Heißer Betrieb und kühle Technik Heyl Mühlen verbessern mit natürlichen Kältemitteln und Freier Kühlung Anlagenzuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit

Rund 250.000 t Weizen und 30.000 t Roggen vermahlen die Heyl Mühlen pro Jahr. Beliefert werden u.a. Bäckereien, Handelsketten und Unternehmen der Brot- und Teigwarenindustrie, wie die Firma Brandt. Versorgungssicherheit hat daher oberste Priorität. Doch die Leistung der hoch technischen Mühlen hängt von der Zuverlässigkeit der Stromversorgung und der Steuerungstechnik in den Schalträumen ab. Die Systeme in den Technikräumen strahlen enorme Hitze aus, auf bis zu 50°C und mehr kann die Temperatur ohne Kühlung ansteigen. Bei zu hohen Temperaturen allerdings schalten sich die Anlagen zum Schutz vor Überhitzung ab. „Wir hatten früher viele Splitanlagen zum Kühlen. Das heißt, für zwei bis drei Schalträume mit vier bis sechs Innengeräten gab es ein Außengerät. Die Störanfälligkeit dieser Anlagen in den staubbelasteten Bereichen war aber sehr hoch“, berichtet Kristina Taschner, technische Leiterin des Standorts in Bad Langensalza. Wenn es zu heiß wurde, mussten zum Teil Türen im Gebäude offen gehalten werden. Dadurch konnten sich feine Partikel aus der Produktion überall verteilen, was vor allem in den Schalträumen einen sicherheitskritischen Aspekt darstellte. „Zudem können durch offen stehende Türen und Fenster Insekten in die Produktionsgebäude gelangen. Dies ist mit den hohen Anforderungen an eine Industriemühle nicht vereinbar“, erklärt Taschner.

Deutschlandweit werden über 300 Kunden von den Heyl Mühlen beliefert, darunter Bäckereien, Handelsketten und Unternehmen der Lebensmittelindustrie.

Umweltfreundliche Kühlung mit natürlichem Kältemittel R 723
Der Mühlenbetrieb entschied daher, mit einer zentralen Kühlanlage die Versorgungssicherheit zu verbessern und das Qualitätsmanagement zu erleichtern. Bei der Konzeption legten die Heyl Mühlen, die nach §41 EEG 2009 zertifiziert sind und Umweltschutz und Nachhaltigkeit in ihren Unternehmensleitlinien festgeschrieben haben, Wert auf ein energieeffizientes und klimafreundliches System. „Das Bewusstsein für umweltschonende und energie­optimierte Kälteanlangen wächst“, sagt Diplom-Ingenieur (FH) Chris Schumann von der Kühlanlagen Süd-West GmbH. Zusammen mit Burkhard Dunst von der Frigoteam GmbH, einem Experten für Kälte- und Klimaanlagen mit natürlichen Kältemitteln, entwickelte er für die Heyl Mühlen ein entsprechendes Kühlkonzept mit einer Kälteleistung von 160 kW, das die Räume auf 25°C halten soll.

Das Kühlsystem besteht aus zwei Teilen, die ineinander greifen: Ist die Umgebungsluft kalt genug, wird das Kälteträgermedium nur über einen zusätzlichen luftgekühlten Wärmetauscher temperiert. Diese Freie Kühlung greift vor allem im Winter und in den Übergangszeiten, wenn die Außentemperatur unter der gewünschten Temperatur des Kühlkreislaufs liegt. Bei wärmeren Verhältnissen schaltet sich eine Kältemaschine zu, die das Kälteträgermedium dann zusätzlich herunter­kühlt. Der redundant ausgelegte Kaltwassersatz verfügt über zwei Verdichter, sodass auch bei Ausfall eines Kompressors noch 50% Kühlleis­tung erbracht werden. Verwendet wird dabei das natürliche Kältemittel R 723. „Diese Mischung aus Ammoniak und Diemethyl­ether begünstigt – anders als synthetische Kältemittel – nicht den Treibhauseffekt und schadet auch nicht der Ozonschicht“, erklärt Frigoteam-Geschäftsführer Dunst. „Gleichzeitig besitzt es sehr gute thermodynamische Eigenschaften, wodurch der Kaltwassersatz ener­gieoptimiert mit einem mittleren EER-Wert von 4,1 betrieben werden kann.“ Arbeitet nur die Freie Kühlung, reduzieren sich die Energiekosten zusätzlich: Es werden dann nur noch vier Axialventilatoren benötigt, die beiden Verdichter werden abgeschaltet. Die Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten erfolgt mittels eines Messfühlers automatisch ab einer entsprechend niedrigen Temperatur – bei 5°C übernimmt die Freie Kühlung zu 100% die Kühlung der Schalträume.

