Tiefkälteanlage 2-Megawatt-Tiefkälteanlage kühlt Wärmeträgeröl auf –40 °C

Für die Tiefkühlschiene einer Pharma-Produktion hat L&R Kältetechnik eine 2-MW-Tieftemperaturkälteanlage entwickelt, die das Wärmeträgeröl auf –40 C abkühlen soll.

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DECHEMA e.V.

IKA-Werke GmbH & Co. KG

TTP Holding GmbH

L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG

Bei einer Betriebszeit der Anlage von etwa 8000 h/a wurde bei der Auslegung der Tieftemperaturkälteanlage auf eine entsprechend hohe Verfügbarkeit Wert gelegt. Die Tieftemperaturkälteanlage wurde daher mit vier einzelnen Kältemaschinen à 500 kW gebaut. Jede der vier Tieftemperaturkälteanlagen erhält einen eigenen Verdampferkreislauf. Grund für die vollkommene Trennung ist die hohe Betriebssicherheit und eine optimale Leistungsregulierung. Die Verdampferpumpen saugen das warme Wärmeträgeröl (–35 °C) aus dem Pufferspeicher an und fördern es durch die Verdampfer der Tieftemperaturkälteanlage. Das hier auf Solltemperatur (–40 °C) abgekühlte Wärmeträgeröl wird dem Pufferspeicher wieder zugeführt. Aus der kalten Seite des Pufferbehälters wird das Thermalöl durch die Betriebspumpen den Sekundär-Regelkreisen zugeführt. Der kondensatorseitige Solekreislauf mit der Kaltsole Tyfoxit F 30 wird als geschlossener Kreislauf mit einer eigenen Pumpenstation betrieben. Die Pumpenstation fördert die Sole durch den bauseitigen Ammoniak-(NH3)Verdampfer. In dem Verdampfer wird die Sole auf –18 °C abgekühlt, die kalte Sole wird über die Dreiwege-Regelventile und anschließend über die Kondensator-Plattenwärmetauscher gefördert.

Hier nimmt die Sole die Kondensationswärme auf und transportiert die aufgenommene Wärme wieder zu dem Ammoniak-Verdampfer. Der Kondensationsdruck der Kälteanlagen wird über die Dreiwege-Regelventile geregelt. Jede Kälteanlage besitzt zwei getrennte Kältekreisläufe mit je 250 kW Kälteleistung. Somit ist eine optimale Produktionssicherheit gewährleistet, da die Leistung auf insgesamt acht getrennte Kältekreisläufe aufgeteilt wird. Bei einem Ausfall eines Kältekreises bleibt immer noch eine Rest-Kälteleistung von 87,5%.

Als Kältemittel wurde das Tieftemperatur-Kältemittel R 23 ausgewählt. Das Kältemittel R 23 besitzt in dem gewünschten Temperaturbereich eine wesentlich höhere volumetrische Kälteleistung als vergleichbare Kältemittel, dadurch ergibt sich eine sehr gute Leistungszahl (3,45) bei den sehr tiefen Verdampfungstemperaturen. Das Herzstück jeder L&R – Tieftemperaturkälteanlage besteht aus zwei Bitzer 6-Zylinder-Hubkolben-Tandem-Verdichtern. Die Bitzer Hubkolbenverdichter besitzen bei der Tieftemperaturanwendung in Verbindung mit dem Kältemittel R 23 eine optimale Leistungszahl. Die Verdampfer und Verflüssiger sind als Tieftemperatur Plattenwärmetauscher ausgeführt. Zur Regelung der Einspritzmenge des flüssigen Kältemittels in den Verdampfer wurden elektronische Expansionsventile der Firma Siemens eingesetzt. Die elektronische Regelung und Steuerung der einzelnen Kälteanlagen wird über eine SPS, Fabrikat Siemens-S7 mit allen erforderlichen analogen und digitalen Ein- und Ausgabemodulen durchgeführt. Die einzelnen Kältemaschinen sind über einen Profibus DP miteinander verbunden und werden über eine Leitzentrale überwacht.

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