Die Kaltluftversorgung von Tiefkühllagern

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1 Roland Handschuh Klaus Döge Die Strömung in Tiefkühllagern mit Isolierkühlern Zur Bestimmung einer optimalen Anordnung der Zuund Abluftquerschnitte der Isolierkühler eines Tiefkühllagers werden die Geschwindigkeits- und Temperaturverteilungen berechnet. Die Bewertung erfolgt an Hand der Temperaturspreizung und einer Übertemperatur. The air flow in deep-freeze storage depots with coolers built in the insulation For the determination of an optimal arrangement of the supply and the exhaust air cross sections of the coolers built in the insulation of a deep-freeze storage depot the speed and temperature distributions are calculated. The evaluation takes place on the basis temperature spreading and a temperature rise. Keywords: of cold-storage depots, air cooling system, numeric procedure, modelling, temperature distribution, distribution of velocity Dipl.-Ing. R. Handschuh, Hans Güntner GmbH, Fürstenfeldbruck, Dr.-Ing. K. Döge, Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden ggmbh, Dresden Die Kaltluftversorgung von Tiefkühllagern kann vorteilhaft mit Isolierkühlern erfolgen. Eingangs werden Aufbau, Funktionsweise sowie anlagenund betriebstechnische Vorteile der neuartigen Isolierkühler dargestellt. Für das Tiefkühllager bei REWE in Langel, das mit Isolierkühlern ausgerüstet ist, werden dann die Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung sowie die Strömungsstruktur mit dem kommerziellen Computercode FLUENT berechnet. Die dazu erforderlichen Randbedingungen kann man den Planungsunterlagen entnehmen. Im Einzelnen werden der Einfluss des Öffnens der Türen auf die Kühllast und unterschiedliche Anordnungen der Zu- und Abluftöffnungen am Kühler untersucht. Sowohl für die Bewertung der Simulationsergebnisse als auch für das Betreiben des Kühllagers werden geeignet gewählte Temperaturdifferenzen verwendet. Das sind die Übertemperatur zur Charakterisierung der Qualität der Luftführung und die Mindest-Temperaturdifferenz, die sich aus der Kühllast und dem Volumenstrom am Eintritt ergeben. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass es vorteilhaft ist, die Kühlluft unterhalb der Abtauklappe einzublasen, weil sich dann die Zu- und Abströmung nicht kreuzen und weniger vermischen. Der berechnete Wärmeeintrag beim Öffnen der Türen ist im Vergleich zur Kühllast groß und hängt deutlich von der Anordnung des Kühllufteintritts ab. Die numerische Simulation der Raumströmung in Kühllagern ist somit eine effektive und flexible Methode zur Senkung der durch die Strömung beeinflussbaren Betriebskosten. Für moderne Distributionslager im Tiefkühl- und bisweilen auch im Normalkühlbereich wurden bei der Firma Hans Güntner GmbH sogenannte Isolierkühler entwickelt [1]. Diese bestehen aus der Isolierzelle, dem Kühlerblock, den zugeordneten Ventilatoren, der Verschlussklappe, einer oder zwei Zugangstüren und wahlweise einem angebauten Schaltschrank. Damit ergibt sich für den Betreiber der Anlagen eine sehr gute Raumausnutzung des Hochregallagers, eine geringe Schallbelästigung für das Lagerpersonal und keine Eisbildung im Kühlraum. Anlagenbauer und das Servicepersonal schätzen die gute Zugänglichkeit des Kühlers für die Installation, die Inbetriebnahme und für Servicearbeiten ohne Belastung durch die tiefen Temperaturen. Außerdem werden eine mögliche Vergiftungs- und Brandgefahr durch Ammoniak oder Kohlendioxid weitgehend