Klimatechnik | Kühlung für Prozesswärme
Adiabatische Kühlung bei Laufenberg in Krefeld
Im Technikum der Laufenberg GmbH entstehen durch Trocknungs- und Veredelungsprozesse hohe Wärmelasten. Colt realisierte mit CoolStream STAR ein adiabates Kühlsystem, das gekühlte Außenluft zuführt und die thermisch belastete Hallenluft verdrängt.
Hohe Wärmelasten im Technikum kontrolliert abführen
Die Laufenberg GmbH entwickelt und produziert in Krefeld silikonisierte Papiere und Folien für unterschiedliche Spezialanwendungen. Im Technikum erprobt das Familienunternehmen neue Produktionsverfahren und Weiterentwicklungen seiner Beschichtungstechnologie. Die eingesetzten Maschinen und Trocknungsprozesse geben dabei erhebliche Wärmemengen an die Hallenluft ab.
Ein im Technikum betriebener Trockner kann nach den Projektdaten auf bis zu 220 Grad Celsius aufgeheizt werden. Die entstehende Prozesswärme belastet sowohl die Beschäftigten als auch Maschinen, elektronische Komponenten und Materialien. Zusätzlich können bei der Verarbeitung Gerüche entstehen, die zwar laut Projektbeschreibung nicht gesundheitsschädlich sind, die wahrgenommene Luftqualität jedoch beeinträchtigen.
Für den Produktionsbereich war deshalb ein Klimakonzept erforderlich, das Wärme und belastete Luft zuverlässig aus dem Aufenthaltsbereich abführt. Gleichzeitig sollte die Lösung energieeffizient arbeiten und auf konventionelle Kältemittel verzichten.
Colt analysierte die räumlichen und betrieblichen Bedingungen im Technikum und stimmte die Kühlung auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Prozesswärme ab. Zum Einsatz kam CoolStream STAR. Das System kühlt Außenluft durch Wasserverdunstung und führt sie dem Hallenbereich als Frischluft zu. In Verbindung mit der Luftführung entsteht ein kontinuierlicher Austausch, der die thermische Belastung am Arbeitsplatz begrenzt.
Case History
Projekt: Klimatisierung des Technikums der Laufenberg GmbH
Ort: Krefeld, Nordrhein-Westfalen, Deutschland
Gebäudetyp: Technikum und industrieller Produktionsbereich
Anforderungsprofil: Abführung hoher Prozesswärmelasten sowie Verbesserung von Temperaturbedingungen und Luftqualität
Lösung: Adiabatische Kühlung mit Frischluftzufuhr und abgestimmter Luftführung
Produkt: CoolStream
CoolStream STAR kühlt Außenluft durch Wasserverdunstung
Die adiabatische Kühlung nutzt einen natürlichen physikalischen Prozess. Außenluft wird mit einem Axialventilator angesaugt und durch ein befeuchtetes Kühlmedium geführt. Ein Teil des Wassers verdunstet. Die dafür erforderliche Verdunstungsenergie wird der durchströmenden Luft als Wärme entzogen, sodass ihre Temperatur sinkt.
Nach den Projektangaben kann die Zuluft bei Außentemperaturen von mehr als 30 Grad Celsius um bis zu 10 Kelvin abgekühlt werden. Die tatsächlich erreichbare Temperaturabsenkung hängt insbesondere von Temperatur und Feuchtegehalt der angesaugten Außenluft ab.
Anders als bei einer konventionellen Kompressionskältemaschine sind für diesen Kühlprozess keine fluorierten Kältemittel erforderlich. Elektrische Energie wird hauptsächlich für Ventilator, Wasserführung und Steuerung benötigt. Die Kühlung wird nur zugeschaltet, wenn die betrieblichen Bedingungen dies erfordern.
Dem Technikum wird während des Kühlbetriebs vollständig frische Außenluft zugeführt. Dadurch übernimmt das System neben der Temperaturabsenkung auch eine Lüftungsfunktion. Wärme und Gerüche werden nicht lediglich innerhalb der Halle umgewälzt, sondern mit der belasteten Abluft aus dem Arbeitsbereich entfernt.
Bei einer Kombination mit Wärmerückgewinnung kann ein CoolStream-System nach den bereitgestellten Informationen ganzjährig für die Außenluftzufuhr genutzt werden. Für das konkrete Projekt wurden jedoch keine Angaben zu einer installierten Wärmerückgewinnung gemacht.
Schichtlüftung im Arbeitsbereich
Kühle Frischluft verdrängt belastete Hallenluft
Die adiabatisch gekühlte Außenluft wird in den unteren Hallenbereich eingebracht. Dort strömt sie in den Aufenthalts- und Arbeitsbereich nach und unterstützt eine gerichtete Schichtlüftung.
Prozesswärme erwärmt die Raumluft, die anschließend in höhere Hallenbereiche aufsteigt. Mit dieser Luftbewegung werden auch freigesetzte Gerüche und weitere betriebliche Lasten aus dem Arbeitsbereich geführt.
Die nachströmende kühlere Frischluft verdrängt die thermisch belastete Luft, anstatt sie mit großen Luftgeschwindigkeiten vollständig zu vermischen. Dadurch können im Aufenthaltsbereich andere Bedingungen entstehen als im oberen, wärmeren Hallenvolumen.
Feuchteregelung sichert den kontrollierten Kühlbetrieb
Beim adiabatischen Kühlprozess nimmt die Luft Feuchtigkeit auf. Deshalb müssen Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit gemeinsam betrachtet werden. Nach den Projektangaben kann die relative Feuchte durch die Verdunstungskühlung um etwa 20 bis 25 Prozentpunkte steigen. Der tatsächliche Anstieg hängt vom Zustand der Außenluft und vom jeweiligen Betriebspunkt ab.
