Ein großer Teil der Produktion und Entwicklung von Gütezusätzen, Gewürzen, Gewürzmischungen, Kräutern, Marinaden, Emulsionen und Aromen findet im Werk Sarl Technopôle de Forbach Sud statt. Zu den Kunden des Unternehmens zählt vor allem das fleischverarbeitende Handwerk. Zur ständigen Verbesserung der Herstellungsprozesse gehört auch der umwelt- und ressourcenschonende Umgang mit der aufzuwendenden Energie.
In den Produktionsanlagen in Forbach (Moselle) werden Gewürzmischungen für die ganze Welt hergestellt, abgepackt und gelagert. Damit nur Spitzenqualität das Werk verlässt, ist die Lagerung der wertvollen Gewürze unter optimalen Bedingungen unumgänglich. Um die einwandfreie Qualität der gelagerten Waren zu sichern, muss die relative Luftfeuchtigkeit kontinuierlich 50 Prozent betragen. Die vertretbaren Schwankungen im Produktions- und Lagerbereich liegen hier bei plus/minus zehn Prozent. An die Regelungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Entfeuchtungssystems werden demnach hohe Anforderungen gestellt.
Bestandsaufnahme: Nur Notwendiges ersetzen
Um das Investitionsvolumen zur Modernisierung der Anlagentechnik so gering wie möglich zu halten, sollten möglichst große Teile der funktionstüchtigen Bestandsanlage verwendet werden. Daher erfolgte im ersten Schritt, also noch vor der Planung der Anlagentechnik, eine Bestandsaufnahme. Hierbei wurde festgestellt, dass die Wärmerückgewinnungseinheit mit Kreuzstrom-Wärmeübertrager eine ausreichende Rückgewinnungsleistung hatte, sodass ein Austauschen gegen ein Neugerät nicht unbedingt notwendig war. Außerdem durfte das Luftleitungssystem für Zu- und Abluft, inklusive der dazu passenden Filterkammern, seinen Dienst weiterhin verrichten und blieb bestehen.
Unbedingt auszutauschen war jedoch ein 80-kW-Elektroheizregister. Bisher diente dieses dazu, die Zuluft elektrisch aufzuheizen und somit die relative Luftfeuchtigkeit auf den gewünschten Wert zu senken. Da der Wirkungsgrad eines Elektroheizregisters sehr schlecht ist, waren der Energieaufwand und damit die Betriebskosten hoch. Weiterhin kann ein Heizregister der Luft kein Wasser entziehen, wodurch ein tatsächliches Entfeuchten der Zuluft nicht stattfand. Außerdem wurden durch diese Art der Luftbehandlung die Räume stark überhitzt, was zu erschwerten Arbeits- bzw. Lagerbedingungen führte.
Planung: Sinnvoll modernisieren
Um die Produktions- und Lagersituation zu verbessern und den Energieverbrauch weitestgehend zu senken, wurde die Küstermann GmbH aus Wiesbaden mit der Planung einer Luftentfeuchtungsanlage beauftragt. Zusammen mit Swegon wurde ein Konzept entwickelt, das sowohl die Anlagentechnik sinnvoll modernisiert als auch funktionierende Komponenten aus dem Bestand mit in die Systemtechnik einbezieht, um ein günstiges Investitionsvolumen zu erreichen.
Umsetzung: Lüftungsgerät und Regler neu
Im Rahmen der Umsetzung wurde zunächst der bestehende Zuluftlüfter aus dem Luftleitungsnetz ausgebaut und durch ein Lüftungsgerät Gold SD 80 von Swegon ersetzt. Dieses wurde an das Leitungssystem der Zuluft angeschlossen und versorgt den Produktions- und Lagerbereich mit 29 000 m3/h Außenluft. Die Zuluft wie auch die Abluft werden über den bestehenden Kreuzstrom-Wärmeübertrager geführt. Die bestehende Abluftanlage blieb unverändert in Betrieb und brauchte nicht modernisiert zu werden. Das neue Lüftungsgerät für die Zuluft wird über einen Schaltkontakt durch das bestehende alte Abluftgerät ein- und ausgeschaltet. Somit ist ein paralleler Betrieb der beiden Lüftungsgeräte gewährleistet.
