Zusammenfassung: Traditionelles Handwerk trifft Innovation
Die Bäckerei Maurer ist ein Familienbetrieb mit 42 Filialen und beschäftigt insgesamt ca.400 Personen, von denen 70 in den beiden Produktionsanlagen des Unternehmens arbeiten. Maurer ist auf seine handwerkliche Backtradition stolz („einfach gutes Brot“) und muss seine Produkte kühlen oder tiefkühlen, um diese anschließend an seine Fachgeschäfte in dem Unternehmensnetzwerk weiterzuleiten. Der Betrieb läuft auch nachts, um die Läden,die jeden Morgen um 6 Uhr öffnen, pünktlich mit Backwaren zu beliefern.
Die neueste Fabrik, die die Herstellungsfläche von 2.500 auf 6.000 Quadratmeter vergrößert hat, verfügt über einen großen Vorbereitungsbereich sowie 25 Kühlräume und 4 Gefrierräume. Sämtliche Räume werden mithilfe eines Kaskadensystems gekühlt. Bei der Konstruktion mussten sowohl ein Lebenszyklus von mindestens 20 Jahren als auch die Anforderung der F-Gas-Verordnung berücksichtigt werden. Das Unternehmen Maurer wandte sich an seinen Partner für Kühlleistungen Ice COOL, der in Zusammenarbeit mit ECR und Climalife Holland eine Lösung mit dem niedrigsten GWP finden konnte. Hierbei wurde das Honeywells Solstice® ze (HFO-1234ze), das einen GWP von <1 gemäß des 5. IPCC-Berichts besitzt, dem CO2 angepasst, um das erste Kaskadensystem dieser Art zu erschaffen. Die entwickelte Lösung wird den Ansprüchen des Unternehmens hinsichtlich seiner Verpflichtung gegenüber der Energieeffizienz und dem niedrigen Einfluss auf die Umwelt gerecht.
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Hintergrund: Sich der Herausforderung stellen
Wichtig für Maurers Entscheidung für die neuartige Kühlanlage war nicht nur der Anspruch, die bevorstehenden Vorschriften zu erfüllen, sondern gleichzeitig auch eine nachhaltige Strategie einzuführen, die den Energieverbrauch senkt und dem Unternehmen ermöglicht, seine geäußerten umwelttechnischen Ziele zu erreichen.
Die Konstruktion der Kühlanlage spielte bei der Entwicklung der neuen Produktionseinrichtung der Traditionsbäckerei eine entscheidende Rolle. Maurer arbeitet eng mit der Firma Ice COOL zusammen, die sich auf kundenspezifische Lösungen für die Entwicklung von hygienischer, umweltfreundlicher und energieeffizienter Kühlung für Bäckereien spezialisiert hat.
Ice COOL stellte sich der Herausforderung und verbrachte 6 Monate, um ein spezielles Kaskadensystem zu konstruieren, das effizient arbeitet und die verschiedenen Druckprofile der Kältemittel erfasst. Hierbei wurde eng mit ECR zusammengearbeitet. ECR-Nederland BV ist für seine kundenspezifischen Lösungen bekannt, insbesondere durch die Anwendung einer leistungsstarken 3D-Konstruktionmodellierung, eingebettet in ein vollständiges Projektpaket, in Übereinstimmung mit der DGRL und anderen Vorschriften. Dieser Ansatz wurde genutzt, um zu gewährleisten, dass Maurer in die Lage versetzt wird, die Systemleistung zu bewerten und die gesamte Konstruktion zu bestätigen.
Die Option mit Solstice® ze wurde der ECR von Climalife Holland vorgeführt, einer niederländischen Zweigstelle des Marktführers für Kältemittel in Europa. Climalife hat mit Solstice® ze kürzlich an einer Vielzahl an Feldversuchen teilgenommen und die Innovation als zukunftssichere Lösung mit dem niedrigsten GWP hervorgehoben. Ein großer Vorteil von Solstice® ze ist dabei, dass es nicht als fluoriertes Treibhausgas angesehen wird und somit nicht in den Quotenzuteilungen inbegriffen ist, die eine Anwendung der H-FKWs auf dem Markt nach 2015 einschränken. Die Systemkonstruktion wurde für den niedrigeren Druck von Solstice® ze gegenüber des üblichen Kältemittels R-134a optimiert. Da Solstice® ze leicht entflammbar ist, überprüfte Ice COOL zusammen mit einer Zertifizierungsstelle die ATEX-Konformität. Das Ergebnis: Aufgrund des ziemlich geringen Risikos von Solstice® ze in der entwickelten Systemkonstruktion müssen keine zusätzlichen ATEX-Maßnahmen getroffen werden.
Projektdurchführung: Installation einer industriellen “Neuheit”
Maurer bestellte das Kühlmaschinen-/Tiefkühlsystem im November 2013 nach einer umfassenden Bewertung von Solstice® ze welche von Climalife und ECR als Teil der Ice COOL-Konstruktion durchgeführt wurde.
