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Warum Kühlhäuser auch im Sommer cool bleiben

Wie die Kälte in das Kühlhaus kommt

Kühl- und Tiefkühlhäuser sind technisch komplexe Systeme, obwohl es genau genommen lediglich riesengroße Kühlschränke sind. Ziel des Kühlhausbetriebes ist es, den ständig wachsenden Bedarf an Tiefkühlkost zu decken und dafür die erforderliche Kälte zum Kühlen der Waren sowie zum An- und Abtransport umzusetzen – und das mit möglichst geringem Energiebedarf.

Der Siegeszug der Tiefkühlkost ist ungebrochen: Immer häufiger greifen die Verbraucher in Deutschland zu tiefgefrorenem Fleisch, Fisch, Pizza, Backwaren oder Gemüse. In den vergangenen Jahrzehnten ist der TK-Konsum kontinuierlich gestiegen – 2016 lag der Pro-Kopf-Verbrauch laut Statistik-Portal Statista in Deutschland bei insgesamt 45,2 Kilogramm. Ein Ende dieses Booms ist nicht abzusehen, dafür werden die Vorteile tiefgekühlter Produkte viel zu sehr geschätzt.

Welche logistische Feinabstimmung geleistet wird, ehe Lachs, Salami-Pizza oder Buttergemüse auf dem Teller landen, machen sich in der Regel die wenigsten Konsumenten bewusst. Um die Qualität der Lebensmittel zu gewährleisten, ist die Einhaltung der Tiefkühlkette Grundvoraussetzung. Das bedeutet: An allen Punkten der Tiefkühlkette dürfen die Lebensmittel nicht wärmer als -18 Grad Celsius werden – ganz gleich, ob sie gelagert oder transportiert werden.

In allen Anlagen und Transportmitteln muss es deshalb Kältemaschinen geben, die die erforderliche Maximaltemperatur von -18°C sicherstellen. Technisch gesehen gibt es zahlreiche Möglichkeiten, „Kälte“ zu erzeugen, heute haben sich jedoch vor allem geschlossene Kälteprozesse etabliert.

So funktioniert der Kühlkreislauf

Innerhalb der Supply Chain kommt den Kühl- und Tiefkühlhäusern eine besondere Bedeutung zu. Ihre Größe liegt laut Verband Deutscher Kühlhäuser und Kühllogistikunternehmen (VDKL) in der Regel zwischen 45.000 und 75.000 Kubikmetern. Das neue Kühllogistikzentrum der Nagel-Group in Schweitenkirchen ist sogar 85.000 Kubikmeter groß. Moderne Kühlhäuser haben sich zu richtigen Logistikzentren entwickelt, deren Kernkompetenz dennoch gleich geblieben ist: Sie stellen gekühlte Lebensmittel bereit. Hinter dieser Dienstleistung verbirgt sich ein hochtechnisierter Prozess, bei dem ein Rädchen in das andere greift. Insbesondere Tiefkühlhäuser sind sehr energieintensive Systeme. Ein geschlossener Kreislauf sorgt dafür, dass die Raumtemperatur immer den Erfordernissen temperaturgeführter Lebensmittel entspricht. Das Prinzip ist zwar komplex, unterscheidet sich im Grundsatz aber nicht von der Funktionsweise eines handelsüblichen Kühlschranks.

Das Herzstück ist die Kälteanlage. Vereinfacht gesagt entzieht sie dem Raum die Wärme – und sorgt so für konstant niedrige Temperatur. Das Prinzip funktioniert folgendermaßen: Die „Wärme“ wird dem Kühlraum über einen sogenannten Verdampfer beziehungsweise Luftkühler entzogen. In diesen Verdampfer wird zunächst ein flüssiges Kältemittel eingeführt. Die im Kühlraum vorhandene Wärme sorgt dann dafür, dass das Kältemittel auf niedrigem Temperaturniveau verdampft, die Wärme „verschwindet“ in das Kältemittel. Das nun gasförmige Kühlmittel wird daraufhin von einem Verdichter angesaugt, komprimiert und so auf ein höheres Druckniveau gebracht, damit es dann bei Umgebungstemperatur im Kondensator wieder rückverflüssigt werden kann.

