Abtaueffizienz steigern

Reduzieren Sie die Energiekosten für das Abtauen um 75%!

Reduzierung der Abtauungen - im Idealfall lediglich auf 1x pro Tag
Erhöhung der Betriebssicherheit
Amortisation in 1,5 Jahren

ANFRAGEN

Der energieeffiziente und zuverlässige Betrieb stehen bei der Vielzahl unterschiedlicher Einsatzfelder der Luftkühler an oberster Stelle.

Bedingt durch den Temperaturunterschied zwischen der Raumtemperatur und Medientemperatur im Luftkühler schlägt sich die Feuchtigkeit im Raum am Wärmetauscherblock, also an den Lamellen und Rohren des Blocks nieder und kann zu einer Vereisung führen.

Um die Effizienz des Luftkühlers wieder vollumfänglich herzustellen, muss der Luftkühler regelmäßig abgetaut werden. Abtauzyklen wirken sich jedoch auf zweierlei Arten negativ auf die Gesamteffizienz der Anlage aus. Zum einen steht zu dieser Zeit in der Regel keine Kühlung im Raum zur Verfügung, welches eine Gefahr für das Kühlgut darstellt und die in den Luftkühler eingebrachte Abtauwärme muss durch zusätzlich aufgebrachte Kühlleistung wieder aus dem Raum abgeführt werden, welches die Gesamtenergieeffizienz der Anlage schmälert.

Es gilt also die Abtauzyklen so selten, kurz und effizient wie möglich zu gestalten. Eine auf die individuellen Gegebenheiten optimierte Abtauung von Luftkühlern bieten große Energieeinsparmöglichkeiten.

Roller bietet hier ein umfangreiches Baukastensystem, aus dem sich die ideale Abtauvariante zusammenstellen lässt, um die Frequenz im Idealfall auf nur eine Abtauung pro Tag zu reduzieren. Die Amortisationskosten der Abtauausstattung durch eingesparte Energiekosten liegt oft nur bei rund 1,5 Jahren.

Wie wichtig ist eine zuverlässige Abtauung für Ihre Anlage?

Vereisung reduziert die Leistung des Luftkühlers

Bedingt durch den Temperaturunterschied zwischen der Raumtemperatur und Medientemperatur im Luftkühler schlägt sich die Feuchtigkeit im Raum am Wärmetauscherblock, also an den Lamellen und Rohren des Blocks im Verdampfer nieder. Da das Eis eine isolierende Wirkung hat, nimmt die Leistungsfähigkeit des Luftkühlers mit zunehmender Vereisung ab. Beschleunigt wird die Vereisung zudem durch den damit einhergehenden geringeren Luftdurchsatz. Eine Abtauung wird notwendig.

Abstimmung von Abtau-Vorrichtung und Abtau-Steuerung

Beim Design des Abtau-Systems wird eine möglichst gleichmäßige Wärmeverteilung im Verdampferblock angestrebt, die vereiste Rest-Passagen ausschließt. Deshalb hat das anlagenseitige Zusammenspiel von Wärmeleistung, den bauseits programmierten Abtauzeiten und Abtauintervallen sowie der Platzierung des Abtaubegrenzers einen wichtigen Einfluss auf eine vollständige Abtauung.

Bedeutung einer kompletten Abtauung

Wird ein Luftkühler nicht vollständig abgetaut, kann sich der nicht abgetaute Teil zu einer weit größeren Vereisung „hochschaukeln“. Der Vielfalt an Vereisungsproblemen sind keine Grenzen gesetzt und sie sind so individuell wie die baulichen und technischen Gegebenheiten der kältetechnischen Einrichtung.

Unerwünschte Nebenwirkung einer inkorrekten Abtausteuerung

In Ergänzung einer vollständigen Abtauung des Eises spielt die zeitliche Steuerung des Wiederanlaufs der Kälteanlage eine wichtige Rolle. Um den Feuchtigkeitseintrag der noch anhängigen Wassertropfen auf der Lamelle und das Verteilen von Rest-Abtauwärme in den Raum zu vermeiden, wird die Kälteanlage zunächst ohne Ventilatorbetrieb gestartet. Dadurch wird die Restwärme im Verdampfer abgeführt und die verbliebenen Wassertropfen an den Lamellen angefroren damit kein Wasserauswurf stattfindet und sich, wie im Bild gezeigt, z.B. an der Raumdecke Eistropfen bilden.