ausgeschlossen. Die Kaltluft wird entweder direkt durch die an den Kühlraum angesetzten Isolierkühler oberhalb oder unterhalb der Verschlussklappe oder über Luftkanäle in das Kühllager eingeblasen. Um die Luftzuführung weiter zu optimieren, wurde das Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden beauftragt, entsprechende Untersuchungen an einem Beispiellager (REWE in Langel) durchzuführen [2]. Angestrebt werden Aussagen zur Geschwindigkeitsund Temperaturverteilung im Lager und zu Möglichkeiten einer Elektroenergieeinsparung. Die Einbringung der Kaltluft ( 28 C) in Tiefkühllager erfolgt standardmäßig im Bereich der Decke. Dabei wird vielfach horizontal eingeblasen, um die Wirkung des Coanda-Effektes auszunutzen und eine ausgeprägte Deckenströmung mit der daraus resultierenden großen Wurfweite zu erreichen. Die zweite Möglichkeit einer Mischlüftung [9], die insbesondere für sehr große Tiefkühllager angewendet wird, besteht darin, vertikal einzublasen [3, 4, 5]. Dann stellen sich große Raumluftwirbel in den Gängen und eine gleichmäßige Temperaturverteilung ein. Bewährt haben sich auch Systeme mit Verdrängungslüftung, bei denen die Kaltluft im Fußbodenbereich zugegeben wird. In Bild 1 sind Stromlinien von Mischund Verdrängungslüftung schematisch dargestellt. Eine sehr effiziente Methode zur Untersuchung von Raumluftströmungen ist die KI Luft- und Kältetechnik 4/

2 numerische Simulation der nicht isothermen Strömung. Als Software wird im Weiteren der kommerzielle Computercode FLUENT verwendet, auf den im Einzelnen hier nicht eingegangen werden soll. Es gilt als sicher, dass bei der verwendeten Feinheit des Berechnungsgitters FLUENT ausreichend genaue Ergebnisse liefert. Mit FLUENT können sowohl der instationäre als auch der stationäre Fall untersucht werden. Die folgenden Ausführungen konzentrieren sich auf die stationären Verhältnisse für den Sommer Auslegungsfall bei verschiedenen Ausführungen der Isolierkühler an einem ausgeführten, im Rahmen der Bearbeitung unveränderlichen Tiefkühllager. Isolierkühler Bild 1: Lüftungsprinzipien für Tiefkühllager gesetzt, die auf die Größe des Kühlerblockes und die Kälteleistung abgestimmt sind, siehe Bild 2, Bild 3 und Bild 4. Die Antriebsmotoren der Ventilatoren werden mit zwei unterschiedlichen Drehzahlen eingebaut, um bei niedriger Drehzahl die Abtauung bei geschlossener Klappe durchzuführen. Beim Abtauvorgang ist die isolierte Klappe geschlossen. Der Kühlerblock sowie alle Bauelemente innerhalb der Kammer werden bei niedriger Drehzahl mit erwärmter Luft abgetaut. Im Kühlbetrieb ist die sich um die horizontale Achse drehende Klappe an der Frontseite des Isolierkühlers geöffnet und waagerecht gestellt. Damit ist die Luftansaugseite vom Luftaustritt getrennt. Bei den folgenden Simulationsrechnungen wird von der Möglichkeit, die Kühlluft mittels eines Kanals im Lager zu verteilen, kein Gebrauch gemacht. Zur Absicherung eines stabilen Betriebes wird die Klappe im geschlossenen Zustand durch eine umlaufende Rahmenheizung beheizt. Zur Begehung des Isolierkühlers sind je nach Größe und Anzahl der ein- Zur Aufrechterhaltung der Kaltluftzufuhr im Kühlraum werden je nach Belüftungsprinzip Radial- oder Axialventilatoren eingebauten Ventilatoren Revisionsgänge vorhanden. Durch die Vorfertigung der kompletten Kühlereinheit im Werk ergeben sich weniger Installationsaufwand und eine geringere Gesamtbauzeit. Für Wartung und Service ist von Vorteil, dass der Tiefkühlwaren Logistik Betrieb nicht