Kältekreisläufe für Kühlmöbel oder Tiefkühlzellenwerden seit vielen Jahren überwiegend einkreisig gebaut. Synthetisch hergestellte Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial (z.B. R22,R507, R404A, R134a) zirkulieren dann in einem Kreislauf von der Kälteanlage durch lange Kupferleitungen hinein in die Kühlmöbel und von dort wieder zurück. Ihre Aufgabe: Wärme abzutransportieren und ins Freie zu leiten. Nur so bleiben Frische- und Tiefkühlprodukte konstant gekühlt und verderben nicht durch die Raumwärme im Markt.
In einem solchen Einkreissystem sind aber die Kältemittelfüllmengen groß und können bis zu einigen hundert Kilo betragen. Das wäre weiter nicht schlimm, gäbe es keine Leckageverluste. Denn trotz aller Anstrengungen ist eine Einkreis-Supermarktkälteanlage niemals völlig dicht. Im Schnitt entweichen jährlich zwischen 3-15 Prozent Kältemittel in die Atmosphäre, je nach Größe und Komplexität des Systems. Auch ein Umbau im Markt ist immer mit Verlustenbehaftet, außerdem zeitaufwändig und teuer, denn der gesamte Kreislauf muss evakuiert werden, was nur ein Kältefachmann darf. Gleiches gilt für die Neuverlegung Kältemittel führenderLeitungen, Befüllung und Inbetriebnahme.
Diese Gegebenheiten, verbunden mit der gesetzlichen Vorschrift zur Reduzierung von Treibhausgasen, beschleunigten in den letzten Jahren den Trend zu natürlichen Kältemitteln. Allerdings haben diese auch Nachteile: Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Isobutan sind brennbar. CO₂ ist ein Hochdruckkältemittel und braucht druckfeste, teure Bauteile. Aus diesen Gründen trennt man, und hier wären wir beim Thema, Kälteerzeugung (Primärkreis mit dem Kältemittel) und Abtransport der Wärme über den Waterloop (Sekundärkreis mit Kühlsole) voneinander.
Trennung der Kältekreise
So bleibt das Kältemittel in der hermetisch dichten Kältemaschine, die Füllmenge ist deutlich geringer, und Kältemittelverluste sind praktisch ausgeschlossen. Außerdem müssen beim Kältemittel CO₂ in den Kühlmöbeln keine teuren Hochdruckkomponenten verbaut werden. Gleiches gilt auch für die Rohrnetze zu den Kühlmöbeln oder zu den Luftkühlern in den Kühlzellen.
Das Kältemittel CO₂ wird in sogenannten Boosteranlagen bislang als Einkreissystem verwendet. Da es kein Treibhausgas ist, spielen Verluste keine Rolle. Alternativ gibt es aber auch für CO₂ immer häufiger zweikreisige Ausführungen mit einer Waterloop. Die Waterloop-Technologie machte auf der Euro-Shop aber vor allem deshalb von sich reden, weil derzeit die brennbaren Kohlenwasserstoffe für die gewerbliche Kühlung neu entdeckt werden. Zwar sind schon seit vielen Jahren Propan oder Isobutan in hermetisch dichten Kühlgeräten wie Kühlschränken, Flaschenkühlern, Tief-/Kühl-Truhen oder Verkaufsautomaten im Einsatz. Der Nachteil dabei: Die entzogene Wärme wird an Ort und Stelle wieder in den Raum eingeblasen.
Um das zu vermeiden, hat der österreichische Kühlmöbelhersteller AHT für den Discounter Lidl ein neues Konzept entwickelt. In einem Pluskühlregal sind bis zu drei kleine, hermetisch dichte Propankältemaschinen eingebaut. Je näher nämlich das Kälteaggregat beim Kühlgut ist, desto effizienter arbeitet es – erzeugt an Ort und Stelle allerdings unerwünschte Abwärme. Die neuen steckerfertigen „Vento Green“-Kühlmöbel haben kleine Wärmetauscher eingebaut. Darüber gelangt die Abwärme in die Kühlsole des Waterloop. An diesen wird das Möbel mit Schnellkupplungen einfach angeschlossen. Ein Kühlmöbelumbau wird damit sehr leicht. Zwei Handgriffe genügen zum Abkuppeln oder Anschließen eines Kühlaggregats mittels Schnellkupplungen. Kältemittel geht dabei keines verloren.
