Warum braucht ein Windkanal einen Kaltwassersatz? Alles über Klimakontrolle in Hochpräzisionslaboren
Was hat ein Kaltwassersatz mit einem Windkanal zu tun?
Fast niemand spricht darüber. Dabei handelt es sich um einen der technologisch anspruchsvollsten und empfindlichsten Bereiche, in denen HVAC-Systeme buchstäblich an ihre Grenzen gehen.
Moderne Windkanäle sind längst nicht mehr auf die Luftfahrt beschränkt. Heute finden sie Anwendung in:
– biomedizinischer Forschung,
– pharmazeutischen Anwendungen,
– Aerodynamik,
– Entwicklungen für Verteidigung, Sport und Verkehr,
– Klimatests für Medizin und innovative Werkstoffe.
Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck müssen auf Zehntel genau abgestimmt sein. Deshalb gelten an Kälteanlagen und Lüftungssysteme in Windkanälen mit die höchsten Anforderungen in der gesamten HVAC-Branche.
Profil des Kunden und Projektanforderungen
Kundenprofil und Projektspezifikationen
Inclined Labs AB ist ein schwedisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung hochpräziser Laborsysteme mit strengen technischen Anforderungen spezialisiert hat. Um stabile Prozessbedingungen zu gewährleisten, verlangt das Unternehmen:
– eine Temperaturregelung mit einer Genauigkeit von mindestens ±0,3 °C,
– Luftfeuchtigkeitskontrolle im Bereich von 40–60 % mit maximaler Abweichung von ±2 %,
– einen Arbeitsbereich der Außentemperaturen zwischen -20 °C und +35 °C,
– durchgehenden Betrieb bei maximal 55 dB(A) Geräuschpegel.
Zwischen 2016 und 2020 baute Inclined Labs seine Produktionskapazitäten im Süden Schwedens aus. Die Modernisierungsanforderung: ein energieeffizienter Kaltwassererzeuger mit vollständiger BMS-Integration und Einhaltung ökologischer Standards.
Für die Kühlung von Laborräumen und Geräten mit einer Fläche von bis zu 2500 m² wird eine Kälteleistung von 750 bis 900 kW benötigt.
Das Kühlsystem muss Lastspitzen von ±10 % ohne signifikante Schwankungen im Energieverbrauch bewältigen. Der durchschnittliche Stromverbrauch darf 95 kW pro Stunde nicht überschreiten.
Ein weiterer kritischer Faktor ist die hydraulische Temperaturspreizung von 5–6 °C bei einem maximalen Volumenstrom von 300–370 m³/h.
Umweltanforderungen beinhalten den Einsatz eines Kältemittels mit einem GWP unter 700 – konkret R134a – mit einer Füllmenge von ca. 140 kg pro Kältekreis.
Das integrierte Selbstdiagnosesystem muss Störfälle mit einer Genauigkeit von 0,01 Sekunden erfassen und über Modbus-Protokoll mit einer Aktualisierungsrate von mindestens einmal pro Sekunde an das BMS übermitteln.
Dieser technische Ansatz ermöglicht Inclined Labs AB ein Höchstmaß an Präzision, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz unter anspruchsvollen klimatischen Bedingungen.
Technische Spezifikationen und Anwendung
Der Emerson FQ4086 ist ein industrieller Kaltwassersatz mit Luftkühlung und einer Kälteleistung von 810 kW (bei 12/7 °C Wassertemperatur und +35 °C Außentemperatur). Die Anlage ist mit zwei Bitzer Schraubenkompressoren und zwei unabhängigen Kältekreisläufen für das Kältemittel R134a ausgestattet.
Zu den zentralen Komponenten zählen:
– Freecooling-Funktion zur Energieeinsparung,
– Hydromodul mit zwei Pumpen,
– Rohrbündel-Wärmetauscher,
– 16 EC-Ventilatoren,
– automatisiertes Steuerungssystem.
Das Gerät wird in zwei Bereichen eingesetzt:
- für die Kühlung hochpräziser Laborgeräte,
- zur Aufrechterhaltung stabiler Klimabedingungen im Lagerbereich für elektronische Komponenten.
Dafür wurden zwei hydraulische Kühlkreise konfiguriert:
– ein Kreis mit niedrigem Durchfluss und hoher Temperaturstabilität (±0,3 °C),
– ein Kreis mit höherer Durchflussleistung.
Abmessungen: 11,5 × 2,7 × 2,3 m
Gewicht: 12,5 Tonnen
Betriebsstunden: 649 / 255
Zustand: ausgezeichnet
Garantie von EVROPROM: 2 Jahre
Die Anlage verfügt über integrierte Pumpen und Bypass-Leitungen. Das PID-basierte Regelungssystem garantiert eine Temperaturgenauigkeit von ±0,1 °C.