beeinträchtigt wird und die Arbeiten im Warmen durchgeführt werden können. Die wichtigsten Vorteile für das Betriebsverhalten sind gegenüber Standardkühlern weniger Feuchteeintrag, weniger Abtauung, geringere Schwankungen der Raumtemperatur und geringeres Leckagerisiko. Außerdem sind der Tiefkühlraum besser ausgenutzt und die Kältemittel- und Kondensatleitungen im Isolierkühler konzentriert. Modellbildung Ausgehend von den Leistungsverzeichnissen, dem Grundriss und der Zeichnung des Kühlers für das Tiefkühllager 1 bei REWE in Langel wird ein geometrisch und thermisch etwas vereinfachtes Modell des Tiefkühllagers abgeleitet, siehe Bild 5. Dabei ist die Transmission, siehe Tabelle 1, entsprechend den Temperaturen der Nachbarräume auf Wände, Decke und Fußboden verteilt. Die Wärme der Beleuchtung wird zu gleichen Teilen auf die Paletten und die Decke aufgeteilt. An den Paletten wird außerdem die Produkt-, Personen- und die sonstige Wärme berücksichtigt. Die Lüfterwärme entspricht der Motorleistung und wird einschließlich der kinetischen Energie am Kühleraustritt (2 mal 0,34 kw) in den Isolierkühlern kompensiert, so dass sie im Kühlhaus nicht wirksam ist. Die sonstige Wärme und die Transmission am Fußboden können zusammengefasst werden. Bild 2: Isolierkühler mit Axialventilatoren, oben einblasend (Variante 1) Bild 3: Isolierkühler mit Axialventilatoren, unten einblasend (Variante 2) Bild 4: Isolierkühler mit Radialventilatoren, oben einblasend, ohne Revisionsgang 174 KI Luft- und Kältetechnik 4/2003

3 Tabelle 1: Daten des Tiefkühllagers 1 bei REWE Bild 5: Geometrisches und thermisches Modell des Tiefkühllagers Besondere Schwierigkeiten macht die Modellierung der Kältelast infolge des Öffnens der Türen. Ansätze für die Berechnung des Luftaustausches in Abhängigkeit von den Abmessungen der Türen, der Temperaturdifferenz auf beiden Seiten, der Öffnungszeit und den Strömungsverhältnissen sind uns nicht bekannt. Deshalb wird ein Teil des Wareneingangs, der am Luft- und Wärmeaustausch beteiligt ist, zum Berechnungsgebiet hinzu genommen. Damit dort die Temperatur bei 4 C bleibt und kein wesentlicher Einfluss auf den Austausch entsteht, wird eine Querströmung von oben nach unten und gleicher Massestrom am Ein- und Austritt angesetzt. Die numerische Simulation für die stationären Fälle bei geschlossenen und offenen Türen und bei Kenntnis der Anzahl und Zeitdauer der Türöffnungen ermöglicht die Ermittlung der Kältelast infolge Türöffnens. Es wird ein merklicher Einfluss der Ausblasrichtung der Kühler erwartet. Im Interesse der Vergleichbarkeit verschiedener Varianten wird die Kühlluft mit konstanter Geschwindigkeit ohne Drall in das TK-Lager eingeblasen. Die Eigenschaften der eingesetzten Isolierkühler werden somit nicht vollständig berücksichtigt. Mit den beschriebenen Randbedingungen und Abmessungen werden alle folgenden Simulationsrechnungen durchgeführt. Der Volumenstrom ist in allen Fällen gleich groß. Die gewählte Anordnung der Isolierkühler im Kühllager ist in Bild 5 eingetragen. Nr. Größe Einheit Zahlenwert 1 Raumtemperatur-Auslegung C 28 2 Länge des Lagers m 69,6 3 Breite des Lagers m 18,6 4 Höhe des Lagers m 11,3 5 k-wert für Boden, Decke und Wände W/(m 2 K) 0,14 6 Transmission kw 29,07 7 Tür öffnen kw 20,34 8 Beleuchtung kw 15,57 9 Personen und Verlustwärme kw 6,50 10 Produktwärme kw 19,13 11 Lüfterwärme kw 13,12 12 Sonstige Wärme (z. B. Fußbodenheizung) kw 6,80 13 Kältebedarf kw 110,52 14 Kältebedarf minus Tür Öffnen