Schaltschrank-Klimatisierung im hygienesensiblen Umfeld. Wärmetauscher im Hygienic Design sorgen für eine effiziente Kühlung - prozesstechnik online

Wärmetauscher im Hygienic Design sorgen für eine effiziente Kühlung

Schaltschrank-Klimatisierung im hygienesensiblen Umfeld

Rittal hat seine Luft/Wasser-Wärmetauscher so weiterentwickelt, dass sie in allen Details den Richtlinien des Hygienic Designs entsprechen. Quelle: Rittal
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Hohe Temperaturen können die Lebensdauer von Elektronik erheblich verringern. Abhilfe schafft eine effiziente Klimatisierung, die zuverlässig bis in den letzten Winkel des Schaltschranks kühlt. Doch bislang verfügbare Kühllösungen konnten die hohen konstruktiven Ansprüche an die Nassreinigung im prozessnahen Umfeld der Lebensmittelindustrie kaum erfüllen. Mit leistungsstarken Luft/Wasser-Wärmetauschern, abgestimmt auf sein Hygienic-Design-Schaltschranksystem, bietet Rittal jetzt eine Alternative – das Ergebnis ist ein rundum hygienisches Konzept.

Lange Stillstandzeiten, Lieferschwierigkeiten oder gar Totalausfall: Jede Überhitzung der elektronischen Steuerungseinheiten in der Lebensmittelproduktion kann fatale Folgen haben. Doch bei der Auswahl der konkreten Kühlsysteme steht nicht nur die Verlustleistung der zu kühlenden Komponenten im Vordergrund. Es sind auch Fragen zu klären wie: Befindet sich der Schaltschrank beispielsweise in einer prozessnahen und reinigungsintensiven Umgebung? Und wie groß sind die Schwankungen der Umgebungstemperatur?

Mit diesen Aspekten beschäftigt sich Björn Burger bei Rittal in Herborn. Der Produktmanager Climatisation weiß: Die Lebensmittelindustrie stellt besonders hohe Anforderungen an Klimatisierungslösungen, wie sie etwa für Schaltanlagen benötigt werden. Oft seien „die Voraussetzungen für eine schnelle, einfache und dazu noch hygienegerechte Reinigung nicht gegeben“, meint Burger und gibt ein Beispiel: „Bei geringer Wärmeentwicklung im Schaltschrank kommen häufig Filterlüfter für die Kühlung von Steueranlagen zum Einsatz. Sie führen die Wärme vorrangig durch Konvektion ab.“ Entscheidend dafür sei der Luftaustausch zwischen Schaltschrank und Umgebung.

Warum kaltes Wasser die Lösung ist

Das Problem sieht der Experte schon beim Einbau der Lüfter: „Hier entsteht eine Öffnung im Schaltschrank, durch die bei der Reinigung Feuchtigkeit eindringen kann. Die Filterlüfter müssen in solchen Fällen durch eine Strahlwasserhaube geschützt werden“, erklärt Burger. Die bessere Option ist für ihn daher die Kühlung der Schaltschrankluft mit Kaltwasser. Rittal hat dafür seine Luft/Wasser-Wärmetauscher so weiterentwickelt, dass sie in allen Details den Richtlinien des Hygienic Designs entsprechen.
Gleiches gilt für die Hygienic Design Gehäuse des Systemanbieters aus Herborn: „Alle Hohlräume und Spalten, in denen sich Rückstände festsetzen können, werden konstruktiv vermieden und korrosionsbeständige Werkstoffe sowie bündige und hygienisch einwandfreie Passungen verwendet“, so Burger. Erschweren Hohlräume die Reinigung, seien Schmutzfänger und Brutstätten für Keime vorprogrammiert.

Auch waagrechte Flächen, an denen Wasser und Reinigungsflüssigkeiten nicht richtig ablaufen können, schaffen die Voraussetzung für Kontaminationen – all dies macht die Konstruktion industrieller Schaltschränke samt thermischen Management immer wieder zu einem Stolperstein für Lebensmittelproduzenten und Anlagenbauer. Die Lösung sieht Burger in leistungsstarken Luft/Wasser-Wärmetauschern, untergebracht in Hygienic Design-Edelstahlgehäusen – „passgenau auf die jeweilige Anwendung abgestimmt.“

Edelstahlgehäuse, auf Hygiene getrimmt

Die Klemmenkästen und Kompaktschaltschränke im Hygienic Design sind wesentliche Bausteine zur reinigungsgerechten Ausstattung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Hinzu kommen die Bedien- und Druckergehäuse, die zentrale Aufgaben bei der dezentralen Steuerung und Überwachung von offenen Prozessen erfüllen. Durch ihre funktionale Ausstattung lassen sich handelsübliche IT-Komponenten wie Computer, Bildschirme oder Etikettendrucker sicher im Produktionsprozess integrieren. Alle Gehäuse wurden in Hinblick auf eine einfache und schnelle Reinigung optimiert.

