Druckausgleichsventile für Kühlhaus und Tiefkühlhaus

Druckänderungen im Tiefkühlraum

Im Zusammenhang mit dem regelmäßigen Abtauen von Luftkühlern, wie auch beim Transport von Waren mit höherer Temperatur in Tiefkühlräume, sind erhebliche Druckänderungen zu messen. Besonders gefährlich werden diese Druckänderungen für das Bauwerk einschließlich der Zugangsbereiche falls der Kühler in einem luftdicht abgeschlossenen Tiefkühlraum stark mit Reif belegt war und daher entsprechend lange für den Abtauvorgang aufgeheizt werden muss. Beim Abtauvorgang wird an dem Luftkühler Wasserdampf freigesetzt, der den Druckanstieg im Tiefkühlraum bewirkt. Bis zum Wiederanfahren der Kältemaschine ist in der Regel ein weitgehender Druckausgleich eingetreten. 

Nach dem Wiederinbetriebnehmen der Kältemaschine kondensiert mit sinkender Lufttemperatur ein Teil der beim Abtauvorgang in die umgebende Luft abgegebene Wasserdampf und weiterer in der Luft des Tiefkühlraums enthaltener Wasserdampf. Es entsteht vorübergehend ein Unterdruck. Für die Begrenzung des Unterdrucks im Türniveau muss Luft in das Kühlhaus nachströmen können. Dies wird mit einem Druckausgleichsventil gewährleistet.

Bei fehlenden Druckausgleichsventilen sind Druckschwankungen von 500Pa gemessen worden. Im Normalfall - mit richtig gewählten Druckausgleichsventilen - ist die durch den Überdruck entstehende Kraft auf die Decke auf ca. 120Pa zu begrenzen, damit diese nicht größer als die von der Decke ausgehende Gewichtskraft wird. Entsprechend muss ein entstehender Unterdruck, der zum Überschreiten der zulässigen Deckenbelastung führen würde, durch die Druckausgleichsventile verhindert werden. 

Maßnahmen zur Minimierung der Druckänderung im Tiefkühlraum

• Begrenzung des auftretenden Überdrucks und Unterdrucks durch geeignet gewählte Druckausgleichsventile (z.B. Hemstedt-Artikel-Nr. 11100, 11830 und 11500) mit eingebauter Gefrierschutzheizung, in der Regel auf 100Pa. Nur bei besonders hoher Belastbarkeit des Bauwerks dürfen höhere Werte für den Differenzdruck gewählt werden, was jedoch bei Unterdruck ein Öffnen von Türen erheblich erschwert, bei Überdruck zum Aufspringen der Türen führen kann. 

• Zeitlich versetztes Einschalten von Kältemaschine und Ventilator. Durch ein Vorkühlen des Verdampfers - vor einem Wiederanfahren der Lüfter nach einem Abtauvorgang - wird erreicht, dass noch am Verdampfer selbst oder in dessen Nahbereich verbliebene Restfeuchtigkeit und Restwärme weitgehend von der Luft im Tiefkühlraum ferngehalten wird. 

• Häufiges Abtauen der Luftkühler, wobei in diesem Zusammenhang bei jedem einzelnen Abtauvorgang möglichst wenig Wärmeenergie in den Tiefkühlraum eingebracht we;den soll, damit die zu Druckänderungen führenden Temperaturschwankungen im Tiefkühlraum möglichst klein bleiben.

Einbauposition der Druckausgleichsventile 

Die Druckausgleichsventile sind im Idealfall in der halben Höhe der Türen oder sonstigen Zugangsmöglichkeiten anzubringen. Im Falle der neuen Druckausgleichsventile (z.B. Hemstedt-Artikel­Nr. 11100, 11830 und 11500), die bereits bei sehr kleinem Differenzdruck öffnen, sind bei dieser Einbauposition keine Schwierigkeiten beim Öffnen oder Schließen der Türen zu erwarten. In der halben Höhe der Türen wird durch die Druckausgleichsventile der Differenzdruck zwischen dem kalten Kühlraum und dem im Vergleich dazu relativ warmen Außenbereich zu Null gemacht. An der Oberkante der Tür entsteht ein kleiner Unterdruck, an der Unterkante der Tür ein ebenso großer Überdruck. Beide Druckkräfte wirken zwar als Moment auf die Türzarge, kompensieren sich jedoch bei der üblichen Türkonstruktion beim Betrachten der zum Öffnen der Türe benötigten Kraft. 