minus Lüfterwärme kw 77,12 15 Anzahl der Kühler (Isolierkühler) 2 16 Luftvolumenstrom je Kühler (kleine Drehzahl) m 3 /h Anzahl der Ventilatoren je Kühler 3 18 Breite von Zu- und Abströmquerschnitt m 3,4 19 Höhe von Zu- und Abströmquerschnitt m Lufteintrittstemperatur in das Lager C 29,3 21 Luftaustrittstemperatur aus dem Lager C 26.7 Aus früheren Untersuchungen [6], [7] und [8] ist bekannt, dass die Strömung und Einbringung der Wärme bei teilweise durchströmten Einbauten (Versperrungen) wie Palettenwänden, Kühlerblöcken usw. ebenfalls vorteilhaft mittels numerischer Simulation berechnet werden kann. Damit der Aufwand beherrschbar bleibt, werden bei dem verwendeten Modell der anisotropen Schüttung nicht alle Feinheiten der Durchströmung der Einbauten modelliert. Statt dessen berücksichtigt man nur die gemittelte Wirkung der Einbauten auf die Strömung und den Wärmetransport. Dazu benötigt man Ansätze für die Kräfte in allen Koordinatenrichtungen und die Wärmeströme pro Volumenelement, die effektiv aus Messungen zu gewinnen sind. Diese Ansätze gelten dann für die jeweilige Ausführung der Palettenwände, Kühlerblöcke oder anderer Einbauten. Für die Palettenwände sind uns keine Ansätze bekannt. Deshalb wird als Näherung das Modell der isotropen Schüt- KI Luft- und Kältetechnik 4/

4 tung (power law Modell in FLUENT 5) verwendet, für das die Ansätze aus den Druckverlusten und den Wärmeströmen bei gleichmäßiger Durchströmung abgeschätzt wurden. (1) p ges /I = Gesamtdruckverlust pro Länge (N/m 3 ); C o = Koeffizient der Ansatzfunktion (kg/m 4 ); c =Vektor der Geschwindigkeit (m/s); C 1 = Exponent der Ansatzfunktion ( ). Bezüglich des Wärmetransports wird der auf das Volumen bezogene Wärmestrom, die Wärmequellstärke verwendet. (2) q = Wärmequellstärke (W/m 3 ); Q = Wärmestrom (W); V = Bezugsvolumen (m 3 ). Nicht dargestellte Testrechnungen belegen die Brauchbarkeit dieser Modellierung. Bewertung der Simulationsergebnisse Um den Einfluss der Größe des Kühlluftvolumenstroms, Eintrittsgeschwindigkeit [10], Luftverteilung über Luftkanäle, Luftgeschwindigkeit im Aufenthaltsbereich der Arbeiter [10] und gegebenenfalls weiterer, die thermische Qualität bestimmender Variabler zu quantifizieren, sollte vorteilhaft die maximale Temperaturdifferenz im TK-Lager herangezogen werden: (3) Dabei bedeuten: t max t min maximale Temperaturdifferenz (K) t max maximale Lufttemperatur (K) t min = t Ein minimale Lufttemperatur = mittlere Kühllufteintrittstemperatur (K) t Aus mittlere Luftaustrittstemperatur (K) t max t Aus (maximale) Übertemperatur oder Temperaturdifferenz zur Charakterisierung der Qualität der Luftführung (K) t Aus t Ein die sich aus der Kühllast und dem Kühlluftvolumenstrom am Eintritt ergebende Mindest-Temperaturdifferenz (K). Alle Temperaturen sind außerhalb der Temperatur-Wandgrenzschichten zu nehmen. Außerdem gilt (4) Q =Kältebedarf (W); (r c p ) Ein V Ein = Wärmekapazitätsstrom am Eintritt in das TK- Lager (W/K); V Ein = Volumenstrom am Eintritt in das TK-Lager (m 3 /s). Ein großer Volumenstrom verkleinert die Temperaturdifferenz (t Aus t Ein ) und die Übertemperatur (t max t Aus ). Eine vorteilhafte Luftführung verkleinert nur die Übertemperatur (t max t Aus ), erfordert andererseits gelegentlich Bauraum und gerätetechnischem Aufwand zur Luftverteilung im TK-Lager. Während der Einfluss des Volumenstroms auf die Mindest-Temperaturdifferenz nach obiger Gleichung leicht berechnet werden kann, ist die Übertemperatur nur über eine