Die Verfügbarkeit der hochtechnischen Systeme hängt u.a. von der Zuverlässigkeit der Schaltanlagen und der Stromversorgung ab. Um diese vor Überhitzung zu schützen, investierte das Unternehmen in ein zentrales Kühlsystem.

Hohe Anforderungen an die Anlagensicherheit
Eine große Herausforderung für die Konstrukteure waren die beengten Platzverhältnisse vor Ort: „Wir haben daher zunächst mit dem Betreiber verschiedene mögliche Montagepositionen und Leitungswege besprochen“, so Schumann. Vor allem die Sicherheitsanforderungen waren hoch: Die Rohrleitungen durchqueren Brandschutzabschnitte. Eine neue Technikzentrale musste über einem Abpackbereich, einer gegen jeglichen Fremdstoffeintrag zu schützenden Sektion, eingerichtet werden. „Zudem galt es, Explosionsentlas­tungsvorrichtungen von Staubfiltern umzubauen, ein Eingriff in die Mühlentechnik und in den Baukörper“, erläutert Versorgungstechnik-Ingenieurin Taschner. Schließlich wurde eigens ein Stahlpodest gebaut, auf dem die Komponenten in 10m Höhe übereinander gestapelt wurden. Die Bauteile selbst sind zusammen noch mal 4,2 m hoch. „Hilfreich war dabei, dass wir den vollständigen Kaltwassersatz inklusive Freier Kühlung und Regelungstechnik als vorgefertigten Bausatz von Frigoteam geliefert bekommen haben“, berichtet Schumann.

Hintergrund für diesen Aufwand waren zum einen die hohen Standards der Heyl Mühlen, die u.a. nach IFS 5, QS, GMP und ISO zertifiziert sind, und zum anderen das Bundes-Immissionsschutzgesetz, unter das der Mühlenbetrieb mit seinen explosionsgefährdeten Zonen fällt. Um die notwendige Sicherheit zu gewährleisten, musste die Anlage deshalb nicht nur allen gesetzlichen Vorschriften entsprechen, sondern auch gemäß der elektromagnetischen Verträglichkeit, der ATEX-Richtlinie sowie der Maschinen- und Niederspannungsrichtlinien gebaut und geprüft werden.

Der Kaltwassersatz mit Verflüssiger und Freier Kühlung wurde in 10m Höhe aufgestellt.

Staatliche Fördergelder für nachhaltige Kühllösung
Inzwischen ist das neue Kühlsystem bei den Heyl Mühlen in Bad Langensalza im Einsatz. „Die Versorgungssicherheit ist damit wesentlich höher“, erklärt Taschner. „Zudem gehen wir davon aus, dass die zentrale Kühlanlage nicht nur die Klimatisierung und die Sauberkeit verbessert, sondern sich auch als günstiger im Stromverbrauch erweist.“ Der energieeffiziente und umweltfreundliche Einbau der zentralen Kälteanlage erhält außerdem staatliche Zuschüsse aus dem Impulsprogramm für gewerbliche Kälte- und Klimaanlage des Bundesumweltministeriums. Die abwickelnde Behörde, die BAFA in Eschborn, hat bereits 25% Förderung zugesagt. Die gesamte Antragstellung inklusive der notwendigen
TEWI-Berechnung wurde von der Frigo­team GmbH übernommen, die schon über 20 Anträge erfolgreich bearbeitet und mit der BAFA abgewickelt hat. Für die technische Leiterin der Heyl Mühlen signalisiert diese Unterstützung durch den Gesetzgeber vor allem Zukunftssicherheit: „Wenn jetzt eigens Förderprogramme für Anlagen mit natürlichen Kältemitteln und ökologischer Kühlung eingeführt werden, dann ist davon auszugehen, dass es sich um eine nachhaltige Lösung handelt.“

Schaltschema Kältetechnik: Luftgekühlter Kaltwassersatz mit Freier Kühlung und Kältemittel R 723. Bild: Frigoteam GmbH

Bilder, soweit nicht anders angegeben: Heyl GmbH & Co. KG, Bad Langensalza

www.DKA-Dresden.de
(Kühlanlagenbau Süd-West)
www.frigoteam.com
www.heyl-muehlen.de