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Feine Kältetechnik - feiner Fisch

Kältetechnik vom Feinsten – Korrosionsschutz und Hygieneanforderungen bestimmen Luftkühlerausführung

Mitte 2003 ging in Sassnitz auf Rügen Europas modernstes und Deutschlands größtes Fischbearbeitungszentrum in Betrieb. Es sichert nicht nur einen großen Teil der deutschen Heringsfangquote, sondern schafft auch an die 150 meist anspruchsvolle Arbeitsplätze. Ein Novum: Fast alle Routinearbeiten sind automatisiert, die Verarbeitungsprozesse laufen ab wie in einem Hightech-Unternehmen. Fachmedien sprechen bereits von der „Fabrik der Zukunft“. Ähnlich visionär ist auch die Kältetechnik: Die Kälteerzeugung im separat gehaltenen Maschinenhaus erfolgt über das natürliche Kältemittel NH3, für die Kälteverteilung zum Tiefkühllager sowie zu den umfangreichen Lager- und Verarbeitungsräumen wird das umweltschonende Sekundär-Kältemittel CO2 bzw. der Kälteträger Propylenglykol eingesetzt.

Güntner lieferte nicht nur 136 Luftkühler für die verschiedensten Einsatzbereiche und Leistungsklassen, sondern konnte durch seine hohe Fertigungsflexibilität, Just-in-time-Anlieferung sowie Hilfestellung bei kurzfristigen Änderungswünschen auch maßgeblich zu der extrem kurzen Bauzeit der kältetechnischen Anlagen von nur neun Monaten beitragen.

Die niederländische Hochsee-Reederei Parlevliet & Van der Plas B.V. erkannte Mitte der 90er Jahre den Synergieeffekt von Fischfang, Fischverarbeitung und Marktnähe und sah in Sassnitz den idealen Standort für ein Fischbearbeitungszentrum. Mehr noch: Sassnitz bot auch alle infrastrukturellen Möglichkeiten zur Erweiterung des Absatzes nach Polen, den Baltischen Staaten, Skandinavien sowie über Russland zu den asiatischen Fischkonsumenten. Hinzu kam die Aussicht auf Fördergelder aus Strukturfonds des Landes Mecklenburg-Vorpommern, des Bundes und der Europäischen Union, die den Standort Sassnitz langfristig sichern sollten. Auch ein Teil der deutschen Heringsfangquote blieb dadurch erhalten; sie wäre sonst unter den anderen Ostsee-Anrainer-Staaten aufgeteilt worden.

Mit Hightech zum Fischfilet
Das Fischbearbeitungszentrum (FBZ) Sassnitz wurde unter der Prämisse geplant, so viel Automatisierung und Technisierung wie möglich, so wenig manuelle Tätigkeiten wie nötig. Das scheint in jeder Hinsicht gelungen zu sein, denn die Fachpresse feierte die „Sassnitzer Fischbude“ bereits als „Fabrik der Zukunft“ mit Verarbeitungstechnologien „wie von einem anderen Stern“. Fische werden dort von den Trawlern in die Fabrik „gepumpt“, per Videoerkennung nach Fischarten und Größe sortiert, automatisch filetiert und konfektioniert. Abfälle und Reste werden an Ort und Stelle zu Fischmehl und Fischöl verarbeitet – geruchlos für die Umwelt, denn die gesamte Abluft der mit Unterdruck klimatisierten Fischfabrik gelangt erst nach Passieren mehrerer Filterstufen in die Außenluft.

Wie sehr sich die Bauherren bereits im Vorfeld der Planung mit dem Prozess der Fischbearbeitung auseinandergesetzt haben, zeigen die reibungslosen Logistik-Prozesse mit automatisierten Regalfahrzeugen und wie von Geisterhand gesteuerten Gabelstaplern in Produktion und Tiefkühllager.

Umweltschonende Kältetechnik mit natürlichen Kältemitteln
Da es sich beim FBZ um eine bezuschusste Investition handelt, musste das Projekt als Ganzes bzw. alle Teilgewerke europaweit nach VOB ausgeschrieben werden. Die bei solchen Bauvorhaben übliche funktionale Ausschreibung hatte den Vorteil, dass von den Bietern auch neue Ideen und Technologien eingebracht werden konnten, insbesondere in Bezug auf Energieeffizienz und Umweltschutz. Im Bereich der Kälte war das von Axima Refrigeration, Lindau, vorgestellte Konzept sowohl technisch als auch wirtschaftlich am überzeugendsten.