Vereisung reduziert die Leistung des Luftkühlers
Abstimmung von Abtau-Vorrichtung und Abtau-Steuerung
Bedeutung einer kompletten Abtauung
Unerwünschte Nebenwirkung einer inkorrekten Abtausteuerung

Abtaumethoden im Überblick

Elektrische Abtauung

Die elektrische Abtauung ist nach wie vor die gängigste in der Gewerbekälte.

Für die regelmäßig wiederkehrenden Abtauzyklen mit elektrischen Heizstäben wird Energie benötigt, die oft einen erheblichen Anteil der Betriebskosten ausmacht. Deshalb ist bei stetig steigenden Energiekosten eine besonders energieoptimierte elektrische Abtauung von großer Bedeutung.

Heißgasabtauung

Bei der Heißgas-Abtauung wird oft nicht der Tiefkältekreis für die Bereitstellung des Heißgases herangezogen, sondern bspw. die wärmere Stufe der Kaskade spendet sein Heißgas über einen zweiten zusätzlichen Kreis in den Block des TK-Verdampfers. Zudem kann die Schale mit einer Heißgasschlange ausgestattet werden.

Soleabtauung

Jede Kältemaschine transportiert Wärme aus dem Kühlraum heraus an eine Stelle, wo diese Energie i.d.R. als Abwärme abgegeben wird. Was liegt also näher als diese Wärme zu nutzen? Z.B zum Thermo-Bank-Abtauen. In den Verdampferblock wird hierzu ein separater Sole-Kreis eingebaut (Enge Rohrbögen im Bild). Während der Abtauung wird dieser mit warmem Glykol durchströmt. Da der übrige apparative Aufwand rel. hoch ist, eignet sich diese Methode insbesondere für größere Anlagen. Mit einer Glykol-Ringleitung können mehrere Luftkühler (nacheinander) abgetaut werden.

Mit diesen Komponenten erhöhen Sie die Abtaueffizienz!

Großer Lamellenabstand für maximale Reifaufnahme

Die in der Praxis verwendeten Lamellenabstände betragen üblicherweise in der Normalkühlung 4-5 mm und in der Tiefkühlung 6-8 mm. Wird der Lamellenabstand zu gering gewählt, ist die Gefahr häufig Abtauvorgänge durchzuführen groß. Der Platz zwischen den Lamellen bietet hier eine wichtige Stellschraube ausreichend Reif aufzunehmen.

Für eine abtauoptimierte Luftkühlerauslegung bieten sich größere Lamellenabstände bis 12mm an, um den Reif ausreichend Platz zu geben. Auch für CO2-Anlagen mit seinen geringen Kernrohrdurchmessern von in der Regel 9,52mm bietet Roller ein Hochleistungsrohrsystem mit einem Lamellenabstand von 12mm an. Weitere Informationen hier

Fazit: Durch den 12 mm Lamellenabstand kann mehr Reif aufgenommen werden, welche zu weniger Abtauzyklen führen kann.

Fluchtendes Rohrsystem für erhöhten Reifspeicher

Die Struktur der Lamelle und die Rohranordnung haben einen großen Einfluss auf die Effizienz und die Abtaufähigkeiten eines Luftkühlers. Die Entwicklung zu höchst kompakten Luftkühlern mit versetzten Rohrgeometrien benötigen durch die geringeren Wärmetauscher-Oberflächen auch tiefere Verdampfungstemperaturen. Weniger Oberfläche bedeutet einen erhöhten Luftdurchsatz, um die gleiche Kälteleistung zu erreichen. So wiegen sich im ungünstigsten Fall reduzierte Material- durch höhere Energiekosten auf. Das fluchtende Hochleistungsrohrsystem von Roller kann im Gegensatz zu den versetzten Rohrsystemen mehr Reif im Block speichern und verfügt im Vergleich auch über mehr Wärmetauscher-Oberfläche, so das sich anfallender Reif besser verteilen kann. Damit geht zwar ein höherer Materialeinsatz einher, der aber bezogen auf die Abtauoptimierung eine geringere Ventilatorpressung benötigt, welches wiederum Energie spart.

Fazit: Das fluchtende Hochleistungsrohrsystem von Roller kann mehr Reif im Block aufnehmen bei geringerem luftseitigen Druckverlust.

