Lagerung wertvoller Gewürze
Kühlen, Heizen und Entfeuchten
Klimageräte finden heute nicht mehr ausschließlich zum Kühlen und Heizen von Räumen, in denen sich Personen aufhalten, Verwendung. Über diesen herkömmlichen Einsatzbereich hinaus wird moderne Klimatechnik auch zum geregelten und energieschonenden Entfeuchten eingesetzt. Somit kommen Klimageräte, neben der üblichen Komfortanwendung, auch immer mehr in der Industrie und in Produktionsbetrieben zum Einsatz.
Das mittelständische Familienunternehmen Van Hees ist seit mehr als 60 Jahren auf dem nationalen und internationalen Markt erfolgreich tätig. Ein großer Teil der Produktion und Entwicklung von Gütezusätzen, Gewürzen, Gewürzmischungen, Kräutern, Marinaden, Emulsionen und Aromen findet im Van Hees-Werk Sarl Technopôle de Forbach Sud in Frankreich statt. Zu den Kunden des Unternehmens zählt vor allem das fleischverarbeitende Handwerk.
Das Unternehmen Van Hees arbeitet beständig an der Weiterentwicklung seiner Fleischerzeugnisse und an der Verbesserung der Herstellungsprozesse. Dazu gehört selbstverständlich auch der umwelt- und ressourcenschonende Umgang mit der aufzuwendenden Energie.
In den Produktionsanlagen in Forbach (Moselle) werden Gewürzmischungen für die ganze Welt hergestellt, abgepackt und gelagert. Damit nur Spitzenqualität das Werk verlässt, ist die Lagerung der wertvollen Gewürze unter optimalen Bedingungen unumgänglich. Um die einwandfreie Qualität der gelagerten Waren zu sichern, muss die relative Luftfeuchtigkeit kontinuierlich 50 % betragen. Die vertretbaren Schwankungen im Produktions- und Lagerbereich liegen hier gerademal bei +/-10 %. An die Regelungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Entfeuchtungssystems werden demnach hohe Anforderungen gestellt.
Bestandsaufnahme
Um das Investitionsvolumen zur Modernisierung der Anlagentechnik so gering wie möglich zu halten, sollte möglichst viel der funktionstüchtigen Bestandsanlage verwendet werden. Daher erfolgte im ersten Schritt, also noch vor der Planung der Anlagentechnik, eine Bestandsaufnahme. Hierbei wurde festgestellt, dass die Wärmerückgewinnungseinheit mit Kreuzstromwärmetauscher eine ausreichende Rückgewinnungsleistung hat, sodass ein Austausch gegen ein Neugerät nicht unbedingt notwendig ist. Außerdem darf das Luftleitungssystem für Zu- und Abluft, inklusive der dazu passenden Filterkammern, seinen Dienst weiterhin verrichten und bleibt bestehen.
Unbedingt auszutauschen war jedoch ein 80 kW-Elektroheizregister. Bisher diente dieses dazu, die Zuluft elektrisch aufzuheizen und somit die relative Luftfeuchtigkeit auf den gewünschten Wert zu senken. Da der Wirkungsgrad eines Elektroheizregisters sehr schlecht ist, waren der Energieaufwand und damit die Betriebskosten sehr hoch. Weiterhin kann ein Heizregister der Luft kein Wasser entziehen, wodurch ein tatsächliches Entfeuchten der Zuluft nicht stattgefunden hat. Außerdem wurden durch diese Art der Luftbehandlung die Räume stark überhitzt, was zu erschwerten Arbeits- bzw. Lagerbedingungen führte.
Planung
Um die Produktions- und Lagersituation zu verbessern und den Energieverbrauch weitestgehend zu senken, wurde die Küstermann GmbH aus Wiesbaden mit der Planung einer Luftentfeuchtungsanlage beauftragt. Das Unternehmen Küstermann Kälte- und Klimatechnik GmbH ist seit mehr als 28 Jahren erfolgreich am Klimamarkt vertreten. Außerdem ist es mit seinen ca. 40 Mitarbeitern ein leistungsstarker und erfahrener Partner für dieses Projekt. Zusammen mit dem Hause Swegon (www.swegon.de) wurde ein Konzept entwickelt, dass sowohl die Anlagentechnik sinnvoll modernisiert, als auch funktionierende Komponenten aus dem Bestand mit in die Systemtechnik einbezieht, um ein günstiges Investitionsvolumen zu erreichen.
