NH₃ Container-Lösung zur nachhaltigen Kälteerzeugung

„Rasierklingen von höchster Präzision“, dafür steht das Rasierklingenwerk, das in der südthüringischen Kleinstadt Eisfeld 1920 gegründet wurde. Seit 2014 gehört das Werk zu Harry’s Inc., einem disruptiven Grooming-Start-up aus New York. Durch den Zusammenschluss von New Economy und Old Economy, werden auch zwei Welten miteinander verbunden: renommierte deutsche Ingenieurskunst und innovatives amerikanisches Design. So revolutioniert das „hundertjährige Start-up“ den Markt für Rasier- und Pflegeprodukte. Das Unternehmen zählt mit rund 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zu den größten Arbeitgebern in der Region.

Im Zuge der Investition in den Kapazitätsausbau der Klingenproduktion wurde für die notwendige Kühlung ein zukunftsfähiges, nachhaltiges sowie energieeffizientes Kältesystem gesucht. In Eisfeld hat man sich für die Konzeption und Realisierung der Kältetechnik erneut für die KKN Kälte-Klima-Netzwerk GmbH als Servicepartner entschieden. Die Unternehmensgruppe ist ein Verbund von Fachfirmen. So profitiert Harry‘s von einem umfangreichen Servicenetz an qualifizierten Kältetechnikern, die mit einem ganzheitlichen Ansatz den gesamten Lebenszyklus der Anlagen begleiten können.

Die KKN Kälte-Klima-Netzwerk GmbH hat sich unter anderem auf Anlagenentwicklungen und Lösungen unter Verwendung von natürlichen Kältemitteln spezialisiert. Das neue Konzept einer individuellen Containerlösung konnte den Kunden sowohl in ökologischer und ökonomischer Hinsicht als auch bei der Umsetzung spezieller Her­ausforderungen und Besonderheiten am Aufstellungsort überzeugen. Gemeinsam mit dem Auftraggeber wurde zur Gefährdungsbeurteilung ein Sicherheitskonzept entwickelt, welches durch die zuständigen Fachstellen und Behörden bestätigt und abgenommen wurde. Die Anlage sorgt bereits seit 2020 im störungsfreien Betrieb für zuverlässige und nachhaltige Kühlung von Produktionsanlagen im Unternehmen.

Vorteile der Container-Lösung

Durch die platzsparende, kompakte Konstruktion und die Platzierung des Kälte-Containers auf dem Dach eines Produktionsgebäudes konnte auf einen gesonderten Maschinenraum im Gebäude selbst verzichtet werden. Aufgrund der Toxizität von NH₃, der gebäudetechnischen Komplexität am Standort und den damit einhergehenden notwendigen Sicherheitseinrichtungen bietet das entwickelte Container-Konzept erhebliche Vorteile. Auf Basis der Planung und Auslegung von KKN konnte Fischer Kälte-Klima in dem rund zwölf Tonnen schweren [CF] System Container die Komponenten sowie alle relevanten Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise die Gaswarnanlage oder die Ammoniaküberwachung im Solekreislauf über eine ph-Messwertsonde von HB Products, bereits werksseitig integrieren.

Das sicherheitstechnische Konzept basiert auf dem Einsatz eines ATEX-Gaswarngerätes im Container. Dieses setzt im Falle eines Gas­alarms die explosionsgeschützten Abluftventilatoren des Containers in Betrieb und schaltet den gesamten Container mit allen installierten Komponenten stromlos. Durch dieses Sicherheitskonzept konnte auf den weiteren Einsatz von kostenintensiven ATEX-Komponenten verzichtet werden. Ferner sind im System NH₃-Gas-Warnsensoren enthalten. Detektieren diese einen Kältemittel-Austritt erfolgt eine akustische und visuelle Alarmierung. Zudem sind im Container der NH₃-Bereich und der Bereich des Schaltschranks und der Hydraulik luftdicht getrennt.

Die Containerbauweise bietet zudem ein weiteres Plus an Sicherheit und vermeidet Störfaktoren durch den Schutz vor Fremdzugriffen sowie Witterungs- und Umwelteinflüssen. Durch die Ausführung in der ortsveränderlichen Container-Bauweise ist das System darüber hinaus extrem flexibel, was eventuelle spätere Erweiterungen bzw. Anpassungen an den Produktionsanlagen oder Gebäuden ermöglicht.

Die Konzeption eines geschlossenen Systems mit kompletter Innen-Verrohrung als Flüssigkeitskühlsatz und den außerhalb des Containers lediglich noch notwendigen Sekundärkreisverrohrungen bietet auch klare Montagevorteile. Für diese Anlage wurde ein spezielles Solenetz von KKN geplant und realisiert. Das entwickelte Container-Konzept wurde als Flüssigkeitskühlsatz ausgeführt. In dem System mit zwei baugleichen Kältekreisen kommen jeweils zwei offene Bitzer Hubkolbenverdichter zum Einsatz, welche aus einer speziell für NH₃ optimierten Modellreihe entwickelt wurden.

Durch die Verwendung von NH₃ als Kältemittel konnte eine Lösung realisiert werden, die auch höchsten ökologischen Anforderungen gerecht wird, da es weder die Ozonschicht schädigt (ODP=0) noch zum Treibhauseffekt beiträgt (GWP=0) und über eine hohe spezifische Kälteleistung verfügt. Zudem wurde ein hocheffizienter Güntner Freikühler in der Anlage eingesetzt. Die komplette Regelung des Kältesystems und der Pumpenstation erfolgt über eine individuell für das Projekt realisierte Simatic S7 Steuerung.

Fazit

Das Projekt zeigt, dass die Kälteerzeugung mit dem natürlichen Kältemittel NH₃ als Container-Lösung gerade für industrielle Anwendungen im mittleren Leistungsbereich eine hervorragende Alternative zum Einsatz fluorierter Kältemittel darstellt.

Durch die partnerschaftliche und vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen Harry´s Feintechnik GmbH Eisfeld, Fischer Kälte-Klima und KKN Kälte-Klima-Netzwerk konnte ein sicheres, effizientes und leistungsfähiges System für nachhaltige Prozesskühlung von Fertigungsmaschinen erfolgreich und termingerecht realisiert werden.