Es ist nach folgendem Prinzip aufgebaut (s. Kasten "Kältetechnische Anlagen in Zahlen"):

  • Kälteerzeugung mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak (NH3) in einem separaten, atmosphärisch vom Verarbeitungsbereich getrennten Maschinenhaus
  • Transport der Kälte über NH3/CO2-Kaskade nach dem Prinzip einer Pumpenanlage zu den Kühl- bzw. Gefriereinrichtungen, und zwar als -42 °C-Schiene für Froster und Tiefkühllager und als
    -8 °C-Schiene für die +2 °C-Kühlräume
  • Kaltglykollinie mit -1 °C Zulauf/+5 °C Rücklauf zur Versorgung der +16 °C-bzw.
    +18 °C -Kühlräume
  • Warmglykol mit 30 °C-Zulauf- und 20 °C-Rücklauftemperatur, über einen NH3-Erhitzer erzeugt, zur Abtauung der Luftkühler in den +2 °C-Kühlräumen sowie als Unterfrierschutz im Tiefkühllager
  • Heißgasabtauung auf der Basis von CO2 zur Abtauung der Froster.

Mit dieser NH3-/CO2-Propylenglykol-Kälteanlage verbindet Axima Refrigeration die energetisch hocheffiziente NH3-Kälteerzeugung mit dem ungefährlichen und leicht handhabbaren CO2. Überall dort, wo eine CO2-Anwendung von der Drucklage zu aufwändig gewesen wäre, wählten die Kältespezialisten Glykol als Kälteträger. Ein ausgeklügeltes Sicherheitskonzept schützt die CO2-Kreisläufe gegen ansteigenden Druck bei Ausfall der Kälteerzeuger. So liegt beispielsweise bei
-42 °C der Druck von CO2 bei 9 bar, bei -8 °C – typisch für die Versorgungder Luftkühler für die
+2 °C-Kühlräume – liegt der Auslegungsdruck bei 28 bar. Würde man auch die +16 °C- und
+18 °C-Kühlräume über die CO2-Schiene versorgen, müsste das Rohrsystem auf 42 bar ausgelegt sein.

Deshalb ist es hier wirtschaftlich sinnvoller, den Kälteträger Glykol zu verwenden. Für die weltweit erstmals eingesetzte Heißgasabtauung der Froster (als Ersatz für die sonst übliche elektrische Abtauung) musste das Rohrsystem auf einen Arbeitsdruck von 50 bar ausgelegt werden. Deshalb wird die CO2-Heißgasabtauung auch nur für die Froster und nicht für die Luftkühler eingesetzt.

Hohe Schule der Luftkühler
Die Be- und Verarbeitung von Fisch stellt im Bereich der Lebensmittelverarbeitung die wohl höchsten Anforderungen an Hygiene, Korrosionsfestigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Lebensdauer. Natürlich könnte man solche Projekte komplett in Edelstahl ausführen, doch dieser Werkstoff ist weder günstig noch sind die Gebäude, wie beispielsweise die Fischfabrik, statisch auf das enorme Gewicht von Edelstahl-Rohrleitungen und Edelstahl-Luftkühlern ausgelegt. Für Güntner als Lieferant von allen Luftkühlern der Fischfabrik Sassnitz und des dazugehörenden Tiefkühllagers bedeutete der hohe Anspruch des Bauherrn an Hygiene und Korrosionsfestigkeit bei gleichzeitigem Wirtschaftlichkeitsgebot gegenüber dem Anlagenbauer eine enorme Herausforderung, die aber aufgrund der langjährigen Zusammenarbeit mit Axima Refrigeration mit Bravour gemeistert wurde.

Gemeinsam entschied man sich dafür, die Luftkühler nach dem Prinzip „so viel Standardprodukte wie möglich, so wenig Sonderbauarten wie nötig“ auszuwählen. Wo Standardprodukte aus dem Güntner-Sortiment nicht unmittelbar verwendet werden konnten, wurden einzelne Teile und Komponenten durch Veredelung den Anforderungen der Fischfabrik angepasst. Dies betraf insbesondere:

  • Ventilatoren mit Edelstahlschutzgitter
  • Zusatzkomponenten wie z. B. Weitwurfdüsen in Edelstahl
  • Die Oberflächenvergütung von Gehäusen, Lamellen und Tropfwannen mit Pulverbeschichtung

Da die gesamte Fischverarbeitung prozessorientiert aufgebaut ist, musste fast jeder Luftkühler individuell dimensioniert werden. Dies führte dazu, dass von den 136 Geräten immer nur wenige wirklich baugleich sind. Im Grunde genommen musste jeder einzelne Luftkühler auf seinen Einsatzort und -zweck genau geprüft werden, auch in Bezug auf mögliche Zugerscheinungen in Bereichen mit viel Personal oder besonders korrosiven Zonen, wie z. B. die Herstellungsbereiche der Marinaden oder die Reifezonen für unterschiedliche Fischspezialitäten. Die Standard-Luftkühlerausführungen werden durch folgende Zusatzausrüstungen bzw. Varianten veredelt:

  • Verdampfer für CO2-Pumpenbetrieb ausgelegt
  • Verdampfer für Solebetrieb ausgelegt - beidseitige Pulverbeschichtung des Gehäuses
  • Eingebautes Klimaregister zur Raumentfeuchtung während des Kühlbetriebs und nach der Reinigungsphase
  • Sole-Abtauregister
  • Abklappbare Tropfwanne
  • Abklappbare Ventilatorplatte
  • Lamellen mit Epoxidharzbeschichtung
  • Gehäuse aus Edelstahl V4A (SS316)
  • Einfache bzw. doppelte Wanne aus V4A (SS316), abklappbar
  • Weitwurfeinheit aus V4A (SS316)
  • Ventilatordüse aus V4A (SS316)
  • Schutzkorb, Lüfterwelle und Verbindungselement in VA bzw. V4A (SS316)
  • Ventilator mit Flügel 650/36 °
  • Reparatur-Schalter
  • Umschaltbare Ventilator-Laufrichtung (für Auftaubetrieb)

Fast alle Räume im FBZ werden nachts mit einer Desinfektionslösung gereinigt und anschließend gründlich gespült. Diese Reinigung schließt alle Maschinen und auch die Lüftkühler mit ein. Da die Grundlüftung der Räume für die anschließende Trocknung nicht ausreicht, sind so genannte Klimaregister in die Luftkühler eingebaut. Die feuchte Raumluft wird im Luftkühler abgekühlt, dabei entfeuchtet und anschließend mit Warmsole wieder erwärmt. Mit dieser im Luftkühler integrierten Trocknungsfunktion kann jeder Raum individuell gereinigt und getrocknet werden.

Flexibilität ist alles
Da Axima Refrigeration für die Ausführung nur neun Monate ab Auftragserteilung zur Verfügung standen, musste praktisch jede Minute genutzt werden, um die umfangreichen kältetechnischen Anlagen zu montieren. Jede Verzögerung vor Ort führte zu Änderungen in der Baulogistik mit entsprechenden Rückkopplungen in der Fertigung bei Güntner. Bereits fest terminierte Anlieferungen von bestimmten, exakt den jeweiligen Räumen zugewiesenen Luftkühlern mussten manchmal kurzfristig zurückgestellt werden, weil ein für einen späteren Zeitpunkt geplantes Luftkühlerkontingent dringend gebraucht wurde. Armin Metzger, Projektmanagement Kälteanlagenbau von Axima Refrigeration, erinnert sich: „Güntner bewies uns Woche für Woche, dass sie es mit der viel gepriesenen Flexibilität wirklich ernst meinen.

Die Mitarbeiter von Güntner haben Unmögliches möglich gemacht. Besser kann die Zusammenarbeit zwischen einem Anlagenbauer und einem Lieferanten nicht laufen.“

Die unkomplizierte, ja kollegiale Zusammenarbeit kommt nicht von ungefähr – schließlich ist es nicht der erste Großauftrag, bei dem die Zeit eng, das Anforderungsprofil komplex und die Baulogistik eine Just-in-time-Anlieferung fordert. „Wir kennen uns von vielen Projekten, wir arbeiten auf Zuruf, es läuft alles sehr unbürokratisch und trotzdem professionell ab. Gerade bei Anlagen wie in Sassnitz ist es sehr wichtig, dass man sich auf seinen Lieferanten verlassen kann“, so Armin Metzger. Trotz Änderungen bei Zusatzausrüstungen oder bei den vorgegebenen Anlieferungszeiten kamen alle Luftkühler zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Reihenfolge und in der richtigen Ausführung auf der Baustelle an. Um Fehlerquellen von vornherein auszuschließen, wurden auf den Typenschildern gleich die jeweiligen Raumnummern mit angegeben. Für den Transport der 136 Luftkühler waren rund 12 Lkw-Schattelschlepper im Einsatz.

„CO2 wird sich im Tiefkühlbereich durchsetzen“
Für die Kältespezialisten von Axima Refrigeration ist das FBZ Sassnitz die Bestätigung, das sie mit ihrer Strategie, möglichst nur noch natürliche Kältemittel einzusetzen, richtig liegen. „Wir sind mit unserem CO2-Kältekonzept heute schon wieder ein Stück weiter. CO2 hat gerade im Tiefkühlbereich große Vorteile und ist energetisch wie auch wirtschaftlich einer NH3-Anlage gleichzustellen“, resümiert Armin Metzger. Ein wesentlicher Vorteil von zweistufigen CO2-Kälteerzeugern sei der Überdruck von 8,3 bar bei -45 °C Verdampfungstemperatur, im Gegensatz zu NH3, das bei -45 °C ein Vakuum von 0,4 bar aufweist und deshalb zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich mache. Auch Verdichter und Rohrleitungen könnten bei CO2-Anlagen kleiner dimensioniert werden. Mittlerweile gäbe es auch eine größere Auswahl an CO2-Verdichtern zu einem günstigen Preis, so dass die bislang höheren Investitionskosten für CO2-Kälteanlagen zumindest mit denen von NH3-Anlagen gleichzögen, so Metzger. Bei Eisbahnen sei der Wechsel von NH3 zu CO2 bereits vollzogen. Metzger: „Der Sicherheitsaspekt von CO2 wiegt bei Eisbahnen mehr als die Energieeffizienz.“