Strömungssimulation bestimmbar. Bei der folgenden Strömungssimulation werden der Volumenstrom, die Kühllast ohne Türöffnen und die mittlere Kühlluftein- und Kühlluftaustrittstemperatur konstant gehalten. Dann genügt zur Beurteilung der verschiedenen Luftführungen für das betrachtete Modelllager die berechnete Übertemperatur als Qualitätsparameter. Gelegentlich möchte man ohne weitere Simulationsrechnungen die bekannten Verhältnisse in einem TK-Lager bei unveränderlicher Geometrie und gleichen Randbedingungen auf ein anderes Temperaturniveau (Index M) übertragen. Das ist näherungsweise möglich, wenn man vom Antrieb der natürlichen Konvektion durch Dichte- bzw. Temperaturunterschiede ausgeht. Dann gilt, weil die Temperaturdifferenz für beide Fälle gleich und klein gegenüber der absoluten Temperatur am Eintritt ist: Bild 6: Darstellung des Berechnungsgebietes und der Koordinaten bei Variante 1, Türen auf (5) Das bedeutet, dass bei gleichen Abmessungen, Volumenströmen und Wärmeströmen die Simulationsergebnisse insbesondere die wichtige maximale Übertemperatur auf ein etwas anderes Temperaturniveau übertragen werden können. Simulationsergebnisse Variante 1: Isolierkühler oben ausblasend Bild 6 zeigt das Berechnungsgebiet für die zuerst bearbeitete Variante 1 bei geöffneten Türen. Im Wareneingang strömt die Luft von oben nach unten. Die Palettenwände sind grau hervorgehoben. Die Temperaturverteilung in der Nähe der Eintrittsebene, siehe Bild 7, zeigt wegen des Einströmens über der Abtauklappe auch oberhalb der Abtauklappe die kleineren Temperaturen. Außerdem ist das Aus- und Einströmen an den Türen erkennbar. Die etwas größeren Temperaturen im Bereich des Daches des Wareneingangs und an den Türrahmen ergeben sich aus der Simulation und haben keine Bedeutung. Wegen der großen Wärmeströme über die Türen ist das Temperaturniveau relativ hoch. In den Palettenwänden stellt sich erwartungsgemäß eine höhere Temperatur ein als in den Gängen. In den Gängen, siehe Bild 8, ist die Strömung dreidimensional. Die vom Isolierkühler kommende kalte Luft fällt nach unten und durchströmt die Regale. Es bilden sich zwei große Rezirkulationsgebiete. Die höchsten Temperaturen ergeben sich an der den Türen gegenüberliegenden Seite. Das ist gut im gewählten Horizontalschnitt ersichtlich, siehe Bild KI Luft- und Kältetechnik 4/2003

5 Bild 7: Temperaturverteilung in der Nähe der Eintrittsebene bei Variante 1, Türen auf Bild 8: Temperaturverteilung im Längsschnitt (Mittelschnitt) bei Variante 1, Türen auf An der den Türen gegenüberliegenden Seite bei x = 6 m, siehe Bild 13, stellen sich ein schwacher vertikaler Temperaturgradient und eine schwache Wellung der Temperatur ein. Für den Fall geschlossener Türen erhält man aus der numerischen Simulation ähnliche Ergebnisse auf etwas niedrigerem Temperaturniveau, siehe Bild 10 bis 11. Variante 2: Isolierkühler unten ausblasend Variante 2 mit unterhalb der Abtauklappe ausblasendem Isolierkühler ergibt für geöffnete und geschlossene Türen wiederum ähnliche Strömungsbilder jedoch etwas kleinere Temperaturen. Sie ist damit etwas günstiger als Variante 1. Das erkennt man besonders deutlich aus einer direkten Gegenüberstellung, siehe Bild 13, und ist auf eine geringere Vermischung der Zu- und Abluft im Vergleich zu Variante 1 mit Kreuzen der Stromlinien zurückzuführen, siehe Bild 14. Die schematische Darstellung für die Stromlinien wurde dabei gewählt, um die Strömungsstruktur deutlich zu machen. Schlussfolgerungen