Das Ergebnis ist das erste industrielle Kaskadensystem, welches Solstice® ze für die normale Kühlung und CO2 für die Tiefkühlung kombiniert.
Die Konfiguration des Kaskadensystems ermöglicht es dem Unternehmen Maurer darüber hinaus, seine Verpflichtung zu einem niedrigeren Energieverbrauch und der Reduzierung der Auswirkungen auf die Umwelt zu erfüllen. Die gesamte Energieleistung wird als Teil der Systemeinstellung nun genauestens überwacht. Aus technischer Sicht war es eine Herausforderung, Solstice® ze und CO2 in einem Kaskadensystem zu kombinieren, da CO2 ein schnell fließendes Gas mit hoher Kapazität ist, während Solstice® ze langsam fließt, um einen stabilen Zustand seiner geringeren Kapazität zu erreichen. Durch das spezielle Fachwissen der beteiligten Firmen wurde eine Lösung gefunden, die nicht nur die Anforderungen von Maurer erfüllt, sondern zudem ein großes Potential für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie besitzt.
In der entwickelten Anlage wird Solstice® ze für die Direktverdampfung an der oberen Seite genutzt, um Verdampfungstemperaturen von bis zu -10 ºC und -15 ºC zu erreichen, um die Kühlräume als auch den Arbeitsbereich zu versorgen, in denen die Produkte vorbereitet werden. Das CO2 wird an der unteren Seite bei den Gefrierräumen und für das Schockfrosten eingesetzt, welches für einige spezielle Teigprodukte benötigt wird. Elektronische Expansionsventile wurden sowohl für die NK als auch für die TK Bereiche eingesetzt.
Die Kreisläufe beinhalten außerdem zwei Kondensatoren von Güntner Microx (Rohrvolumen von 2×20 l) mit EC-Ventilatoren, einen Wärmetauscher für die Wärmerückgewinnung von 300 kW von Alfa Laval und einen Trockenkühler für die Kühlung der CO2-Gasentladung.
Innovative Lösung mit niedrigem GWP für den Lebensmittelmarkt
Maurers Entscheidung für Solstice® ze von Honeywell spiegelt die wachsende Nachfrage auf dem Lebensmittel- und Getränkemarkt für die Anwendung von energieeffizienten Kältemitteln mit einem niedrigen GWP und reduzierten CO2-Ausstoß wider. Das Kältemittel ist eine Alternative zum R-134a mit einem GWP von <1 und optimal für Chillers, Automaten, CO2-Kaskadensysteme, Lufttrockner und Wärmepumpen geeignet.
ERGEBNISSE
- Die Partnerschaft entwickelte und implementierteerfolgreich das allererste industrielle Kaskadensystem mit Solstice® ze/CO2 zum Kühlen und Tiefkühlen.
- Die Kühlleistung ist bei den verschiedenen notwendigen Temperaturen sehr zufriedenstellend, wodurch die für das Unternehmen erforderliche höchste Qualität garantiert wird.
- Neben der Reduzierung der direkten Emissionen von 99,9 % und indirekt durch den verbesserten Leistungskoeffizienten, liefert die Installation eine zukunftssichere Lösung mit hohen Sicherheitsstandards.
„Die Anlage arbeitet seit der Inbetriebnahme vor einem Jahr sicher und hilft uns dabei, unsere umwelttechnischen Ziele zu erreichen. Zusätzlich haben wir damit eine langfristige Lösung gefunden, die auch in Zukunft die Anforderungen der Kältemittelvorschriften ohne zusätzliche Investitionen in eine Systemerneuerung erfüllt.“
TOBIAS MAURER, GESCHÄFTSFÜHRER
„Mithilfe unserer langjährigen Erfahrung bei den Arbeiten mit H-FKWs, Ammoniak R-290 und CO2, haben wir Solstice® ze getestet und konnten bestätigen, dass es einen besseren Leistungskoeffizienten hat. Wenn man die Gesamtbetriebskosten und die Störungs-/Sicherheitsprobleme berücksichtigt, sind wir davon überzeugt, dass Solstice® ze eine perfekte Lösung für eine Installation wie diese ist. Derzeit ziehen wir die Kombination von Solstice®ze und CO2 auch als Option für die Kühlung in Supermärkten in Betracht„
UDO J. VAN DER MEER, ECR-NEDERLAND BV
„Wir mussten eine Lernkurve durchlaufen, um die Gesamtleistung der Installation zu optimieren, da Solstice® ze und CO2 aufgrund ihrer sehr verschiedenen Kapazitäten und Geschwindigkeiten zur Erreichung eines stabilen Zustands nicht die einfachste Kombination darstellen. Aber jetzt sind wir sehr zufrieden und der Meinung, dass das mit Solstice® ze und CO2 kombinierte Kaskadensystem eine vernünftige, zuverlässige und effiziente Wahl ist, wenn die Konstruktion und Sicherheitsbedingungen richtig umgesetzt werden.“
PETER WEHRENS, ICE COOL