Anschließend entfeuchten fünfstufige Direktverdampfer-Wärmeübertrager DX (DX = Direct Expansion) mit einer gesamten Nennkühlleistung von 125 kW die Zuluft. Hierfür werden, je nach Leistungsbedarf, die mehrstufigen Wärmeübertrager im Kühlbetrieb unter die Taupunkttemperatur der Zuluft gebracht und entziehen der Luft die enthaltene Feuchtigkeit. Die Leistungsregelung der Wärmeübertrager und die Freigabe der fünf Stufen erfolgt mittels eines 0…10 V DC-Signal des IQLogic-Reglers von Swegon in Abhängigkeit der im Zuluftkanal gemessenen Feuchtigkeit.
Damit die Zulufttemperatur nicht zu weit absinkt, sind zwei weitere DX-Wärmeübertrager der Entfeuchtungsstrecke nachgeschaltet. Die beiden Wärmeübertrager mit einer gesamten Nennheizleistung von 56 kW, erwärmen bei Bedarf die Zuluft auf 21 °C. Sobald im Winter die Außenluft trocken genug ist und nicht mehr entfeuchtet werden muss, hat der Betreiber die Möglichkeit, auch die fünf Kühlleistungsstufen in einen vorrangigen Heizbetrieb umzuschalten. Hierdurch steht dem Betreiber eine Nennheizleistung von insgesamt 196 kW zur Verfügung. Somit wird der gesamte Produktions- und Lagerbereich im Winter kostengünstig durch Klimawärmepumpen von Fujitsu beheizt.
Effiziente Alternative in der Hinterhand
Bei der Anlagenplanung stand noch eine weitere Systemtechnik im Raum: das Entfeuchten mit einem sogenannten VRF-3-Leiter-System. Solche VRF-Systeme mit drei Rohrleitungen und Verteilereinheiten haben den großen Vorteil, dass mit nur einem Kältekreislauf gleichzeitig geheizt und gekühlt werden kann. So können manche der angeschlossenen Wärmeübertrager im Kühl- (z. B. die ersten fünf Wärmeübertrager für den Entfeuchtungsprozess) und andere im Heizbetrieb (z. B. die zwei nachgeschalteten Wärmeübertrager zur Nacherhitzung) betrieben werden. Die Wärmeübertrager im Heizbetrieb liefern den flüssigen Kältemittelanteil für den Verdampfungsprozess der Wärmeübertrager im Kühl-/Entfeuchtungsbetrieb. Energieschonender kann Luftbehandlung nicht sein.
Aufgrund der hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit hat sich der Betreiber jedoch für komplett autark arbeitende Singlesplit-Systeme entschieden. Für den wenig wahrscheinlichen Fall eines Totalausfalls eines der Systeme bleiben die anderen Anlagen nach wie vor einsatzbereit.
Resümee nach dem ersten Betriebsjahr
Die Aufgabenstellung des Betreibers wurde vollständig erfüllt. Ein großer Teil des bestehenden Lüftungssystems konnte weiterverwendet werden. Die Gesamtinvestition für die Modernisierung der Anlage belief sich auf lediglich ca. 75 000 Euro. Der Lager- und Produktionsbereich kann jetzt mit nur einer Anlagentechnik gekühlt, beheizt und tatsächlich entfeuchtet werden. Laut Betreiber konnten die Betriebskosten gegenüber der Altanlage um knapp 70 Prozent reduziert werden. Die geforderten Toleranzen der relativen Luftfeuchtigkeit von plus/minus zehn Prozent sind sichergestellt und werden gegenwärtig in einem Bereich von plus/minus fünf Prozent gehalten.
Sascha Pohl,
Produktmanager Komfortklima bei der Swegon Germany GmbH, Garching-Hochbrück
