Das Basler Pharmaunternehmen Konapharma AG hat sich beim Ausbau seines Produktionsstandortes in Pratteln für die umwelt- freundliche und wirtschaftliche Kälteerzeugung mit Propan (R290) entschieden. Neben einer Wärmerückgewinnung im Kältebetrieb wird die Effizienz der Anlage durch einen hohen Anteil Free Cooling gesteigert.
Am 2009 eröffneten Standort Im Wannenboden in Pratteln produ- ziert Konapharma Fertigarzneimittel unter höchsten Hygienebedingungen. Nahezu das ganze Produktionsgebäude besteht aus Reinräumen mit hohen Luftwechselzahlen und konstanten Feuchtekonditionen. Die Luftaufbereitung benötigt deshalb ca. 50% der erzeugten Kälte.
Im Rahmen eines Gesamtkonzeptes der Engie Services AG für den Ausbau der Produktionsräumlichkeiten hat die Kapag Kälte-Wärme AG eine moderne Kältemaschine mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290) realisiert. Die Anlage erzeugt mit zwei Kältekreisläufen mit je zwei Verdichtern insgesamt 900 kW Kälteleistung und 1150 kW Leistung bei der Wärmerückgewinnung.
Abbildung 1: Aufstellungsort der Maschine auf dem Dach.
Besondere Anforderungen an Aufstellungsort
Das leicht entflammbare Kältemittel stellte besondere Anforderungen an den Aufstellungsort und die verwendeten Komponenten der Maschine. So wurde die Anlage wie in Abbildung 1 ersichtlich in einem belüfteten Schalldämmgehäuse aussen aufgestellt auf dem Dach des Gebäudes realisiert. Damit entspricht der Installationsort einem speziellen Maschinenraum nach EN 378. Die verbauten Komponenten müssen Ex Kennzeichnung II 3G T3 (EX2T3) hinsichtlich des Explosionsschutzes erfüllen. Innerhalb des Maschinengehäuses muss im Fall einer Havarie ein Unterdruck von mindestens 20 Pa erzeugt werden können. Der dazu nötige Ventilator wird alle 2 Stunden auf seine Funktion getestet. Sensoren überwachen ständig die Kältemittelkonzentration. Nach Erreichen von 20% des zulässigen Grenzwertes stellt der Ventilator ein und bläst das Propan an einen sicheren Ort gemäss ATEX ab. Nach Erreichen von 80% des zulässigen Grenzwertes wird die Maschine stromlos geschaltet.
Abbildung 1: Aufstellungsort der Maschine auf dem Dach.
Geringe Kältemittelmenge pro Kreis
Die Drucklage von Propan liegt wie in Abbildung 2 dargestellt zwischen derjenigen von R134a und R404A. Am ähnlichsten verhält sich Propan wie R22. Damit ist R290 grund-sätzlich für die meisten kältetechnischen Anwendungen geeignet. Im Auslegungspunkt der hier vorgestellten Anlage mit einer Verdampfungstemperatur von 2°C hat Propan eine um 35% höhere volumetrische Kälteleistung als das ansonsten thermodynamisch ähnliche R134a. Dadurch kann die Maschine vergleichs- weise kompakt gebaut werden. Die Kältemit- telfüllmenge fällt bei dieser Anlage mit 43 kg Propan pro Kältekreis gering aus. Zum Einsatz kommt Propan mit besonderen Anforderungen an die Reinheit.
Die Propan-Kältemaschine erreicht mittels drehzahlgeregelten Hubkolbenverdichtern hohe Leistungszahlen. Zum Einsatz kommen 8-Zylinder-Verdichter von GEA Bock in der explosionsgeschützten Ausführung, wie sie in Abbildung 3 zu sehen sind. Bei niedrigen Aussentempera- turen wird ein grosser Anteil des Kältebedarfes über Free Cooling gedeckt. Die anfallende Abwärme der Kältemaschinen wird via Zwischennetz wenn immer möglich im Gebäude genutzt. Insgesamt kann bei dieser Installation eine sehr hohe Jahresarbeitszahl erreicht werden.
Abbildung 3: Hubkolbenverdichter in der explosionsgeschützten Ausführung.
Wirtschaftliche Alternative
Trotz den zusätzlichen Au agen hinsichtlich des Explosionsschutzes ist die Kälteerzeugung mit Propan eine wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Kältemitteln. Ausschlaggebend dafür sind die günstigen Stoffeigenschaften des Propans und die Tatsache, dass ein breites Sortiment von explosionsgeschützten Komponenten auf dem Markt verfügbar ist. Die Mehrkosten für das Sicherheitsdispositiv von R290 stehen in einem guten Verhältnis zu den Vorteilen dieser Technologie: Energieeffzienz, Erfüllung von Umweltauflagen und Platzbedarf der Anlage.