Die gesamte Kälteanlage ist über das Modbus-Protokoll in das BMS des Kunden integriert und sendet Echtzeitdaten im 1-Sekunden-Takt.
Hydraulik, Automatisierung und Betriebslogik
Die hydraulische Konfiguration des Systems umfasst integrierte Pumpen und ein Bypass-System. Die präzise Regelung wird durch ein PID-gesteuertes Automatisierungssystem sichergestellt, das eine Temperaturgenauigkeit von bis zu ±0,1 °C ermöglicht. Die gesamte Kältemaschine ist vollständig in das Building Management System (BMS) integriert und nutzt das Modbus-Protokoll, um Druck-, Temperatur- und Zustandsdaten einmal pro Sekunde zu übertragen.
Die Steuerungslogik umfasst:
- Überwachung der Vor- und Rücklauftemperatur des Kühlwassers;
- automatische Regelung der Ventilatordrehzahlen zur Anpassung an wechselnde Lasten;
- Diagnostik der Betriebszustände von Kompressoren und Pumpen;
- ein Ereignisarchiv mit bis zu 1000 Alarm- und Statusmeldungen;
- Schnittstellen für Fernüberwachung und SCADA-Integration.
Diese hochentwickelte Regeltechnik macht den Kaltwassererzeuger ideal für sensible Laborumgebungen, in denen bereits kleinste Temperaturabweichungen kritische Prozesse beeinflussen können.
Betrieb unter realen Bedingungen und Geräuschmanagement
Für Laboranwendungen war ein stabiler Betrieb bei einer spezifischen Wärmelast von 60–70 W/m² entscheidend. In Bereichen mit Lasergeräten und empfindlichen Sensoren durfte die Temperaturabweichung ±0,3 °C nicht überschreiten. Diese Anforderungen konnten durch einen integrierten Trägheitstank sowie modulierte Regelalgorithmen erfüllt werden. Selbst bei Spitzenlasten arbeitet das System ohne signifikante Schwankungen des Energieverbrauchs.
Der Verdampfer ist ein Plattenwärmetauscher, ausgelegt auf minimale Druckverluste (bis zu 0,3 bar) und geeignet für Wasser-Glykol-Gemische. Die Kondensatoren sind in Mikrokanalbauweise mit Korrosionsschutzbeschichtungausgeführt. Es kommen EC-Ventilatoren mit je 0,75 kW Leistung zum Einsatz, die einen geringen Geräuschpegelermöglichen. Der Schallleistungspegel der gesamten Kälteanlage liegt bei maximal 56 dB(A) in 10 m Entfernung – ein kritischer Wert für Anwendungen mit akustischer Messsensorik.
Projektumsetzung durch EVROPROM
Die Ingenieure von EVROPROM führten eine umfassende thermische Analyse der Anlage durch und erstellten Wochenlastprofile. Die Berechnungen zeigten, dass die installierte Kälteleistung von 810 kW den tatsächlichen Bedarf mit einer Sicherheitsreserve von 12 % abdeckt. Dadurch ist der Betrieb selbst bei Notfällen oder während Wartungsintervallen unterbrechungsfrei gewährleistet.
Die Inbetriebnahme des Kaltwassererzeugers erfolgte innerhalb von 4 Tagen. Alle Betriebsparameter werden automatisch erfasst und in das ERP-System des Kunden übertragen.
Warum EVROPROM?
- Präzise Leistungsberechnung auf Basis realer Kundendaten
- Treueprogramm, mit dem bis zu 40 % der Kosten eingespart werden konnten
- Einhaltung internationaler Standards wie ISO 50001 und F-Gas-Verordnung
- Lieferung des Kaltwassersatzes in optimaler Konfiguration für Labor- und Industrieanwendungen
- Energieeinsparung von bis zu 15 % im Vergleich zur vorherigen Kälteanlage im Labor
- Unterstützung für Remote-Monitoring und präventive Wartung
- Schnelle Integration: Umsetzung innerhalb von 5 Arbeitstagen inklusive Garantie- und Wartungspaket
EVROPROM ist Ihr strategischer Engineering-Partner für High-Tech-Kühlung.
Wir verstehen die Anforderungen von Kunden wie Inclined Labs AB, die höchste technische Präzision verlangen – und liefern Lösungen, die an der Grenze des Machbaren arbeiten:
mit exakten Berechnungen, ökologischer Verantwortung und maximaler Energieeffizienz.
Unsere Experten liefern nicht nur Geräte –
sie entwerfen den kompletten Engineering-Zyklus: von der thermischen Analyse bis zur Inbetriebnahme und Betreuung.
So arbeitet jeder Kilowatt und jedes Grad für Ihren Erfolg.
📩 Besuchen Sie uns: www.evroprom.com
📧 Kontakt: info@evroprom.com
📞 +48 799 355 595 | +48 511 705 715
Autor der Fachbeitrag:
Swjatoslaw Ovtcharenko, Vertriebsmanager
23.07.2025