Klimatechnik | Adiabatische Produktionskühlung
Adiabatische Kühlung bei Gerresheimer in Wertheim
Steigende Maschinenleistungen erhöhten die Wärmelast in der Produktionshalle der Gerresheimer Wertheim GmbH deutlich. Colt erweiterte das vorhandene ColtAir-Lüftungssystem um sechs CoolStream-S-Geräte, die gekühlte Außenluft zuführen und die Hallentemperatur um 8 °C oder mehr senken können.
Steigende Wärmelasten in der Pharma- und Healthcare-Produktion
Die Gerresheimer Wertheim GmbH fertigt in Wertheim Spezialprodukte für die Pharma- und Healthcare-Industrie. Durch den wiederholten Ausbau der Produktionsstätten und leistungsfähigere Maschinen nahm die innerhalb der Halle entstehende Wärme erheblich zu. Die dokumentierte Wärmelast stieg von ursprünglich 150 kW auf 700 kW.
Hohe Raumtemperaturen können sowohl die Arbeitsbedingungen der Beschäftigten als auch den Betrieb temperaturempfindlicher Maschinen beeinträchtigen. Für Gerresheimer bestand die Aufgabe deshalb darin, die produktionsbedingte Wärme zuverlässig abzuführen und die Halle kontinuierlich mit Frischluft zu versorgen.
Colt betreut den Standort bereits seit 1982. Im Jahr 2001 wurde zunächst das modulare und dezentral aufgebaute Lüftungssystem ColtAir installiert. Sechs Module führen konditionierte Außenluft in die Produktionsbereiche und transportieren verbrauchte, erwärmte Raumluft nach außen.
Mit der weiter steigenden Maschinenleistung reichte der reine Luftaustausch allein jedoch nicht mehr aus. Colt ergänzte die vorhandene Anlage deshalb um eine adiabatische Kühlung. Nach einem einwöchigen Testbetrieb im Jahr 2013 wurden die sechs ColtAir-Module mit jeweils einem CoolStream-S-Gerät nachgerüstet. Dadurch konnte die bestehende Lüftungsstruktur weiterverwendet und um eine zuschaltbare Kühlfunktion erweitert werden.
Case History
Projekt: Gerresheimer Wertheim GmbH
Ort: Wertheim, Deutschland
Gebäudetyp: Produktionshalle
Anforderungsprofil: Reduzierung produktionsbedingter Wärme und ganzjährige Hallenlüftung
Lösung: Nachrüstung des vorhandenen dezentralen Lüftungssystems mit adiabatischer Kühlung
Produkt: CoolStream
CoolStream S kühlt die Außenluft durch Wasserverdunstung
Der CoolStream S arbeitet nach dem Prinzip der adiabatischen Verdunstungskühlung. Dabei strömt warme Außenluft an einem befeuchteten Kühlmedium vorbei. Ein Teil des Wassers verdunstet und entzieht der Luft die dafür benötigte Wärme. Die Temperatur des Luftstroms sinkt, bevor die aufbereitete Außenluft in die Produktionshalle gelangt.
Die Kühlwirkung hängt von den Außenbedingungen ab. Je wärmer und trockener die angesaugte Luft ist, desto mehr Wasser kann sie aufnehmen und desto größer fällt die Temperaturabsenkung aus. Unter den für das Projekt beschriebenen Bedingungen ließ sich die Hallentemperatur um 8 °C oder mehr reduzieren.
Anders als eine Umluftkühlung führt das System der Halle kontinuierlich Außenluft zu. Damit verbindet die Anlage die Temperatursenkung mit einem stetigen Luftwechsel. Die erwärmte und verbrauchte Raumluft wird über die bestehenden ColtAir-Komponenten nach außen abgeführt.
Die adiabatische Kühlfunktion lässt sich abhängig von der Außentemperatur und dem tatsächlichen Kühlbedarf zuschalten. Die Lüftung bleibt dagegen ganzjährig verfügbar. So kann die Anlage außerhalb warmer Perioden als reines Zu- und Abluftsystem betrieben werden, ohne unnötig Wasser für die Verdunstungskühlung einzusetzen.
Nachrüstung im Bestand
Sechs CoolStream-Geräte ergänzen ColtAir
Die bestehende ColtAir-Anlage bestand aus sechs dezentralen Lüftungsmodulen. Nach dem erfolgreichen Test wurden alle Module um CoolStream-S-Geräte erweitert. Dadurch blieb die vorhandene Luftführung erhalten, während eine zusätzliche Kühlstufe hinzukam.
