Rückkühler fangen Spitzenlasten in Krankenhaus ab

Effiziente Mietkälte

16.11.2011 -

Krankenhäuser sind heute moderne Gesundheits-Leistungszentren. Wie jeder andere wirtschaftliche Betrieb wachsen sie mit der Zeit. Das Vivantes Klinikum Berlin verzeichnet mit dem Wachstum auch steigende Wärmelasten, die besonders bei sommerlichen Temperaturen abgefangen werden müssen. Carrier Rental Systems bietet für diesen Fall zusätzliche Rückkühlleistung an.

Steigt im Sommer die Temperatur, kann dies für die Kälteversorgung von Gebäuden schon mal heißen, dass zusätzliche Kühlleistung zu erbringen ist. Besonders wenn der Komfort schrittweise an neue Erfordernisse angepasst wurde, gelangt selbst eine großzügig dimensionierte Kältezentrale irgendwann an ihre Kapazitätsgrenzen. Denn eine bestehende Kältezentrale ist meist auf die Bedingungen abgestimmt, die zum Zeitpunkt der Auslegung der Anlage herrschten. Nach fünf, zehn oder noch mehr Jahren sind die Kühlleistungsreserven erschöpft.

Behält man die Investitionskosten im Blick, sind redundante oder überdimensionierte Anlagen nicht das Mittel der Wahl. Der Kostendruck hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, so dass zahlreiche Anlagen entsprechend optimiert ausgelegt und installiert wurden. Treten dann in den Sommermonaten überdurchschnittlich hohe Temperaturen auf, gerät so manch eine Kälteanlage schon mal an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit.

Zusätzliche Rückkühlleistung braucht wenig Energie

Abhilfe kann hier beispielsweise ein zusätzliches Aggregat für die Kaltwassererzeugung bieten. Für eine noch effizientere Lösung hat sich das Vivantes Klinikum Berlin entschieden: zusätzliche Rückkühlleistung ins System einbinden – und das mit Rückkühlern auf Mietbasis. Vorteil ist, dass ein Rückkühler nur einen Bruchteil der Energie eines Kaltwassersatzes verbraucht, denn hier muss nur ein Motor für den Radiallüfter mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein entsprechend dimensionierter luftgekühlter Kaltwassersatz benötigt dagegen einige hundert kW elektrische Leistung, bedingt durch die Kompressoren und Lüftermotoren.

Bei Vivantes ist eine zentrale Kälteanlage vorhanden, bei der zwei wassergekühlte Kaltwassererzeuger mit je 320 kW Kälteleistung über eine Rückkühlereinheit verbunden sind. Als Kühlmedium dient ein Glykol-/Wassergemisch mit einem Mischverhältnis von 30% zu 70%. Der Kühlsoleein/ -austritt beträgt +40 °/45°C; die Kühlsolemenge 79,5 m³/h; die Lufteintrittstemperatur liegt bei +32 °C. Benötigt wird eine zusätzliche Rückkühlleistung von mindestens 450 kW. Diese lässt sich mithilfe zusätzlicher Rückkühleinheiten einfach und schnell erzeugen. Dazu wird in der Anlage ein Kaltwassererzeuger hydraulisch abgekoppelt und mit vier zusätzlichen, temporären Rückkühleinheiten des Typs 150 FC verbunden. Zusätzlich wurde eine redundante Rückkühleinheit installiert. Alle Komponenten konnten direkt ebenerdig neben der Kältezentrale aufgebaut werden, so dass keine zusätzlichen baulichen Veränderungen erforderlich waren. Dank der genormten Baukastentechnik (DIN-Flansche, Bauerkupplungen etc.) ließ sich die Aufstellung und Einbindung der Anlage in die vorhandene Kältezentrale mit zwei Monteuren innerhalb eines Tages erledigen – eine schnelle und unkomplizierte Lösung.

Die Einbindung der Rückkühler erfolgte parallel, das heißt jedes Gerät war in den Vor- und Rücklaufstrang jeweils einzeln eingebunden. Dabei lässt sich die Vorlauftemperatur jeder Einheit variabel einstellen, abhängig von der Umgebungstemperatur z.B. auf 30 °C. Hier ist der maximale zu erwartende Wert für die Umgebungstemperatur anzusetzen, denn der Wärmeaustausch kann nur bis zur maximalen Außentemperatur erfolgen. Wird die eingestellte Vorlauftemperatur (gemessen am Wasseraustritt) erreicht, stoppte der Ventilator. Steigt die Umgebungstemperatur, regelt ein Frequenzumrichter den Radialventilator stufenlos hoch. Steigt die Außentemperatur über den Vorlauf-Set-Point (hier angenommen mit 30 °C), schaltet ein Thermostat die Anlage aus. Sonst würde das zu kühlende Medium aufgeheizt werden, bestenfalls bliebe es bei unveränderter Temperatur.

Auf diese Weise kann eine konstante Temperatur auch bei auftretenden Lastspitzen im Sommer sichergestellt werden. Der Energieeinsatz bleibt ebenso überschaubar wie die Kosten für die zusätzliche temporäre Kühlung. Denn die Anlage auf Mietbasis verursacht außer den Mietkosten keine Investitionskosten. Auch die technische Verantwortung entfällt. Tritt ein Störfall auf, greift der Service des Mietkältespezialisten, der rund um die Uhr an 365 Tagen im Jahr zur Verfügung steht.

Eingesetzt werden die temporär installierten Kälteanlagen auch in der Industrie, im öffentlichen Dienst sowie in Handle und Gewerbe. Die Vorlaufzeit richtet sich ausschließlich nach dem Kundenbedarf – im Störungsfall ist innerhalb weniger Stunden eine Komplette Anlage installiert und in Betrieb genommen, wie das folgende Beispiel belegt: Als bei einem öffentliche Auftraggeber plötzlich fünf Megawatt Kälteleistung aufgrund eines Totalausfalls der Kältezentrale sofort ersetzt werden mussten, war die Ersatzanlage innerhalb von 12 Stunden installiert und in Betrieb genommen. Bemerkenswert an dieser Reaktionszeit war der Zeitpunkt des Ausfalls: es war der 24. Dezember.

Miet-Rückkühler eignen sich während der Sommermonate sehr gut, um übliche Vorlauftemperaturen von 40 °C für das Kühlwasser zu erreichen. Im Winter lassen sich die Rückkühler in der Prozessindustrie oder zur Kühlung von Serverräumen in der Betriebsart „freie Kühlung“ zur Kaltwassererzeugung einsetzen. Dabei ist keine Modifikation nötig, ein Programmaustausch der Steuerung genügt. Die kalte Außenluft wird genutzt um eine benötigte Prozesstemperatur durch Wärmeaustausch über die Register zu erzeugen bzw. um die Kältezentrale zu unterstützen. Im günstigsten Fall kann ein Rückkühler in diesem Fall die Produktion allein mit Kältesole versorgen – ohne Flüssigkeitskühler mit einem Minimalaufwand an Energie.