Automatisierungstechnik für die HLK-Nachrüstung
Kälte aus dem Container
Wie installiert man eine neue Absorptionskältemaschine für ein Bestandsgebäude samt Peripherie in einen Überseecontainer? Mit der richtigen Anlagen- und Gebäudetechnik und der passenden Automatisierungslösung. Christoffers aus Delmenhorst hat es mit Wago vorgemacht. Von den Frequenzumrichtern über das Rückkühlwerk bis hin zur Anbindung an die Gebäudeleittechnik läuft die gesamte Automatisierung der Kältemaschine über den PFC200. Das Wago I/O System 750 zeigt damit, dass es für das Seriengeschäft aber auch die Individuallösung qualifiziert ist.
Für die nachgerüstete Kühlung eines Bestandsgebäudes wurde eine Absorptionskältemaschine samt Peripherie in einem Überseecontainer installiert.
Für die nachgerüstete Kühlung eines Bestandsgebäudes wurde eine Absorptionskältemaschine samt Peripherie in einem Überseecontainer installiert.Bild: Wago GmbH & Co. KG

Gebäude mit Klimatechnik nachzurüsten ist gut möglich, setzt in einigen Fällen aber Flexibilität und einen gewissen Grad an Kreativität voraus. Um eine Kälteanlage für ein Bestandsgebäude nachträglich vollumfänglich installieren zu können, benötigte z.B. ein norddeutscher Hochschulstandort einen Anbau, um die neue Technik unterzubringen. Weil der Antrag auf Baugenehmigung in absehbarer Zeit keine Aussicht auf Bearbeitung gehabt hätte, war Einfallsreichtum gefragt – und ein Partner mit Expertise.

Alles im Blick mit dem Wago Touch Panel 600
Alles im Blick mit dem Wago Touch Panel 600 Bild: Wago GmbH & Co. KG

Kreative Sonderlösung

Anstelle eines Technikraums aus Mauerziegeln und Mörtel entschieden sich die Facility Manager der Hochschule kurzerhand für einen Überseecontainer. Zwar gibt es auch bei einer solchen mobilen Lösung viele Vorschriften zu beachten, das Genehmigungsverfahren gestaltet sich dennoch weitaus einfacher. „Im Gegensatz zu einem frei geplanten Anbau sind jedoch die Abmessungen eines Standardcontainers nun mal so, wie sie sind“, sagt David Gellermann. Der Abteilungsleiter Elektrotechnik bei Christoffers Anlagen- und Gebäudetechnik war federführend daran beteiligt, die 318kW-Absorptionskältemaschine des Kunden hinter den acht Fuß breiten und 40 Fuß langen Stahlwänden unterzubringen. Der HLK-Spezialist aus Delmenhorst ist vertraut im Umgang mit derlei Individualprojekten. Die rund 130 Mitarbeitenden werden immer dann gerufen, wenn besondere Lösungen gefragt sind. So wie in diesem Fall: Der eigentliche Aufbau der Kälteanlage hat rund drei bis vier Wochen gedauert, nachdem zunächst das Anlagenschema ausgearbeitet und der Automatisierungsschaltschrank projektiert waren. „Weil der Container transportabel ist, konnten wir den Großteil der hydraulischen, rohrtechnischen und elektrotechnischen Arbeiten in unserer Zentrale erledigen. Vor Ort mussten dann nur noch der Rückkühler installiert und die letzten Anschlussarbeiten durchgeführt werden“, zählt der Elektrotechnikingenieur einen weiteren Vorteil auf.