Nach der Verflüssigung wird das Kältemittel über ein Ventil wieder auf das Verdampfungsdruckniveau entspannt, und der Prozess beginnt wieder von vorne: Die Flüssigkeit verdampft, wird verdichtet und verflüssigt. Durch diesen Prozess wird dem Kühlraum permanent Wärme entzogen.

Kältemittel braucht spezielle Eigenschaften

Aufgrund ihres besonderen Einsatzes müssen Kältemittel über spezielle Eigenschaften verfügen. Sie müssen bereits bei sehr geringer Temperatur verdampfen und bei Umgebungstemperaturen wieder verflüssigt werden können. Kältemittel sollten nicht nur die erforderlichen chemischen Eigenschaften besitzen, sondern auch den hohen Maßstäben an Sicherheit und Umweltschutz genügen. Sie sollten weder giftig noch brennbar sein.

In den meisten großen Kühl- und Tiefkühlhäusern wird deshalb Ammoniak (NH3) verwendet. Es ist ein natürliches Kältemittel und besitzt sehr gute Umwelteigenschaften. Es hat weder Ozonabbau- noch Treibhauspotenzial. Unter Gesichtspunkten der Energieeffizienz ist es herausragend, zudem unbegrenzt verfügbar und preiswert.

Die Energiebilanz wird jedoch nicht nur von der Kälteerzeugung bestimmt. Denn genauso wichtig ist es, die Wärmebelastung möglichst gering zu halten. Bevor ein Kühlhaus entsteht, werden deshalb sämtliche Wärmequellen identifiziert und dann gezielt minimiert. Neben umweltbedingten Einflüssen wie Sonneneinstrahlung oder Wind entsteht Wärme unter anderem durch das Öffnen von Türen und Toren, durch Beförderungstechnik oder Beleuchtung sowie durch neu angelieferte Ware.

Wärmequellen müssen reduziert werden

Wände, Decken und Böden bieten Angriffsfläche für von außen einwirkende Wärme. Sämtliche Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Untergrund, Umgebungstemperatur oder Wind wirken sich auf die Gebäudehülle aus. Damit der Einfluss dieser Faktoren möglichst gering ausfällt, bedarf es einer bestmöglichen Dämmung. Neben Wärmeleitfähigkeit und Stärke der Dämmung beeinflusst auch der Reflexionsgrad der Oberfläche die von außen einwirkende Wärmelast. So kann die Sonneneinstrahlung beispielsweise von einer möglichst hellen und reflektierenden Oberfläche zurückgestrahlt werden.

Bei den von Speditionsunternehmen genutzten Kühl- und Tiefkühlhäusern gibt es zudem die Besonderheit, dass durch die hohe Frequenz des Warenumschlags zusätzliche Wärmequellen entstehen. Die zahlreichen Öffnungen und Warenbewegungen können sich auf den Energieverbrauch auswirken. Deshalb gilt insbesondere beim Thema Tore und Türen erhöhte Wachsamkeit. So hat die Nagel-Group beispielsweise in Schweitenkirchen 111 besonders geeignete Iso-Docks verbaut, die die Energieverluste beim Umschlag der gekühlten Waren minimieren.

Energieeffizienz wird ständig verbessert

Weil jede Türöffnung Energie verbraucht, wird hier permanent optimiert. Der Einbau von Langschleusen mit Schnelllauftoren oder der Einsatz von Streifenvorhängen reduziert die Wärmelast und steigert die Energieeffizienz. Ziel ist es, die Schnittstelle zwischen warm und kalt bestmöglich abzudichten, um Ressourcen zu schonen. Die große Kunst ist es, die logistischen Bedürfnisse mit den Anforderungen zum Thema Energieeffizienz in Einklang zu bringen. Während aus logistischer Sicht der möglichst ungehinderte An- und Abtransport anzustreben ist, müssten Türe und Tore unter energetischen Gesichtspunkten am besten verschlossen bleiben.

Ohnehin ist das Thema Energieeffizienz auch bei Kühlhäusern nicht mehr wegzudenken. So ist eine intensive Wärmerückgewinnung mittlerweile selbstverständlich. Denn nicht nur aus ökologischen, sondern auch aus betriebswirtschaftlichen Gründen ist es sinnvoll, die Abwärme als Nebenprodukt der Kälteproduktion zu nutzen. Die Abwärme kann unter anderem zur Beheizung von Büroräumen oder zur Warmwasseraufbereitung verwendet werden.

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