Druckausgleich prinzipiell nur in einem Höhenniveau möglich 

Der durch die höhere Dichte der kalten Luft bedingte Differenzdruck zwischen Innenraum und Außenbereich kann durch ein Druckausgleichsventil stets nur in einem Höhenniveau ausgeglichen werden. Bei einem Druckausgleichsventil im Niveau 0 m, entsteht (bei gasdichtem Kühlraum), als Folge der höheren Dichte der Luftsäule im Tiefkühlraum, mit zunehmender Höhe im oberen Bereich, ein zunehmender Unterdruck (Druckabnahme mit zunehmender Höhe). Dieses physikalische Gesetz ist den verschiedenen Erbauern von Tiefkühlräumen bestens bekannt (die Decke kommt runter). 

Falls die Hauptzugangsmöglichkeit (Tiefkühlraumtür) beispielsweise auf dem Niveau 0 m und zusätzlich eine selten benutzte Zugangsmöglichkeit (Luke) auf dem Niveau 10 m gewünscht werden sollte. ist mit dem Ziel, minimale Türöffnungskräfte zu erreichen, durch Druckausgleichsventile auf dem Niveau 0 m ein Druckausgleich zum Druck im kalten Innenraum herzustellen (siehe Einbauposition der Druckausgleichsventile). Beim seltenen Öffnen des Eingangs im Bereich 10 m sind erheblich höhere Öffnungskräfte erforderlich, da der im Innenraum herrschende Unterdruck insbesondere bei großen Türen das Öffnen erschwert. Die Zeit in der die Tür im Bereich 10 m offen bleibt sollte jedoch minimiert werden, da die Öffnungen in verschiedenen Niveaus zu einer Luftströmung, verbunden mit großen Energieverlusten und zu erheblichem Feuchtigkeitstransport in den Tiefkühlraum führen. 

Alle Druckausgleichsventile auf gleichem Höhenniveau anbringen, sonst findet zwischen den Ventilen ein zusätzlicher Luftaustausch statt 

Bei dem Anbringen von Druckausgleichsventilen sowohl unten wie auch oben in einem Tiefkühlhaus, ist analog zum Vorgang bei einem zweiten Zugang, in einem abweichenden Niveau zu erwarten, dass sich eine ständige Luftströmung oben in das Tiefkühlhaus hinein und unten aus dem Tiefkühlhaus heraus einstellt. Dies führt zu einem erheblichen, nicht vertretbaren Energieverlust. Aus der einströmenden Luft kondensiert zusätzlich Feuchtigkeit auf dem Tiefkühlgut und den Einbauten im Tiefkühlhaus. Der Luftdruck steigt als weitere Folge im Niveau 0 m an, tritt unterhalb der Tiefkühlraumtürdichtung wieder aus und erschwert somit das Schließen von Türen in diesem Niveau. 

Druckausgleichsventile nicht in einem durch ein Gebläse beeinflussten Bereich anbringen

Im von Ventilatoren erzwungenen Luftstrom weicht der Luftdruck von dem mittleren Wert in einem Niveau in dem Tiefkühlhaus ab. Im Ansaugbereich liegt der Luftdruck niedriger (Unterdruckprinzip= Strohhalm-Prinzip) im Abblasebereich höher als der Umgebungsluftdruck. Da die Kältemaschine nur zeitweise arbeitet, ändert sich abhängig vom Betriebszustand der Kältemaschine im Einflussbereich des Ventilators der Luftdruck. Da jedoch für ein leichtes Öffnen der Türen an diesen durch das Druckausgleichsventil kein Differenzdruck auftreten soll, ist das Druckausgleichsventil in einem von der Luftströmung wenig beeinflussten Bereich möglichst in der Nähe der Türen anzubringen, sonst wird das Druckausgleichsventil in seiner Funktion beeinflusst. 

Liegt beispielsweise bei einer ungeschickten Positionierung das Druckausgleichsventil unmittelbar im Ansaugbereich des Ventilators, kann der entstehende Unterdruck Luft direkt durch das Druckausgleichsventil hindurch aus dem Außenbereich einströmen lassen. Die Einlassklappe des Druckausgleichsventils bleibt während der Betriebszeit der Kältemaschine sichtbar dauernd offen. Ein nutzlos hoher Energieverlust, verbunden mit unerwünschtem Hereinholen von Luftfeuchtigkeit in den Tiefkühlraum ist die Folge. 

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