Insgesamt vier Pumpen werden benötigt, um das Gebäude über den Container zu kühlen.
Insgesamt vier Pumpen werden benötigt, um das Gebäude über den Container zu kühlen.Bild: Wago GmbH & Co. KG

Eine Automatisierung

Um schließlich über den Container das Bestandsgebäude kühlen zu können, braucht es insgesamt vier Pumpen: Die erste fördert das zur Adsorption benötigte warme Wasser vom nahegelegenen BHKW der Heizzentrale in die Kältemaschine. Eine zweite pumpt das Kühlwasser von der Kältemaschine zum Rückkühlwerk aufs Dach des Containers. Die dritte Pumpe verbindet die Kältemaschine mit dem Kältenetz der Hochschule. Und schließlich kommt eine vierte sogenannte freie Kühlungspumpe immer dann zum Einsatz, wenn bei sehr kalten Außentemperaturen die Umgebungsluft über den Rückkühler und einen zusätzlichen Wärmetauscher zur Kälteerzeugung genutzt werden kann; dies spart zusätzlich Kosten ein, weil die Kältemaschine temporär heruntergefahren werden kann. „Diese vier Teilsysteme und ihre einzelnen Komponenten stammen naturgemäß nicht von ein und demselben Hersteller“, erklärt Gellermann und fügt hinzu: „Unsere Aufgabe bestand darin, die proprietäre Steuerung der Kältemaschine sowie die gesamte Peripherie des Containers automatisierungstechnisch anzubinden und mit der übergeordneten Gebäudeleittechnik zu verbinden.“ Gefragt war also ein gleichermaßen offenes wie modular aufgebautes Automatisierungssystem – eines wie das Wago I/O System 750, auf das Christoffers zurückgreift.

Einheitliche Kommunikation

Im Kältecontainer der Hochschule ist ein PFC200 die zentrale Steuerungseinheit. An den Wago Controller sind insgesamt 15 I/O-Module angereiht, um die verschiedenen digitalen und analogen Signale anzubinden. Eingangsseitig werden so u.a. Betriebs- und Störmeldungen, Vor- und Rücklauftemperaturen sowie Stellungsrückmeldungen erfasst. Ausgangsseitig wiederum werden vor allem Frequenzumrichter, Ventile und Absperrklappen angesteuert. Kältemaschine und Rückkühlwerk sprechen über Modbus RTU mit einem zusätzlichen seriellen Schnittstellenmodul des I/O-Systems. Der PFC200 hat einen RS-232-/RS-485- und zwei Ethernet-Anschlüsse an Board, über die in dieser Applikation die Modbus-TCP-Kommunikation zur Gebäudeleittechnik sowie die Verbindung zum Wago Touch Panel 600 hergestellt werden. Technisch umgesetzt ist die Wago Automatisierung mit e!Cockpit. „Anstelle vieler einzelner Programme projektieren wir mit Wagos Engineeringsoftware effizienter, weil das gesamte Portfolio übersichtlich in einem modernen Programm untergebracht ist“, sagt David Gellermann. Basierend auf Codesys V3 wurden für die Hochschule in e!Cockpit alle Anwendungen mit Funktionsbausteinen umgesetzt. Komfortabel vor allem deshalb, weil Wago vorgefertigte HVAC-Bibliotheken mitliefert, über die nahezu alle typischen Aufgaben zum Heizen, Lüften und Kühlen in der Gebäudetechnik abgebildet sind. „So war es für uns ein Leichtes, die Kälteanlage auf Anhieb fehlerfrei zu automatisieren“, erinnert sich Gellermann, der seit mehr als sieben Jahren bei Christoffers in Delmenhorst arbeitet.

Individuelle Standardlösungen

Die Kälteanlage für die Hochschule ist eine Sonderlösung, die es in der Form kein zweites Mal in Deutschland gibt – noch jedenfalls. Denn die ersten Anfragen für ähnliche Containerlösungen sind bereits bei Christoffers eingegangen. David Gellermann und sein Team sind darauf vorbereitet, auch dank der flexiblen Automatisierungstechnik: „Sowohl im Gebäude als auch im Anlagenbau stehen uns jederzeit alle Möglichkeiten offen, weil wir über fast jeden Feldbus kommunizieren und fast jedes Signal übertragen können. Mit dem Wago I/O System 750 sind wir in der Lage, jede individuelle Anfrage standardmäßig umzusetzen.“

Autor | Andreas Henoch, Systemberater für Gebäudetechnik, Wago GmbH & Co. KG

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