Optimaler Wärmeübergang der Heizleistung auf den Wärmetauscher

Ein Design-Standard unserer elektrischen Abtauungen ist der Einbau der Edelstahl-Rohrheizkörper in sogenannte Alumantelrohre. Diese werden ebenso wie die kältemittelführenden Kupferrohre durch Aufweiten fest mit dem Wärmetauscher verbunden und stellen eine optimale Wärmeleitung an die Lamellen und den Block her. Nur dadurch wird verhindert, dass sich durch den direkten Kontakt zwischen dem Schmelzwasser und den heißen Heizstab-Oberflächen Dampfschwaden bilden, die zu unerwünschten Kristall- oder Schneeflockenbildung führen. Zudem werden Eisnester an den Einspritzventilen und anderen Stellen vermieden.

Shut up hält die Abtauwärme im Luftkühler

Die während der Abtauphase im Verdampferblock eingebrachte Wärme wird in den Kühlraum entweichen. Um dies zu unterbinden, kann auf der Druckseite (Ventilatorseite) des Kühlers eine textile Verschlußeinrichtung (Shut up) angebracht werden, welche während der Abtauung und somit Stillstand des Ventilators in sich zusammenfällt und den sonst freien Querschnitt verschließt. Die thermische Belastung im Raum sinkt deutlich und die aufgenommene Abtauleistung wird reduziert. Darüber hinaus wird Feuchte daran gehindert in den Kühlraum zu gelangen und an anderen Stellen im Raum zu gefrieren. Zu beachten ist allerdings die Reduzierung der Luftmenge von ca. 8 -15 % (Je nach Ausführung und Einstellung des Spannbandes), welches bei der Auslegung des Kühlers zu berücksichtigen ist.

Defrost Dome staut die Wärme und erhöht die Abtaueffizienz

Die während der Abtauphase abgegebene Wärme wird ebenfalls über die Verdampfer-Saugseite in den Kühlraum entweichen. Der Einsatz einer sog. Abtauhaube (Defrost Dome) verhindert den Austritt. Da warme Luft aufsteigt, sammelt sie sich im oberen Bereich der Haube und hält die zur Verfügung stehende Wärme im Verdampfer. Dadurch muss weniger Wärmeleistung zugeführt werden, welches zu einer erheblich reduzierten Heizleistung und bei der elektrischen Abtauung zu geringerer Stromaufnahme führt und die Effizienz der Abtauung erhöht.

Fazit: Durch den Shut up und den Defrost Dome wird die Wärme im Verdampfer gehalten und erhöht die Abtaueffizienz erheblich!

75% weniger Energiekosten durch Reihenschaltung der Heizstäbe

Die Verwendung von Shut up und Defrost Dome bewirkt, das die von den Heizstäben erzeugte Wärme an der effizientesten Stelle verbleibt - am vereisten Wärmetauscher. Für die Blockabtauung ist daher eine geringere Abtauleistung erforderlich.

Aus dem Grund werden jeweils zwei der elektrischen Heizstäbe im Verdampferblock in Reihe verschalten. Die Heizstäbe werden so statt mit 230 V mit 115 V Spannung betrieben. Die Leistungsaufnahme der Heizstäbe reduziert sich auf nur 25% der normalen Leistung.

Die eingebrachte Wärme ist geringer und belastet den Tiefkühlraum somit weniger.

Weitere Optionen für eine optimale Abtauung

Optimale Anordnung der Heizstäbe

Für eine effiziente Abtauung spielen die benötigte Abtauleistung und die richtige Heizstabanordnung im Verdampferblock eine wichtige Rolle. Beides ist bei der Wahl von Roller Luftkühlern optimal gewährleistet.

Beheizte Tropfwasserwanne

Zur problemlosen Abfuhr des Kondensats in Tiefkühlräumen. Doppelte Wannenkonstruktion bestehend aus innerem Heizblech mit Heizstab und Prägung zur Schmelzwasserführung und äußerer Schale mit Kondensatablaufstutzen.

Isolierte Tropfschale

Die elektrische Heizung in der Tropfschale wird unterstützt, indem die Wanne doppelwandig, also mit zusätzlicher Dämmstoffschicht ausgeführt wird.

Zargenheizung zum elektrischen Beheizen des Lüfterrings

Bei Abtauvorgängen kann es vorkommen, das sich zwischen der Ventilatorzarge und der Flügelkante eine Eisbrücke bildet. Das kann beim Re-Start nach dem Abtauvorgang zu einer Blockade führen. Eine Zargenheizung unterbindet dies wirkungsvoll.

EVD-ice: Elektronisches E-Ventil und Überhitzungsregler

Für effizienten, sicheren Betrieb mit präzise Regelung des Kältemittelstroms und optimaler Beaufschlagung des Verdampfers.

