-Prozesskühlung
  5. Dokumentation der gesamten Installation nebst Inbetriebnahme
  6. Abschluss eines Wartungsvertrages
  7. Abschluss notwendiger Versicherungen

Bei Abnahme der installierten Prozesslösung geht die Verantwortung gemäß der Betriebssicherheitsverordnung BetrSichV auf den Eigentümer als Arbeitgeber über. Ungeachtet dessen können Sie als Bauherr oder Auftraggeber davon ausgehen, dass dem Kältefachmann als Auftragnehmer alle gesetzlichen Rahmenbedingungen geläufig sind. Zu denen gehören die Druckgeräte-Richtlinie, F-Gas-Verordnung sowie normative Anforderungen wie die DIN EN 378.

Kosten und Preise zu Industriekühlung und Prozesskälte

Jede Prozess- beziehungsweise Industriekühlung ist eine maßgeschneiderte Lösung. Neugeräte werden sowohl verkauft als auch vermietet, der gebrauchte Prozesskühler hingegen üblicherweise verkauft. Kosten und Preis richten sich nach der jeweiligen Leistungsklasse und Ausführung des ausgewählten Modells. Insofern arbeiten Hersteller und Handel nicht mit festen Preisen, sondern eher mit Preisspannen. Der Sockelpreis für den Kauf eines neuen Prozesskühlers liegt im unteren bis mittleren vierstelligen Bereich bei aufsteigender Tendenz.

Ein detaillierter Preis- und Angebotsvergleich ist auf jeden Fall empfehlenswert.

Anhand von konkreten technischen Vorgaben können Sie als Kunde ein genau kalkuliertes Angebot erwarten, und zwar sowohl für die Kauf- als auch für die Mietkälte. Bei der Investition einer Prozesskühlung gilt der kritische Blick nicht nur den einmaligen Anschaffungs-, sondern auch den laufenden Betriebskosten. Der Energieverbrauch ist in der Industriekühlung naturgemäß recht hoch. Der zu kaufende oder zu mietende Prozesskühler sollte sowohl energieeffizient arbeiten als auch mit der generierten Energie eine möglichst hohe Leistung erzielen. Die Leistungszahl Energy Efficiency Ratio, kurz EER zeigt die Relation zwischen erzeugter Kälteleistung und eingesetzter elektrischer Leistung an. Je höher der EER-Wert ist, umso weniger Energie wird verbraucht.

Fazit zur industriellen Prozesskühlung

  • In der Industriekühlung ist, auch für die Betriebssicherheit, eine meistens individuelle Sonderlösung gefragt
  • Die optimale Prozesskühlung ist energieeffizient, gibt eine 99,99-prozentige Fertigungssicherheit und reduziert die Betriebskosten
  • Die jederzeit stabile Temperatur des leistungsstarken industriellen Prozesskühlers gewährleistet die Aufrechterhaltung aller Produktionsabläufe sowie die Sicherstellung sämtlicher Qualitätsstandards
  • Das gleichleibende Temperaturniveau ist auch bei heißen Temperaturen, bei Produktionsspitzen, Wartungsarbeiten und Störungen bis hin zu Ausfällen garantiert
  • In der Prozesskälte für die Industrie wird in die drei Kategorien luftgekühlter, wassergekühlter sowie Split-Prozesskühler unterschieden
  • Die Prozesskühlung kann gekauft, geleast oder gemietet werden, und zwar sowohl neu als auch gebraucht

Zusammenfassend gesagt: Achten Sie wenn es Prozesskälte in der Industrie geht auf Qualität zu angemessenen Preisen. Gern beraten wir Sie unverbindlich und anbieterneutral dazu. Stellen Sie hier mit wenigen Klicks eine Anfrage: