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Austausch Kältemaschine Schillerstraße Frankfurt Funktionsbeschreibung Kältesystem – Soll-Zustand 1. Allgemeines Das Kältesystem der Liegenschaft Schillerstraße 27 wird grundlegend modernisiert. Ziel ist eine energieeffiziente, betriebssichere und redundante Kälteversorgung, bestehend aus: 2 redundanten wassergekühlten Kaltwassersätzen (Primärkreis), Pufferspeicher 2.000 l (bestehend, weiterverwendet), Mischkreis für die Kühldecken (Sekundärkreis), Bestandsrückkühlern auf dem Dach (technisch modernisiert), Kühldecken vom Fabrikat Stulz, Typ RADI Cool Maxi. Die Modernisierung erfolgt unter Weiterverwendung des hydraulischen Grundprinzips (Pufferspeicher + Mischkreis), jedoch mit optimierten Erzeugertemperaturen und angepassten Regelstrategien zur deutlichen Verbesserung der Energieeffizienz. 2. Hydraulische Struktur Das Kältesystem besteht aus zwei getrennten Kreisen: 2.1 Primärkreis (Kälteerzeugung) 2 wassergekühlte Kaltwassersätze (KWS 1 + KWS 2), Erzeugertemperaturen Vorlauf ca. 12 °C / Rücklauf ca. 17 °C. Volumenstromregelung über Primärpumpen je KWS. Einspeisung in den Pufferspeicher (Bestand, 2.000 l). Der Pufferspeicher dient zur Hydrauliktrennung zwischen Primär- und Sekundärkreis, Glättung wechselnder Lastspitzen, Sicherstellung ausreichender Mindestvolumenströme für die KWS. 2.2 Sekundärkreis (Kühldecken) Versorgung der Kühldecken Stulz RADI Cool Maxi. Vorlauf 16 °C / Rücklauf 18 °C (Delta T = 2 K), wie im Bestand. Hydraulische Einspeisung über 3-Wege-Mischventil am Pufferspeicher. Die Mischgruppe stellt unabhängig von der Erzeugerseite eine konstante Deckenvorlauftemperatur von 16 °C sicher. 3. Funktionsweise der Kälteerzeugung 3.1 Betriebsweise der Kaltwassersätze Die beiden Kaltwassersätze arbeiten alternierend bzw. parallel, sodass bei Ausfall eines KWS die verbleibende Maschine den reduzierten Betrieb (≥70 % der Kühllast) sicherstellt. Primärvorlauf / Primärrücklauf: 12/17 °C Diese erhöhte Erzeugertemperatur reduziert das Temperaturhub des Verdichters und verbessert damit den EER/COP um ca. 15–25 % gegenüber der alten 6/12-Auslegung. 3.2 Temperaturregelung Die Regelung der Erzeugertemperatur erfolgt über die Speichertemperatur: Freigabe Kälteerzeugung z. B. bei Speichertemperatur > 14–15 °C (oben), Abschaltung bei Erreichen von ca. 12 °C (unten). Es stehen unterschiedliche Betriebsarten zur Verfügung: Einzelbetrieb (KWS 1 oder KWS 2) Redundanzbetrieb Parallelbetrieb bei hoher Last Automatische Umschaltung (Betriebsstundenausgleich) 4. Funktionsweise des Sekundärkreises (Kühldecken) 4.1 Kühldecken Stulz RADI Cool Maxi Die Kühldecken werden wie bisher mit 16 °C Vorlauf / 18 °C Rücklauf versorgt. Diese Temperaturen liegen oberhalb des Taupunktes, wodurch Kondensationsrisiken wirksam ausgeschlossen werden. Die Decken erzielen dabei eine spezifische Leistung von ca.: Herstellerangabe: 83 W/m² bei ΔT = 10 K Tatsächliches ΔT im Betrieb: Raumtemperatur: 24–26 °C Mittlere Wassertemperatur: (16+18)/2 = 17 °C ΔT ≈ 7–9 K → resultierende spezifische Leistung ≈ 60–75 W/m², je nach Raum und Lufttemperatur. Dies deckt die ermittelte Raumkühllast sicher ab. 4.2 Regelung des Deckenkreises Regelventil: 3-Wege-Mischer am Pufferspeicher. Führungsgröße: Deckenvorlauftemperatur 16 °C. Menge: Drehzahlgeregelte Sekundärpumpen bzw. Konstantvolumen mit Regelventilen in den Decken. Regelstrategie: Außentemperaturabhängig, Raumtemperaturabhängige Nachführung möglich. 5. Rückkühler (Bestand) – Funktion im Gesamtsystem Die vier bestehenden Güntner-Rückkühler (2× S-GFH 101 A/3, 2× GFH 082) werden weiterverwendet und technisch ertüchtigt (Ventilatormodernisierung / Regelung / Dämmung / Druckprüfung). Sie führen die Kondensationswärme der beiden Kaltwassersätze ab. Durch die höhere Verdampfungstemperatur der neuen KWS sinkt die erforderliche Rückkühlerleistung pro Netto-kW Kälte, sodass die Bestandsgeräte eine ausreichende Reserve haben. 6. Vorteile der neuen Systemführung 6.1 Energieeffizienz Höhere Verdampfungstemperatur → geringerer Temperaturhub → deutlich bessere Effizienz der KWS (–15…–25 % Stromverbrauch). 6.2 Hydraulische Stabilität Pufferspeicher ermöglicht intermittierende Lasten ohne Mindestdurchflussprobleme. Decken bleiben im optimalen Bereich (16/18 °C), unabhängig vom Erzeugerniveau. 6.3 Betriebssicherheit Zwei redundante KWS → N+1-ähnlicher Betrieb im Bürogebäude. Bestandspufferspeicher und Mischkreis sorgen für thermische Stabilität. 6.4 Zukunftssicherheit Nutzung der Bestandsinfrastruktur (Speicher, Rückkühler, Deckenkreise). Erzeugertemperaturen kompatibel mit modernen Kältemaschinen (auch R513A / R32 / R290). 7. Zusammenfassung Das Kältesystem wird von einer alten 6/12-°C-Erzeugung auf ein effizienteres Primärtemperaturniveau (z. B. 12/17 °C) umgestellt. Die Kühldecken werden weiterhin mit 16/18 °C betrieben, wie bereits seit Bestand. Der Pufferspeicher bleibt als hydraulische Trennung bestehen. Die Rückkühler werden ertüchtigt und weiterverwendet. Das Gesamtsystem gewährleistet hohe Effizienz, sichere Kühlung aller Räume und Redundanz durch zwei Kaltwassersätze.

01 Kälteanlage Schillerstraße 27

01.01 Aggregate, Groß-Komponenten und Zubehör

01.02 Alternativposition – Flüssigkeitskühler Dies ist eine ALTERNATIVPOSITION. Sie ersetzt NICHT die Grundposition, sondern dient dem Bauherrn als zusätzliche technische/economische Vergleichsoption.

01.03 Sanierung Rückkühlwerke (Dach)

01.06 Schaltanlagen Rückkühlwerke

01.04 Demontage Bestandsanlagen

01.05 Planung, Inbetriebnahme und Abnahmen