Kondensatablauf-Begleitheizung

Stellt den Ablauf des Kondensats in der externen Kondensatablaufleitung aus dem Kühlraum sicher. Clevere Detaillösungen vereinfachen Montage und Service.

Abtausicherheits- thermostat

Falls der Abtaubegrenzungs-Thermostat nicht schaltet, erwärmt sich der Verdampferblock weiter. Für diesen Fall, ist der Abtausicherheits-Thermostat mit einem höheren Schaltpunkt (öffnend bei +25°C, schließend bei +6°C) als Sicherheitsorgan vorgeschrieben.

Großzügige Geräte-Seitenräume

Platz für zusätzliche Anbauten, wie z.B. E-Ventil, Magnetventil, Sensoren, usw.

Effiziente Abtauung hautnah erleben

In diesem Beispiel eines Abtauvorganges wird mit Hilfe eines in den Verdampferblock eingesetzten, separaten Sole-Kreises der Wärmetauscher effizient abgetaut. Der Solekreislauf mit dem warmem Glykol ist gut an den nicht bereiften Rohrbögen zu erkennen. Bei sehr tiefen Temperaturen muss auf die Viskosität, insbesondere zu Beginn der Abtauung, der Sole geachtet werden.

Langjährige Erfahrung, getragen von eigener Forschung

In unserem Labor haben wir in zahlreichen Versuchen das Zusammenspiel der optionalen Abtaukomponenten erforscht. Dabei haben wir bewiesen, dass die Abtaueffizienz erheblich gesteigert werden kann. Bei einem richtig ausgelegten System kann ohne weiteres bis zu 50% Energie eingespart und die Abtauzyklen auf bis zu einer Abtauung am Tag reduziert werden.

Mit unserer 75-Jährigen Erfahrung im Luftkühlerbau bieten wir Ihnen den Maßstab für hocheffiziente und zuverlässige Kältesysteme und minimieren damit Ausfallzeiten Ihrer Kälteanlage.

Referenzen

Logistikzentrum - HVIS- Troiber

Dieses Hochregallager eines Tiefkühllogistikers stellte besondere Anforderungen an den Industrie-Direktverdampfer von Roller. Auf Grund der engen und langen Gänge kamen 14 einlüftrige Verdampfer mit großer Kälteleistung und extrem hoher Wurfweiten zum Einsatz. Neben den Ventilatoren mit hoher externer Pressung wurde dies durch den zusätzlichen Einsatz von Luftstrom-Streamern erreicht. Zudem sind die Luftkühler ausgestattet mit 10 mm Lamellenabstand, isolierter Tropfschale, Abtauhaube und einer speziellen Zargenheizung.

Anwendung	Verteilzentren / Logistikzentren
Land/Ort	Passau / Deutschland
Fluid	HFKW
Produkte	14 x HVIST 1081

Fischverarbeitung - HVST - Lauenroth Fischfeinkost

Bei der Verarbeitung und Lagerung von Fischprodukten werden durch den Salzgehalt aber auch essighaltige Marinaden hinsichtlich Korrosionsschutz, Hygiene, und Abtauung besonders hohe Anforderungen an die Verdampfer gestellt. Bei der direkten Verarbeitung kommen deshalb u.a. Geräte mit Edelstahlgehäuse und korrosionsgeschütztem Wärmetauscher zum Einsatz. Für die Tiefkühlung der verpackten Ware in dieser Fischfeinkost-Manufaktur wurde besonderer Wert auf einen effizienten Betrieb und einen stabil hohen Luftdurchsatz für gleichmäßige Temperaturverteilung geachtet.

Anwendung	Fischverarbeitung
Land/Ort	Lüdersdorf / Deutschland
Fluid	HFKW
Produkte	HVST

Fleischverarbeitung - FHV - Terrani-Schweiz

In einem Fleischverarbeitungsbetrieb wie der Fa. Terrani Carni sind Zerlegeräume und Zwischenlagerräume Teil der Produktionskette und müssen gekühlt sein. Gleichbleibene Temperaturen, hygienischer Betrieb und möglichst zugfreies Arbeiten sind gängige Anforderungen an Luftkühler in diesem Bereich. Der Anlagenbauer Biaggini in der Schweiz vertraut auf Roller Qualität.

Anwendung	Fleischverarbeitung
Land/Ort	Sorengo / Schweiz
Fluid	CO2
Produkte	FHV