Die CoolStream-Steuerung berücksichtigt Zeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Erreicht die relative Luftfeuchtigkeit einen Grenzwert von 70 Prozent, wird die Kühlfunktion automatisch abgeschaltet. Die Luftförderung und der Wasserkreislauf können dadurch an die aktuellen Bedingungen angepasst werden.
Auch die hygienische Betriebsweise des Wassersystems ist Bestandteil des Anlagenkonzepts. Die Steuerung regelt die Zirkulation und Erneuerung des Wassers, damit das Kühlmedium kontrolliert befeuchtet wird. Regelmäßige Inspektion, Reinigung und Wartung bleiben für einen dauerhaft hygienischen Betrieb erforderlich.
Für Laufenberg verbindet die Anlage drei Funktionen: Sie senkt die Temperatur der eingebrachten Außenluft, versorgt den Arbeitsbereich mit Frischluft und unterstützt den Abtransport der durch die Produktion erwärmten Hallenluft. Das System reagiert damit auf die konkrete Lastsituation des Technikums, anstatt lediglich die gesamte Hallenluft auf eine einheitliche Temperatur zu bringen.
Die Planung zeigt, dass adiabatische Kühlung nicht isoliert betrachtet werden sollte. Luftführung, Wärmequellen, Abluftwege, Feuchteentwicklung und Aufenthaltsbereiche müssen aufeinander abgestimmt werden, damit die Kühlung im Produktionsbetrieb wirksam eingesetzt werden kann.
Kühlung ohne Kältemittel
Projekt: Wasser und Außenluft bilden den Kühlprozess
CoolStream STAR benötigt für die Temperaturabsenkung keine konventionellen Kältemittel. Die Kühlwirkung entsteht durch die Verdunstung von Wasser im angesaugten Außenluftstrom.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Hallen mit großen Luftvolumenströmen und hohen inneren Wärmelasten. Seine Leistungsfähigkeit hängt jedoch von den jeweiligen Außenluftbedingungen ab: Je trockener die Luft ist, desto stärker kann sie durch Verdunstung abgekühlt werden.
Temperatur- und Feuchtesensoren begrenzen den Betrieb auf geeignete Zustände. Dadurch bleibt die Kühlung in das übergeordnete Lüftungs- und Feuchtekonzept eingebunden.
Klimatechnik für Produktion
Hohe Wärmelasten mit Colt beherrschen
Colt entwickelt Kühl- und Lüftungskonzepte für Produktionshallen, Technikumsbereiche und weitere Gebäude mit hohen inneren Wärmelasten. Adiabatische Kühlung, Frischluftzufuhr und Luftführung werden auf Prozesse, Hallengeometrie und zulässige Temperatur- und Feuchtebereiche abgestimmt.
FAQ
Wie funktioniert die adiabatische Kühlung bei Laufenberg?
CoolStream STAR saugt Außenluft mit einem Ventilator an und führt sie durch ein befeuchtetes Kühlmedium. Ein Teil des Wassers verdunstet und entzieht der Luft dabei Wärme. Die abgekühlte Außenluft wird anschließend in den Produktionsbereich eingebracht. Konventionelle Kältemittel sind für diesen Prozess nicht erforderlich. Die erreichbare Abkühlung hängt von Temperatur und Feuchtegehalt der angesaugten Außenluft ab.
Warum wurde das Technikum mit einer Hallenkühlung ausgestattet?
Im Technikum entstehen hohe Wärmelasten durch Maschinen und Trocknungsprozesse. Ein eingesetzter Trockner kann nach den Projektangaben Temperaturen von bis zu 220 Grad Celsius erreichen. Die an die Halle abgegebene Wärme belastet Beschäftigte, Materialien, Maschinen und elektronische Komponenten. Zusätzlich können Prozessgerüche die wahrgenommene Luftqualität verschlechtern. Die Kühl- und Lüftungslösung soll diese Belastungen kontrolliert aus dem Arbeitsbereich abführen.
Welche Rolle übernimmt die Schichtlüftung?
Bei der Schichtlüftung wird kühlere Frischluft in den unteren Hallen- und Aufenthaltsbereich eingebracht. Durch Prozesswärme erwärmte Luft steigt nach oben und nimmt dabei Gerüche sowie weitere thermische oder stoffliche Lasten mit. Die belastete Luft wird aus den oberen Hallenbereichen abgeführt. Dadurch muss nicht das gesamte Hallenvolumen auf ein einheitliches Temperaturniveau gekühlt werden.
Erhöht die adiabatische Kühlung die Luftfeuchtigkeit?
Ja. Bei der Verdunstung nimmt die durchströmende Luft Feuchtigkeit auf. Nach den Projektangaben kann die relative Luftfeuchtigkeit im Raum um etwa 20 bis 25 Prozentpunkte steigen. Deshalb überwacht die Steuerung den Feuchtegehalt. Wird ein Grenzwert von 70 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit erreicht, schaltet sich die Kühlfunktion automatisch ab.
Für welche Produktionshallen eignet sich adiabatische Kühlung?
Das Verfahren eignet sich besonders für Hallen mit großen Luftvolumenströmen, hohen inneren Wärmelasten und einem regelmäßigen Bedarf an Frischluft. Die Eignung hängt jedoch von Standortklima, zulässiger Luftfeuchtigkeit, Prozessanforderungen und Luftführung ab. Bei feuchter Außenluft fällt die mögliche Temperaturabsenkung geringer aus. Deshalb ist immer eine objektspezifische Auslegung erforderlich.
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