Das Fischbearbeitungszentrum in Zahlen
Gesamtfl. des Areals: 12 Hektar
Bearbeitungsbereich: 14.000 m²
Verarbeitungskapazität: 800 t Hering/Tag
Sortierkapazität: 35 t/Std
Kühl-Kapazität: 600 t/24 Std.
Froster-Kapazität: 240 t/24 Std.
Tiefkühllager Grundfläche: 7.000 m²
Lagerkapazität: 22.000 t Hering
Lagertemperatur: -28 °C
Kühllager Frischfisch Lagerkapazität: 3.000 t Fisch
Lagertemperatur: 0 °C

Kältetechnische Anlagen in Zahlen

Prozess                                                                                     Leistung                     Kältemedium

Tiefkühllager mit einerRaumtemperatur von –28°C                     300 kW                   CO2 bei t0 = -42 °C
Plattenfroster von DSI Sa-mifi mit CO2-Heißgasabtauung        1.200 kW                   CO2 bei t0 = -42 °C
Frostkapazität 240 t/Tag, Endausbau 480 t/Tag                         250 kW                   CO2 bei t0 =  10 °C
CO2-Heißgaserzeuger zum Abtauen der Plattenfroster
Raumkühlung für Raum-temperaturen von 0 °C bis 6 °            1.300 kW                   CO2 bei t0 = -8 °C
Propylenglykol für Raumtemperaturen von 12 bis 18 °C           2.000 kW NH3 bei t0 NH3 bei t0 = -4 °C
Vorlauf -1 °C/ Rücklauf 5 °C                                                         350 kW                   NH3 bei t0 = -4 °C
EiswassererzeugungWarmglykol zum Abtauen                         2.000 kW                   Glykol bei t0= 30 °C
und Entfeuchten mit Abwärme aus dem Ölkühler
der Schraubenverdichter und NH3-Heißgasenthitzer

Vorteilhafte Güntner-Dienstleistungen
Güntner lieferte 136 Luftkühler für die verschiedensten Einsatzbereiche und Leistungsklassen. Durch Flexibilität, Just-in-time-Anlieferung und kompetente Hilfestellung bei kurzfristigen Änderungen konnten die kältetechnischen Anlagen in extrem kurzer Bauzeit fertiggestellt werden.

Axima Refrigeration GmbH
Die Axima Refrigeration GmbH ist eine in allen Bereichen der Kühl- und Kältetechnik tätige Gruppe mit flächendeckendem Vertriebs- und Servicenetz in ganz Deutschland. Das Unternehmen projektiert, fertigt, betreibt und betreut Kälteanlagen jeglicher Art, Kälteaggregate und Kühltürme.

Installierte Komponenten
3 NH3-Schraubenverdichteraggregate bei t0 -45 °C und tc -11 °C
3 NH3-Schraubenverdichteraggregate bei t0 -11 °C und tc 35 °C
1 NH3-Schraubenverdichteraggregat bei t0 -4 °C und tc 35 °C
1 Rohrbündelkaskadenapparat mit Leckageüberwachung des Zwischenraumes, CO2 bei t0 -42 °C/NH3 bei t0 -45 °C
1 Rohrbündelkaskadenapparat mit Leckageüberwachung des Zwischenraumes, CO2 bei t0 -8 °C/NH3 bei t0 -11 °C
3 Verdunstungskühler mit einer Leistung von je 2.200 kW
je 1 NH3-Abscheider bei t0 -4 °C/t0 -11 °C/t0 -45 °C
je 1 CO2 Abscheider bei t0 -8 °C/t0 -42 °C
5 CO2-Pumpen -8 °C
4 CO2-Pumpen -42 °C
3 Kaltglykolpumpen -1 °C
3 Warmglykolpumpen 30 °C
136 Güntner Luftkühler verschiedener Einsatzbereiche und Leistungsklassen
2 Kühltürme EWK 900/09 mit Kühlwasserbecken für Fischmehlanlage
1 Fischwasserkühler in Marineausführung für Sortieranlage mit CO2 bei t0 -3 °C/150 kW für 67 m³/h Salzwasser
2 Splitklimageräte zum Klimatisieren des PC-Serverraumes, je 12,7 kW

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