Die dezentrale Anordnung ermöglicht es, Frischluft an mehreren Stellen in die Produktionshalle einzubringen. Wärme wird dadurch nicht nur an einem zentralen Punkt behandelt. Die gekühlte Außenluft kann gezielt in die belasteten Hallenbereiche gelangen, während erwärmte Raumluft kontrolliert abgeführt wird.
Adiabatische Kühlung verbessert das Hallenklima bei geringem Energieeinsatz
Für Produktionshallen mit hohen inneren Wärmelasten ist nicht allein die maximale Kälteleistung entscheidend. Ebenso wichtig sind die Verteilung der Zuluft, der kontinuierliche Luftwechsel und die Möglichkeit, die Kühlung an den tatsächlichen Bedarf anzupassen.
Bei Gerresheimer verbindet das nachgerüstete System diese Anforderungen. Die sechs ColtAir-Module sorgen für die dezentrale Luftführung. CoolStream S senkt bei warmen Außenbedingungen die Temperatur der zugeführten Luft. Da die Kühlung nur bei Bedarf aktiviert wird, kann die Anlage außerhalb der warmen Jahreszeit mit reduziertem Ressourcenverbrauch weiterlüften.
Die Verdunstungskühlung benötigt für die eigentliche Temperaturabsenkung kein konventionelles Kältemittel. Eingesetzt werden Wasser sowie elektrische Energie für Ventilatoren, Pumpen und Steuerung. Dadurch bleiben Aufbau und Wartungsanforderungen im Vergleich zu einer klassischen Kompressionskälteanlage überschaubar. Nach den Projektangaben können die laufenden Kosten deutlich unter denen einer konventionellen Klimatisierung liegen.
Die Nachrüstung zeigt außerdem, dass steigende Wärmelasten nicht grundsätzlich den vollständigen Austausch einer vorhandenen Lüftungsanlage erfordern. Entscheidend ist, ob bestehende Geräte, Luftwege und Tragstrukturen technisch mit der zusätzlichen Kühlung kombiniert werden können.
Am Standort Wertheim wurde die vorhandene ColtAir-Lösung gezielt weiterentwickelt. Das Ergebnis ist ein ganzjährig nutzbares Lüftungssystem, das im Sommer 100 Prozent frische, adiabatisch gekühlte Außenluft bereitstellt und damit die Auswirkungen der gestiegenen Maschinenleistung auf das Raumklima reduziert.
FAQ
Wie funktioniert die adiabatische Kühlung bei Gerresheimer?
Warme Außenluft wird durch ein befeuchtetes Kühlmedium geführt. Ein Teil des Wassers verdunstet und nimmt dabei Wärme aus der Luft auf. Dadurch sinkt die Temperatur des Luftstroms. Die gekühlte und frische Außenluft wird anschließend über die ColtAir-Module in die Produktionshalle eingebracht. Erwärmte oder verbrauchte Raumluft verlässt das Gebäude über die vorhandene Abluftführung. Die Kühlfunktion wird nur dann zugeschaltet, wenn die äußeren und inneren Temperaturbedingungen dies erfordern.
Welche Temperaturabsenkung erreicht der CoolStream S?
Nach den Projektdaten kann die Temperatur in der Produktionshalle um 8 °C oder mehr reduziert werden. Die tatsächlich erreichbare Abkühlung ist von den jeweiligen Außenbedingungen abhängig. Adiabatische Systeme arbeiten besonders wirksam bei warmer und trockener Luft. Steigt die relative Außenluftfeuchtigkeit, kann weniger Wasser verdunsten und die mögliche Temperaturdifferenz fällt geringer aus. Deshalb wird die Kühlleistung nicht als unter allen Bedingungen konstanter Wert betrachtet.
Liefert CoolStream S Frischluft oder Umluft?
CoolStream S versorgt die Produktionshalle mit 100 Prozent frischer Außenluft. Diese wird angesaugt, adiabatisch gekühlt und anschließend in das Gebäude eingebracht. Das unterscheidet das System von einer reinen Umluftkühlung, bei der vorhandene Raumluft wiederholt behandelt wird. Die kontinuierliche Außenluftzufuhr unterstützt sowohl die Temperatursenkung als auch den Luftaustausch in der Halle.
Wann eignet sich adiabatische Kühlung für Produktionshallen?
Das Verfahren eignet sich besonders für große Hallen mit hohen inneren Wärmelasten und einem kontinuierlichen Bedarf an Außenluft. Gute Bedingungen bestehen bei warmem und vergleichsweise trockenem Außenklima. Vor einer Umsetzung müssen die erforderliche Luftmenge, die Feuchtebedingungen, die Wärmequellen und die vorhandenen Zu- und Abluftwege geprüft werden. Auch die Wasserqualität, Hygieneanforderungen und regelmäßige Wartung sind Bestandteil der Anlagenplanung.
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