Die durch die ständig geöffneten Türen in das Kühlhaus transportierten Wärmeströme Q Tür, siehe Tabelle 2, sind im Vergleich Kühllast bei geschlossenen Türen Q Kühler sehr groß. Zur Kontrolle der Genauigkeit der Einhaltung der Randbedingungen ist in Tabelle 2 auch die Differenz (Q Kühler Q Tür ) angegeben. Sie muss gleich sein, was annähernd erfüllt ist. Nach jeder Rechnung muss außerdem kontrolliert werden, ob der Zuluft- und Abluftmassestrom für Kühler und Wareneingang (WE) gleich groß sind. Anderenfalls muss die Rechnung mit geänderten Randbedingungen wiederholt werden. Die Ergebnisse der numerischen Simulation für die stationären Fälle bei geschlossenen und offenen Türen und die Kenntnis der Anzahl und Zeitdauer der Türöffnungen, die vom Betrieb des Lagers abhängen, ermöglichen die Ermittlung der Kältelast infolge Tür öffnen: (6) Q Soll = Kühllast bei geschlossenen Türen (W); Q Tür = Wärmestrom über die ständig geöffneten Türen (W); Q ges = mittlere Kältelast bei teilweise geöffneten Türen (W); t Tür zu = Zeit mit geschlossenen Türen (s); t Tür offen = Zeit mit geöffneten Türen (s). Bild 9: Temperaturverteilung in einem horizontalen Schnitt bei z = 6,50 m Variante 1, Türen auf Bild 10: Temperaturverteilung in der Nähe der Eintrittsebene bei Variante 1, Türen zu KI Luft- und Kältetechnik 4/

6 Tabelle 2: Leistungen und Masseströme für das gesamte Lager Variante Q Soll Q Kühler Q Tür Q Kühler Q Tür m Kühler m WE kw kw kw kw kg/s kg/s 1, Tür zu 76,12 77, ,06 38,40 0 1, Tür auf 76,12 260,10 181,77 78,33 38,42 18,84 2, Tür zu 76,12 76, ,11 38,40 0 2, Tür auf 76,12 236,51 160,94 75,58 38,42 18,84 Für die Senkung des Elektroenergieaufwandes sind sowohl die Öffnungszeiten der Türen als auch die Anordnung und Ausblasrichtung der Kühler maßgebend. Zur Bewertung der verschiedenen Varianten sind in Tabelle 3 die Mindest-Temperaturdifferenzen der Kühlluft und die Übertemperatur zusammengestellt. Daraus ergibt sich Bei Isolierkühlern ist es vorteilhaft, die Kühlluft unten auszublasen. Die Variante mit Ausblasen oberhalb der Abtauklappe erreicht ähnlich gute Werte. Bei geöffneten Türen kann sich eine negative Übertemperatur ergeben. Tabelle 3: Mindest-Temperaturdifferenz der Kühlluft als und Übertemperatur der berechneten Varianten Variante (t Aus t Ein ) (t max t Aus ) in K in K 1, Tür auf 6,8 1,9 1, Tür zu 2,0 2,3 2, Tür auf 6,4 1,3 2, Tür zu 2,0 1,9 ausgeführtes Modelllager bei REWE in Langel ausgewählt. Untersuchungsmethode ist die Strömungssimulation mit dem Computercode FLUENT. Die Untersuchungen an Isolierkühlern und darüber hinaus gehende Untersuchungen an Standardkühlern [2] haben ergeben, dass bei gleicher Kühllast die Anordnung und Ausblasrichtung der Kühler in Tiefkühllagern einen sehr großen Einfluss auf die Temperaturverteilung haben können. Zur Bewertung der verschiedenen Varianten wird als Qualitätsparameter eine Übertemperatur als Differenz zwischen Maximaltemperatur in Lager außerhalb der Wandgrenzschichten und der mittleren Luftaustrittstemperatur aus dem Lager eingeführt. Außerdem muss bekanntermaßen die sich aus der Kühllast und dem Kühlluftvolumenstrom ergebende Mindest-Temperaturdifferenz berücksichtigt werden. Für eine weiterführende experimentelle Untersuchung von TK-Lagern lassen sich außerdem die Zonen mit den größten Temperaturen angeben. Bei den bisher untersuchten Varianten mit Isolierkühlern ergeben sich im Falle geschlossener Türen bezüglich Temperaturverteilung die besten Resultate, wenn unterhalb