Stetig steigende Energiepreise und häufige Wasserknappheit gehören in Südafrika zum Alltag. Als die Handelskette Woolworths ihr Logistikzentrum in Montague Gardens, einem Industriegebiet im Speckgürtel von Kapstadt, um ein neues Kühllager erweiterte, spielte Effizienz deshalb die Hauptrolle. So sollte die Halle besonders auch bei der Klimatisierung möglichst wenig Wasser und Energie verbrauchen. Eine Aufgabe, mit der Woolworths das Unternehmen Mainstream Refrigeration beauftragte, das für die Handelskette seit einigen Jahren fester Partner für alle Kühl- und Klima-Projekte im südlichen Südafrika ist. Mainstream Refrigeration arbeitet seinerseits bereits lange mit ebm-papst zusammen, unter anderem bei der Ausstattung diverser Filialen der Handelskette. Nun sorgen auch in dem Kühllager in Kapstadt Produkte des Ventilatoren- und Motorenherstellers für eine effiziente Kühlung.
Konstante Kühlkette
In der Halle in Montague Gardens nehmen die Mitarbeiter in großen Mengen frische Lebensmittel von regionalen Lieferanten an und verpacken sie in kleinere Pakete, die dann an die einzelnen Filialen der Handelskette geliefert werden. Dabei arbeiten sie konstant bei einer Temperatur zwischen einem und drei Grad Celsius. Damit diese Kühlkette nicht unterbrochen wird, sind knapp unter der Decke zwölf Luftkühler montiert, die die Halle mit Kälte versorgen (Bild 1). In jedem dieser Luftkühler arbeiten drei HyBlade-EC-Axialventilatoren der Baugröße 800, auf die der Diffusor AxiTop aufgesetzt ist, und verteilen die kalte Luft in der Halle (Bild 2). Durch die Anwendung des Diffusors lässt sich ein großer Teil der dynamischen Geschwindigkeitsenergie durch Verzögerung der Strömung in statischen Druck umwandeln. Diese Rückwandlung steigert die Druckerhöhung des Laufrads. Bei aerodynamisch optimierter Abstimmung aller Komponenten lässt sich auf diese Weise der Wirkungsgrad signifikant verbessern, wodurch eine Drehzahlsenkung und damit auch eine Geräuschreduktion ermöglicht werden.
Große Wurfweite
Die leise Arbeitsweise der Ventilatoren spielt in der großen Lagerhalle eine wichtige Rolle. Würden wir hier herkömmliche Ventilatoren ohne AxiTop nutzen, wäre das Geräusch für die Mitarbeiter hier unerträglich“, erklärt Richard Drinkrow, Geschäftsführer bei Mainstream Refrigeration. Auch die gute Wurfweite der Kombination aus Diffusor und Ventilator zahlt sich in der Kühlhalle voll aus. Von einer Seite des Raums befördern die Ventilatoren die kalte Luft über knapp 50 Meter bis zur gegenüberliegenden Wand. Diese Weite bei einer angenehmen Lautstärke und dem benötigten Volumenstrom zu schaffen, war eine wichtige Anforderung an die Kombination aus Ventilator und Diffusor“, erklärt Drinkrow. Auch die Steuerbarkeit der Ventilatoren wird in dieser Anwendung voll ausgenutzt. So sind Temperatursensoren vor und nach dem Ventilator im Luftkühler sowie an der gegenüberliegenden Seite der Halle installiert. Diese Sensoren sind mit einem zentralen Steuerungssystem verbunden. Dieses kann die Ventilatoren via Modbus leicht ansteuern und so ihre Leistung stets genau an die tatsächliche Last anpassen. Wenn also nachts um zwei Uhr im Lager nichts los ist, fährt die Steuerung die Drehzahl der Ventilatoren herunter und spart so unmittelbar Energie ein.
Die Vernetzungsmöglichkeiten über Modbus haben sich in solchen Fällen als äußerst praxisgerecht erwiesen. Angefangen von der Konfiguration bei der Inbetriebnahme bis hin zu Service, Fehlerdiagnose und Wartung vereinfacht sich die Arbeit für den Techniker erheblich, da er von einer zentralen Stelle aus auf die Ventilatoren zugreifen kann. Dabei können die Antriebe über die Bus-Schnittstelle ins übergeordnete Leitsystem zum Gebäudemanagement eingebunden werden. Über dieselbe Schnittstelle lassen sich die Motordrehzahlen stufenlos steuern.
Ruhe auf dem Dach
Auch im weiteren Verlauf des Kühlkreislaufs setzt Mainstream Refrigeration Produkte von ebm-papst ein. Auf den vier Verflüssigern auf dem Dach arbeiten jeweils acht EC-Axialventilatoren mit AxiTop Diffusor (Bild 3). Hier spielen die Regulierbarkeit und die leise Arbeitsweise ebenfalls eine entscheidende Rolle, da sich in direkter Nähe Büroräume befinden. Einen weiteren Vorteil der Kombination auf den Verflüssigern erläutert Richard Drinkrow: Dank der Modbus-Steuerung können wir alle Ventilatoren einfach überwachen. Das erleichtert die Diagnostik und die Wartung erheblich.“ (Bild 4).
Trotz ihrer geringen Lautstärke erzeugen die Axialventilatoren mit speziellen HyBlade-Schaufeln in Kombination mit dem Diffusor einen so starken Luftstrom, dass luftgekühlte Verflüssiger auf dem Dach eingesetzt werden konnten. Die Alternative dazu wären wassergekühlte Verflüssiger gewesen. Da aber neben Energie auch so viel Wasser wie möglich gespart werden sollte, kam diese Option nicht in Frage. Zudem hilft die Regulierbarkeit der EC-Ventilatoren den Energieverbrauch weiter zu senken. Wir haben hier jahreszeitliche Temperaturunterschiede zwischen null und über 40 Grad. Ein Ventilator, der nur ein‘ oder aus‘ kann, hilft uns da nicht weiter“, erklärt Drinkrow. Die EC-Ventilatoren können wir präzise steuern, um die Leistung der Außentemperatur sowie der Tageszeit anzupassen.“ Die Ansteuerung für einen bedarfsgerechten Betrieb bei den EC-Ventilatoren ist wahlweise analog über ein 010 V-Signal oder digital über eine RS485-Schnittstelle möglich.
Steuerung für die Zukunft
In der guten Steuerbarkeit der Ventilatoren und des gesamten Systems liegt für Drinkrow der Schlüssel für die nachhaltige Klimatisierung der Zukunft: Ich vergleiche das immer mit einem Auto. Der Hauptunterschied zwischen einem Auto von vor 15 Jahren und einem von heute liegt in einem guten Motormanagement-System. So sehe ich das auch bei der Klimatisierung: Durch intelligente Steuerungen können wir an vielen Ecken noch eine Menge Energie einsparen.“ Auf ebm-papst als Partner setzt Drinkrow aus einem einfachen Grund: Unsere Kunden erwarten von uns qualitativ sehr hochwertige Lösungen, auf dem technisch neuesten Stand. Diese kann ich nur anbieten, wenn ich mit Partnern zusammenarbeite, die dieselbe Philosophie verfolgen. Deshalb setzten wir bei den Ventilatoren auf ebm-papst.“
Patrick Stern,
Leiter Market Management Bereich Kältetechnik bei ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
