Kühlanlagen für Tiefkühlräume

Ein Kühlsystem für Tiefkühlräume ist ein komplettes Tieftemperatur-Kühlsystem, das dazu dient, Wärme aus einem isolierten Tiefkühlraum abzuführen und stabile Lagerbedingungen für Tiefkühlprodukte aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz zu einer eigenständigen Kühlkomponente vereint das System Kondensationsanlagen, Verdampfer, Kältemittelregelungen, Rohrleitungen, Abtausteuerung, elektrische Steuerungen und Temperaturregelung zu einem koordinierten Kühlkreislauf.

Freezewize-Kühlsysteme für Tiefkühlräume sind für begehbare Tiefkühlräume, Tiefkühlräume für Lebensmittel, die Lagerung von Fleisch und Geflügel, Anlagen für Meeresfrüchte, Kühlhäuser, Kühlkettenbetriebe und industrielle Tiefkühllagerprojekte ausgelegt.

Standardmäßige Freezewize-Tiefkühlanwendungen sind in der Regel für Temperaturen zwischen −18 °C und −25 °C (−0,4 °F bis −13 °F) ausgelegt. Die endgültige Kälteleistung hängt von den Raumabmessungen, der Isolierung, der Umgebungstemperatur, der Produktart, der Temperatur der angelieferten Produkte, der täglichen Beladung, der Türfrequenz, der erforderlichen Erholungszeit und dem Betriebsplan ab.

Eine korrekt ausgelegte Gefrieranlage orientiert sich in erster Linie an der tatsächlichen thermischen Last und nicht allein am Raumvolumen oder der Leistung des Kompressors.

Grundlagen von Tiefkühlsystemen

Wärme gelangt kontinuierlich über verschiedene Quellen in einen Tiefkühlraum:

• Wandpaneele
• Deckenpaneele
• Boden
• Gefriertruhen-Türen
• Paneelfugen
• Produktbeladung
• Türöffnungen
• Beleuchtung
• Personal
• Lüftermotoren
• Abtauzyklen
• Fördertechnik

Die Kälteanlage muss diese Wärme abführen und gleichzeitig die erforderliche Gefriertemperatur aufrechterhalten.

Ein typisches Kühlsystem für einen Tiefkühlraum umfasst:

• Tiefkühlkompressor
• Kondensatorteil
• Gefrierverdampfer
• Expansionsregelung
• Kältemittelleitungen
• Filtertrockner
• Magnetventilsteuerung
• Abtauanlage
• Temperaturregler
• Druckschutz
• Elektrische Steuerung
• Sensoren
• Entwässerung
• Alarmfunktionen je nach Projekt

Auf die Ausgewogenheit des Systems kommt es an.

Ein größerer Kompressor gleicht einen schlechten Luftstrom im Verdampfer nicht aus, und ein Verdampfer mit hoher Leistung kann eine unzureichende Kondensationsleistung nicht ausgleichen.

Systemkonfiguration

Das genaue Kompressormodell, die Anzahl der Verdampfer, das Kältemittel, die elektrische Konfiguration, der Luftstrom, die Steuerungen und das Zubehör werden während der Projektierung festgelegt.

Kompletter Kältekreislauf

Ein Tiefkühlraumsystem besteht aus mehreren Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen.

Kondensationsabschnitt

Der Kondensationsbereich komprimiert das Kältemittel und gibt die aufgenommene Wärme an die Umgebungsluft ab.

Gefrierverdampfer

Der Verdampfer entzieht der Raumluft Wärme und verteilt die gekühlte Luft im Kühlraum.

Expansionsregelung

Die Drosselvorrichtung regelt den Kältemittelstrom, der in den Verdampfer gelangt.

Kältemittelverrohrung

Die Rohrleitungen verbinden die Niedertemperatur-Kondensationsanlagen mit den Verdampferkreisläufen.

Abtauanlage

Die Abtauung entfernt Frost von den Verdampferoberflächen und stellt den Luftstrom wieder her.

Kältesteuerung

Die Steuerung regelt Temperatur, Kompressorbetrieb, Lüfter, Abtauung, Alarme und den Anlagenschutz.

Alle Komponenten müssen aufeinander abgestimmt sein.

Kühlung für begehbare Tiefkühlräume

Eine begehbare Tiefkühlkammer gehört zu den gängigsten gewerblichen Anwendungen.

Zu den typischen Einrichtungen gehören:

• Restaurants
• Supermärkte
• Lebensmittelgeschäfte
• Hotels
• Großküchen
• Gastronomieeinrichtungen
• Tante-Emma-Läden
• Tiefkühlräume

Größere Freezewize-Systeme reichen über gewerbliche begehbare Kühlräume hinaus bis hin zu industriellen Tiefkühlräumen und Kühlhäusern.

Aus diesem Grund bleibt „Freezer Room Refrigeration Systems“ der übergeordnete Produktname, während „Walk-in-Gefrierraum-Kühlsystem“ als wichtiger ergänzender Begriff für Projekte in den USA dient.

Tiefkühllagerung

Tiefkühllageranlagen dienen in erster Linie dazu, Produkte zu lagern, die bereits tiefgefroren sind oder sich nahe an der erforderlichen Lagertemperatur befinden.

Die Hauptkühllasten entstehen durch:

• Wärmeübertragung durch die Umhüllung
• Türwärmeverluste
• Produktbeladung
• Interne Wärme
• Abtauwärmerückgewinnung
• Betriebliche Aktivität

Dieser Betriebsmodus unterscheidet sich grundlegend vom schnellen Einfrieren von Produkten.

Von einem für die Lagerung konzipierten Gefrierschrank sollte nicht automatisch erwartet werden, dass er große Mengen warmer Produkte schnell einfriert.

Lagerung vs. Schockgefrieren

Ein Lagergefriergerät und ein Schockgefriergerät erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Ein Schockfroster ist nicht einfach nur ein kälterer Lagerraum.

Es handelt sich um eine Prozesskühlanlage.

Berechnung der Kühllast

Die richtige Dimensionierung einer Gefrierraum-Kälteanlage beginnt mit der Berechnung der Kühllast.

Zu den wichtigsten Lastkategorien gehören:

Übertragungslast

Wärme dringt ein durch:

• Wände
• Decke
• Boden
• Türen
• Fugen zwischen den Paneelen

Die Wärmeübertragung hängt von der Isolierung, der Oberfläche, der Umgebungstemperatur und der Gefriertemperatur ab.

Produktbeladung

Die Produktbelastung hängt ab von:

• Produkttyp
• Tagesmenge
• Eingangstemperatur
• Endtemperatur
• Beladungshäufigkeit

Zwei identische Räume können bei unterschiedlicher Produktbeladung sehr unterschiedliche Kühlleistungen erfordern.

Infiltrationslast

Durch das Öffnen der Türen gelangt warme, feuchte Luft in den Raum.

Dies erhöht sowohl den Kühlbedarf als auch die Frostbildung.

Interne Belastung

Zu den internen Wärmequellen können gehören:

• Beleuchtung
• Personal
• Ventilatoren
• Gabelstapler
• Elektrische Geräte

Abtaulast

Die während des Abtauvorgangs zugeführte Wärme muss später wieder abgeführt werden.

Produkttemperatur

Die Temperatur der angelieferten Produkte hat einen großen Einfluss auf die Gefrierlast.

Ein Raum, in den Produkte bereits bei Tiefkühltemperatur eingelagert werden, verhält sich ganz anders als einer, in den gekühlte oder warme Produkte gelangen.

Zu den wichtigen Projektdaten gehören:

• Produktmasse
• Anlieferungstemperatur
• Erforderliche Lagertemperatur
• Tägliche Beladung
• Erforderliche Abkühlzeit

Daher sollten vor der endgültigen Systemauswahl Produktdaten erhoben werden.

Türluftdurchlässigkeit

Die Türfrequenz ist eine der wichtigsten Betriebsvariablen.

Häufiges Öffnen erhöht:

• Wärmebelastung
• Feuchtigkeitseintritt
• Vereisung des Verdampfers
• den Kühlbedarf

Für einen stark frequentierten Logistik-Tiefkühlraum und einen wenig frequentierten Lagerraum sollten nicht dieselben Annahmen zugrunde gelegt werden, nur weil die Abmessungen identisch sind.

Zu den relevanten Informationen gehören:

• Türbreite
• Türhöhe
• Öffnungshäufigkeit
• Öffnungsdauer
• Umgebungstemperatur
• Umgebungsfeuchtigkeit

Auswahl des Kompressors

Gefrierkompressoren arbeiten unter anspruchsvollen Niedrigtemperaturbedingungen.

Die Auswahl hängt ab von:

• Kühlleistung
• Verdampfungsbedingungen
• Kondensationsbedingungen
• Kältemittel
• Umgebungstemperatur
• Stromversorgung
• Betriebsprofil

Die Leistung in PS allein bestimmt nicht die nutzbare Gefrierkapazität.

Die tatsächliche Kompressorleistung muss unter realen Auslegungsbedingungen bewertet werden.

Auswahl des Verdampfers

Ein Gefrierverdampfer überträgt Wärme aus der gekühlten Luft in das Kältemittel.

Bei der richtigen Auswahl sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• Kühlleistung
• Raumtemperatur
• Luftstrom
• Luftstrahl
• Raumgeometrie
• Produktanordnung
• Reifbildung
• Abtauung
• Kältemittel

Die Position des Verdampfers kann ebenso wichtig sein wie die Nennleistung.

Luftstromverteilung

Die kalte Luft muss die gelagerten Produkte erreichen und zum Verdampfer zurückströmen.

Eine schlechte Luftverteilung führt zu:

• Warme Zonen
• Ungleichmäßige Produkttemperatur
• Längere Laufzeiten des Kompressors
• Langsame Rückführung

Wichtige Faktoren bei der Anordnung sind:

• Position des Verdampfers
• Ausrichtung des Regals
• Palettenhöhe
• Raumlänge
• Deckenhöhe
• Türposition
• Freiraum für die Rückluft

Bei der Auslegung der Kälteanlage sollte daher der tatsächliche Raumplan zugrunde gelegt werden.

Mehrere Verdampfer

Größere Gefrierräume erfordern unter Umständen mehrere Verdampfer.

Mehrere Geräte können folgende Aspekte verbessern:

• Luftverteilung
• Raumabdeckung
• Temperaturgleichmäßigkeit

Außerdem erfordern sie die Abstimmung folgender Komponenten:

• Kältemittelverrohrung
• Entwässerung
• Steuerungen
• Abtausequenz

Die Anzahl der Verdampfer sollte sich eher nach dem Luftstrom und der Lastberechnung richten als nach der bevorzugten Anzahl der Geräte.

Eisbildungskontrolle

Feuchtigkeit, die in einen Gefrierschrank gelangt, gefriert schließlich auf kalten Oberflächen.

Refroster auf dem Verdampfer verringert:

• Wärmeübertragung
• Luftstrom
• Kühlleistung

Eine geeignete Abtaustrategie ist daher unerlässlich.

Die Anforderungen an die Abtauung hängen ab von:

• Tiefkühltemperatur
• Feuchtigkeitsbelastung
• Türfrequenz
• Konfiguration des Verdampfers
• Betriebsplan

Zu wenig Abtauung führt zu einer Verstopfung der Rohrschlange.

Zu häufiges Abtauen führt zu unnötiger Wärmeentwicklung.

Abtauwärmerückgewinnung

Nach der Abtauung muss das Kühlsystem die zugeführte Wärme abführen.

Bei großen Anlagen können gestaffelte Abtauprogramme von Vorteil sein, damit nicht alle Verdampfer gleichzeitig außer Betrieb sind.

Dies trägt zu einer besseren Raumstabilität bei.

Entwässerung

Das Abtauwasser erfordert einen kontrollierten Abflussweg.

Die Entwässerung von Gefrierräumen erfordert eine sorgfältige Planung, da das Wasser wieder gefrieren kann.

Bei der Auslegung sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Ablaufgefälle
• Verlauf
• Isolierung
• Frostschutz, wo erforderlich
• Auslassstelle

Eis unterhalb eines Verdampfers deutet oft eher auf Probleme mit dem Abfluss oder der Abtauung hin als auf eine unzureichende Kühlleistung.

Gefrierraum-Ummantelung

Ein Kühlsystem kann eine schlechte thermische Isolierung nicht effizient ausgleichen.

Die Gefrierkammer umfasst:

• Wandpaneele
• Deckenpaneele
• Bodenisolierung
• Gefrierraumtüren
• Ecken
• Paneelverbindungen
• Installationsdurchführungen

Eine unzureichende Isolierung oder Luftundichtigkeiten verursachen eine ständige Kühllast.

Freezewize stimmt daher die Kälteanlagen auf die isolierte Kühlraumkonstruktion ab.

Bodenisolierung

Gefrierräume erfordern besondere Aufmerksamkeit, da Wärme von der Bodenplatte oder dem Untergrund nach oben aufsteigen kann.

Große Tiefkühlbereiche können zu einer erheblichen Wärmeaufnahme durch den Boden führen.

Die Bodenauslegung sollte unter Berücksichtigung folgender Faktoren erfolgen:

• Raumtemperatur
• Bauaufnahme
• Wärmedämmung
• Verkehrsaufkommen
• Feuchtigkeitsbedingungen

Umgebungstemperatur

Kondensationsgeräte geben Wärme an die Umgebungsluft ab.

Eine höhere Umgebungstemperatur erhöht den Kühlbedarf des Kondensators und des Kompressors.

Projekte in heißen Klimazonen erfordern realistische Auslegungsbedingungen.

Außenanlagen in kalten Klimazonen erfordern möglicherweise andere Regelungsstrategien.

Die Anlagen sollten daher unter Berücksichtigung der zu erwartenden jährlichen Betriebsbedingungen ausgewählt werden und nicht auf der Grundlage einer einheitlichen Annahme zur Umgebungstemperatur.

Kältemittelstrategie

Freezewize verwendet nicht für jedes Gefrierprojekt dasselbe Kältemittel.

Die Auswahl des Kältemittels richtet sich nach:

• Zielmarkt
• Anwendung
• Temperatur
• Kompatibilität mit dem Kompressor
• Leistung
• Sicherheitsanforderungen
• Verfügbarkeit von Komponenten
• Verfügbarkeit von Serviceleistungen
• Regionale Vorschriften

Die Systeme werden entsprechend den regional geltenden Kältemittelanforderungen konfiguriert.

Elektrische Auslegung

Zu den erforderlichen elektrischen Angaben gehören:

• Spannung
• Phase
• Frequenz
• Verfügbare Leistung
• Abtaulast
• Lüfterlast
• Steuerspannung

Bei Exportprojekten sollte die Stromversorgung vor der Gerätefertigung bestätigt werden.

Kältetechnik-Steuerungen

Die Steuerungen können Folgendes regeln:

• Raumtemperatur
• Kompressorbetrieb
• Verdampferventilatoren
• Abtauung
• Druckschutz
• Alarme
• Sensoren
• Anlagensicherheit

Die Steuerungsarchitektur sollte der Komplexität der Anlage entsprechen.

Ein begehbarer Tiefkühlraum in einem Restaurant erfordert nicht dieselbe Steuerungsstrategie wie ein großes Tiefkühl-Vertriebszentrum.

Überwachung

Zu den Projekten, die eine stärkere Rückverfolgbarkeit erfordern, gehören unter anderem:

• Temperaturüberwachung
• Alarmmeldung
• Datenprotokollierung
• Überwachung des Gerätestatus

Die erforderlichen Funktionen sollten vor der endgültigen Auswahl der Steuerung definiert werden.

Temperaturwiederherstellung

Die Raumtemperatur kann vorübergehend ansteigen nach:

• Türöffnung
• Einlegen von Produkten
• Abtauung
• Längerer Aufenthalt

Eine langsame Erholung kann auf Folgendes hindeuten:

• Überladung
• Schlechter Luftstrom
• Verfrosteter Verdampfer
• Verschmutzter Kondensator
• Undichte Tür
• Schlechte Isolierung
• Falsche Einstellungen
• Unzureichende Leistung

Vor einer Leistungserhöhung sollte eine umfassende Systemdiagnose durchgeführt werden.

Energieeffizienz

Die Energieeffizienz eines Gefrierschranks hängt vom gesamten System ab.

Wichtige Faktoren sind unter anderem:

• Richtige Dimensionierung
• Auswahl des Kompressors
• Leistung des Kondensators
• Anpassung des Verdampfers
• Luftstrom
• Abtaustrategie
• Isolierung
• Türsteuerung
• Steuerungen

Eine einzige „hocheffiziente“ Komponente kann eine mangelhafte Systemauslegung nicht ausgleichen.

Anwendungen im Tiefkühlbereich

Freezewize-Kühlsysteme für Tiefkühlräume unterstützen:

• Tiefgefrorenes Fleisch
• Geflügel
• Meeresfrüchte
• Tiefgekühltes Gemüse
• Fertiggerichte
• Backwaren
• Eiscreme
• Verpackte Tiefkühlwaren
• Kühlkettenlogistik
• Industrielle Tiefkühllagerung

Jede Anwendung sollte auf die tatsächlichen Produkt- und Betriebsbedingungen zugeschnitten sein.

Daten zur Systemauswahl

Vor der Auswahl eines Kühlsystems für einen Tiefkühlraum bewertet Freezewize:

• Raumabmessungen
• Solltemperatur
• Umgebungsbedingungen
• Produkttyp
• Tägliche Produktmenge
• Temperatur des eingehenden Produkts
• Türmaße
• Türfrequenz
• Isolierung
• Regalanordnung
• Stromversorgung
• Anforderungen an das Kältemittel
• Überwachungsanforderungen

Diese Eingaben bilden eine zuverlässige Grundlage für die Systemauslegung.

System vs. Verflüssigungsaggregat

Ein Niedertemperatur-Kondensator ist eine einzelne Komponente.

Ein Kühlraum-Kältesystem ist eine komplette Kältelösung.

Das Gesamtsystem kann Folgendes umfassen:

• Kondensatoranlage
• Verdampfer
• Expansionsregelung
• Kältemittelrohrleitungen
• Abtauung
• Steuerungen
• Sensoren
• Elektrischer Schutz

Diese Unterscheidung erleichtert den Kunden die Produktauswahl.

Schlüsselfertige Integration von Tiefkühlräumen

Freezewize Cooling System entwirft, liefert und installiert Kühlsysteme für Tiefkühlräume als eigenständige Kühlanlagen oder als Teil kompletter Tiefkühlprojekte.

Der schlüsselfertige Leistungsumfang umfasst:

• Projektplanung
• Berechnung der Kühllast
• Kältetechnik
• Tiefkühl-Kondensationsanlagen
• Gefrierverdampfer
• Kältemittelrohrleitungen
• Abtaukoordination
• Elektrische Steuerungen
• Automatisierung
• Isolierte Kühlraumplatten
• Türen für Tiefkühlräume
• Bodensysteme
• Installation
• Prüfung
• Inbetriebnahme
• Endabnahme

Ob begehbare Tiefkühlräume, Tiefkühllager für Tiefkühlkost, Lager für Fleisch und Geflügel, Anlagen für Meeresfrüchte, Kühlkettenlogistik oder industrielle Tiefkühlprojekte – Freezewize Cooling System entwickelt für jeden Tiefkühlraum ein maßgeschneidertes Kühlsystem, das auf die tatsächlichen Temperaturbedingungen, die Produktmenge, die Raumgeometrie, die Umgebungsbedingungen und die Betriebsanforderungen abgestimmt ist.