der Abtauklappe ausgeblasen wird, weil sich dann die Stromlinien nicht kreuzen und weniger vermischen (Variante 2). Hinsichtlich Übertemperatur ist die Variante 1 mit Ausblasen der Kühlluft oberhalb der Abtauklappe etwas ungünstiger. Die Kühllast infolge Türöffnens kann mit dem verwendeten Modell erstmals zuverlässig berechnet werden. Sie hängt ebenfalls von der Anordnung und Ausblasrichtung der Kühler ab und muss deshalb bei der Kühllastberechnung und Kühlerauswahl berücksichtigt werden. Sowohl bezüglich der Öffnungszeit als der Abmessungen und Anordnung der Türen gibt es Verbesserungspotential für den Elektroenergieverbrauch, das durch Strömungssimulation weiter erschlossen werden kann. Außerdem kann die verwendete Methode vorteilhaft zur Optimierung der Anordnung und Ausblasrichtung verschiedener anderer Kühlertypen und Lager eingesetzt werden. Dabei lässt sich gemeinsam mit dem Hersteller der Kühler und dem Planer, ausgehend von der maximal zulässigen Temperatur des gelagerten Gutes der Volumenstrom und somit den Elektroenergieverbrauch optimieren. Zusammenfassung Ausgangspunkt der Arbeit sind der Aufbau der Isolierkühler und ihre vielfältigen Vorteile für den Anlagenbauer und Endnutzer. Um ihre Besonderheiten bezüglich der Raumströmung zu erkennen, wurden entsprechende Untersuchungen durchgeführt. Dazu wird ein mit Isolierkühlern Bild 12: Geschwindigkeitsund Temperaturverteilung im Längsschnitt (Mittelschnitt) bei Variante 2: (2 Isolierkühler unten ausblasend), Türen zu Bild 11: Temperaturverteilung im Längsschnitt (Mittelschnitt) bei Variante 1, Türen zu 178 KI Luft- und Kältetechnik 4/2003

7 Bild 13: Temperaturverteilung in einem vertikalen Schnitt bei x = 6 m, Türen zu, Variante 1 (links) und Variante 2 (rechts) Bild 14: Stromlinien von Variante 1 und 2, Türen zu (schematisch) Der Rechenaufwand ist wegen der Größenverhältnisse von Kühler und Lager beträchtlich. Literatur [1] Handschuh, R.: Isolierkühler eine Innovative Kühlerbauart mit großen Betriebsvorteilen, Güntner Symposium (2002) [2] Döge, K.: Berechnung der Luftströmung in Tiefkühllagern und Isolierkühlern, Güntner Symposium (2002) [3] Placzek, R.: Temperaturverteilung in Tiefkühlhäusern mit großer Raumhöhe. Ki Luft- und Kältetechnik 30 (1994) 4, S [4] Döge, K.; Ehle, A.: Die Kühlluftströmung in Hochregallagern. Ki Luft- und Kältetechnik 32 (1996) 4, S [5] Döge, K.; Wobst, E.: Lebensmittelkühlung ganzheitlich betrachtet. VDI Berichte1351, VDI Verlag Düsseldorf (1997) [6] Ali, H.; Döge, K.: Numerische Berechnung der Geschwindigkeits-, Druck- und Temperaturfelder in mit Drall beaufschlagten rotationssymmetrischen Wärmeübertragern, Maschinenbautechnik, 40 (1991), 3, S [7] Döge, K., Franzke, U.: Über die strömungstechnischen Wechselwirkungen von Ventilatoren, Diffusoren und Widerständen, Forschungsberichte aus dem Gebiet der Luft- und Trocknungstechnik. FLT, Heft 22, Frankfurt/M. (1998) [8] Döge, K., Franzke, U.: Einfluss der Hintereinanderschaltung von Axialventilatoren, Kurzdiffusoren und Widerständen, Abschlussbericht FLT 3/1/34/99, Frankfurt/M. (1999) [9] Recknagel, H.; Sprenger, E.; Schramek, E.-R.: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik, R. Oldenbourg Verlag München Wien (1997/98) S [10] Fragen aus der Praxis-Luftgeschwindigkeiten in TK-Räumen. Die KÄLTE & Klimatechnik (2002) 3, S Schlüsselwörter Kühlhäuser Luftkühlanlage Numerisches Verfahren Modellierung, Temperaturverteilung Geschwindigkeitsverteilung KI Luft- und Kältetechnik 4/