Umsetzung
Die Umsetzung der Planung fand Anfang 2014 statt. Zuerst wurde der bestehende Zuluftlüfter aus dem Luftleitungsnetz ausgebaut und durch ein Swegon-Lüftungsgerät ersetzt. Das „Gold SD 80“-Lüftungsgerät wurde an das Leitungssystem der Zuluft angeschlossen und versorgt den Produktions- und Lagerbereich mit 29.000 m³/h Außenluft. Die Zuluft und auch die Abluft werden über den bestehenden Kreuzstromwärmetauscher geführt. Die bestehende Abluftanlage bleibt unverändert in Betrieb und brauchte nicht modernisiert zu werden. Das neue Lüftungsgerät für die Zuluft wird über einen Schaltkontakt durch das bestehende alte Abluftgerät ein- und ausgeschaltet. Somit ist ein paralleler Betrieb der beiden Lüftungsgeräte gewährleistet.
Anschließend entfeuchten 5-stufige Direktverdampferwärmetauscher (DX= Direct Expansion) mit einer gesamten Nennkühlleistung von 125 kW die Zuluft. Hierfür werden, je nach Leistungsbedarf, die mehrstufigen Wärmetauscher im Kühlbetrieb unter die Taupunkttemperatur der Zuluft gebracht und entziehen der Luft die enthaltene Feuchtigkeit. Die Leistungsregelung der Wärmetauscher und die Freigabe der fünf Stufen erfolgt mittels eines 0…10V DC-Signals des „Swegon IQLogic“-Reglers in Abhängigkeit der im Zuluftkanal gemessenen Feuchtigkeit.
Damit die Zulufttemperatur nicht zu weit absinkt, sind zwei weitere DX-Wärmetauscher der Entfeuchtungsstrecke nachgeschaltet. Die beiden Wärmetauscher, mit einer gesamten Nennheizleistung von 56 kW, erwärmen bei Bedarf die Zuluft auf 21 °C. Sobald im Winter die Außenluft trocken genug ist und nicht mehr entfeuchtet werden muss, hat der Betreiber die Möglichkeit, auch die fünf Kühlleistungsstufen in einen vorrangigen Heizbetrieb umzuschalten. Hierdurch steht dem Betreiber eine Nennheizleistung von insgesamt 196 kW zur Verfügung. Somit wird der gesamte Produktions- und Lagerbereich im Winter kostengünstig durch Fujitsu-Klimawärmepumpen beheizt.
Effiziente Alternative in der Hinterhand
Bei der Anlagenplanung stand noch eine weitere Systemtechnik im Raum. Das Entfeuchten mit einem sogenannten VRF 3-Leiter-System. Solche VRF-Systeme mit drei Rohrleitungen und Verteilereinheiten haben den großen Vorteil, dass mit nur einem Kältekreislauf gleichzeitig geheizt und gekühlt werden kann. So können manche der angeschlossenen Wärmetauscher im Kühl- (z.B. die ersten fünf Wärmetauscher für den Entfeuchtungsprozess) und andere im Heizbetrieb (z.B. die zwei nachgeschalteten Wärmetauscher zur Nacherhitzung) betrieben werden. Die Wärmetauscher im Heizbetrieb liefern den flüssigen Kältemittelanteil für den Verdampfungsprozess der Wärmetauscher im Kühl-/Entfeuchtungsbetrieb.
Aufgrund des hohen Bedarfs an Ausfallsicherheit hat sich der Betreiber jedoch für komplett autark arbeitende Singlesplit-Systeme entschieden. Für den unwahrscheinlichen Fall eines Totalausfalls eines der Systeme bleiben die anderen Anlagen nach wie vor einsatzbereit.
Bei diesem Projekt zeigt sich wieder, wie wichtig es ist, dass richtige System für die individuellen Bedürfnisse des Betreibers zu liefern. Dies geht nur durch eine gute Zusammenarbeit sämtlicher Beteiligten und mit einer umfassenden Kommunikation vor, während und auch nach der Planungs- bzw. Bauphase.
Resümee nach dem ersten Betriebsjahr
Die Aufgabenstellung des Betreibers der Anlage wurde umfänglich erfüllt. Ein großer Teil des bestehenden Lüftungssystems konnte weiter verwendet werden. Die Gesamtinvestition für die Modernisierung der Anlage belief sich hierbei gerade mal auf ca. 75.000 Euro. Der Lager- und Produktionsbereich kann jetzt mit nur einer Anlagentechnik gekühlt, beheizt und tatsächlich entfeuchtet werden.
Laut Betreiber konnten die Betriebskosten gegenüber der Altanlage um knapp 70 % reduziert werden. Die geforderten Toleranzen der relativen Luftfeuchtigkeit von +/-10 % sind sichergestellt und werden gegenwärtig sogar in einem Bereich von +/-5 % gehalten. Der Betreiber wie auch der Anlagenbauer sind mit dem erreichten Ergebnis mehr als zufrieden.