Wärme rückgewinnen
Die Kühlsole fließt jetzt im Waterloop aus dem Verkaufsraum und gibt die Wärme über einen Rückkühler an die Umgebung ab, oder aber die Wärme wird rückgewonnen, gespeichert und beispielsweise für eine Fußbodenheizung genutzt. Es können auch Kühlräume oder Kühlzellen an den Wasserkreislauf angeschlossen werden. Dafür bietet das Unternehmen Cool Italia kleine steckerfertige Propan-Kälteaggregate. Andere Hersteller wie Daikin, Glen Dimplex oder Viessmann testen noch vergleichbare Lösungen. Epta hat eine Lösung für das Kältemittel CO₂ im Programm.
Bei der zweiten Variante des Waterloopsteht die zentrale Kältemaschine in einem separaten Maschinenraum. Dann strömt die Kühlsole von dort zu den Kühlmöbeln, holt die Wärme ab und transportiert sie aus dem Markt. Werden größere Kälteleistungen mit Kohlenwasserstoffen erzeugt, macht diese Sekundärkreislösung besonders Sinn. Wegen der Brennbarkeit gelten nämlich strenge Sicherheitsvorschriften bei Füllmengen von mehreren Kilogramm Propan. Alle gesetzlichen Vorgaben können in einem Maschinenraum oder bei Außenaufstellung erfüllt werden. Der Herstellermarkt bietet dafür heute komplette Propan-Verbundanlagen an.
Auf diese Variante des Waterloop setzt Aldi Nord und hat dafür auf der EuroShop offiziell eine Kooperation mit Viessmann bekannt gegeben. Demnächst sollen die ersten 10 Propan-Testmärkte mit „EsyCool green“-Systemen von Viessmann ausgestattet werden. Es sind derzeit also vor allem die großen Discounter, die in der Breite beim Kältemittel Propan vorangehen. Aldi Süd hat den Nutzen natürlicher Kältemittel schon vor Jahren erkannt und gilt als einer der Vorreiter bei der flächendeckenden Einführung von CO₂ in der Gewerbekälte. Inzwischen setzen auch Edeka, Rewe und andere in neuen Märkten auf natürliche Kältemittel.
Foto: Messe Düsseldorf; Grafik: EHI (Quelle: Achim Frommann)
Weitere Informationen: frommann-achim@t-online.de
Was ist ein Waterloop?
Waterloop heißt Wasserkreislauf. Vergleichbar einem Autokühler, der den Motor vor Überhitzung schützt, wird über ein mit Kühlsole gefülltes System die Wärme aus einem Kühlmöbel nach draußen ins Freie transportiert. Dort steht ein Wärmetauscher mit Ventilatoren. Diese fördern kältere Außenluft genau wie bei einem Auto durch die Kühlerlamellen. Die Luft nimmt dabei Wärme aus der Kühlsole auf. Danach strömt diese abgekühlt wieder zurück zum Kühlmöbel oder in einen Kühlraum.
Der Waterloop bietet aus Betreibersicht folgende Vorteile: Die Kältemittelfüllmenge einer Supermarktkälteanlage kann deutlich reduziert werden. Kältemittelverluste werden vermieden, weil die Kälteanlage entkoppelt wird und dicht ist. Jedes natürliche Kältemittel kann verwendet werden. Ein Marktumbau ist einfach und schnell realisierbar. Als nachteilig werden die höheren Investitionskosten und eine schlechtere Effizienz angeführt. Tatsächlich liefern nur Vergleichsberechnungen richtige Antworten.
Auf dem Weg zum Netto-Null-Gebäude
Das nachhaltige Haustechnik-Konzept der Drogeriemarktkette dm half, die CO2-Emissionen des Filialisten zu senken. Luft-Luft-Wärmepumpen und Wärmerückgewinnungssysteme leisten einen wichtigen Beitrag zur Minderung des Energiebedarfs für die Haustechnik.