Rittal setzt bei der Konstruktion seiner HD-Serie die anspruchsvollen Guidelines der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) um. Die Oberflächen sind komplett aus Edelstahl mit einer Rautiefe kleiner als 0,8 μm gefertigt, wodurch eine hohe Korrisionsbeständigkeit erreicht wird. Spalten oder außen liegende Scharniere, in denen sich Bakterien oder andere Mikroorganismen festsetzen oder vermehren können, gibt es nicht.

Jedes Gehäuse verfügt zudem über eine überhängende 30-Grad-Dachschräge, die leicht einsehbar ist und dank waagerechter Tropfkanten für ein sicheres Ablaufen von Flüssigkeiten sorgt. Und auch die umlaufende 10-Grad-Schräge der Türumkantung verbessert die Hygiene nochmals.

Abgedichtet für das tägliche Wash-Down

Die Gehäuse spielen ihre Stärken vor allem da aus, wo „sensible Lebensmittel wie Fleisch, Fisch oder Milchprodukte unverpackt bearbeitet werden und Hochdruck- sowie Dampfstrahlreiniger zum Einsatz kommen, um auch die nicht produktberührten Materialien zu säubern“, wie Burger erläutert. In diesem prozessnahen Umfeld überzeugen die Gehäuse mit Schutzklasse IP66 beziehungsweise NEMA 4X. Sie sind somit spritz- und strahlwassergeschützt und lassen sich problemlos mit dem Hochdruckreiniger säubern.

Bei den neuen Luft/Wasser-Wärmetauschern sind die Flachdichtungen für den Wasseranschluss ebenfalls blau eingefärbt. Quelle: Rittal

Eine weitere Besonderheit sind die blauen Dichtungen, die sich bereits auf den ersten Blick und somit klar von Verunrei- nigungen wie zum Beispiel Lebensmittel-Rückständen unterscheiden. „Ebenso wie die Oberfläche aus Edelstahl müssen sie beständig gegen Reinigungs- und Desinfektionsmittel sein“, so der Rittal-Produktmanager. Statt Polyurethanschaum kommt Silikon gemäß FDA-Richtlinie 21 CFR 177.2600 zum Einsatz. Die Dichtung besteht aus einem Stück und lässt sich im Handumdrehen austauschen. Im Gegensatz zu Meterware vermeiden die durchgehenden Dichtrahmen, dass die Dichtschnur bei der Montage gezogen wird und nachträglich Spalten an den Enden entstehen.

Bei den neuen Luft/Wasser-Wärmetauschern sind die Flachdichtungen für den Wasseranschluss ebenfalls blau eingefärbt. Ihre Geometrie ist so gestaltet, dass sie mit der Form der Fittings spaltfrei abschließen. Ein Anschlag aus Metall begrenzt die Kompression der Dichtung – so wird verhindert, dass Kanten vorstehen, an deren Rändern sich Verunreinigungen oder Mikroorganismen ablagern können. Auch sonst reihen sich die Wärmetauscher mit ihren konstruktiven Details nahtlos in den HD-Systembaukasten von Rittal ein.

Ihr an der Oberseite um 30 Grad nach vorne geneigtes Gehäuse besteht aus Edelstahl, das durch Strichschliff in Korn 400 eine Oberflächenrauheit von weniger als 0,8 μm aufweist. Das Hygienic Design wurde von der Prüf- und Zertifizierungsstelle im Fachbereich Nahrungsmittel der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) gemäß GS-NV 6 (Prüfgrundsätze für Hygiene) geprüft. Die Geräte erfüllen die Norm DIN EN ISO 14159:2008 (Sicherheit von Maschinen und Geräten) und sind für den Einsatz im Lebensmittelbereich gemäß DIN EN 1672-2:2009 (Nahrungsmittelmaschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Teil 2: Hygieneanforderungen) geeignet.

Kühlkompetenz im hygienischen Design

Die Luft/Wasser-Wärmetauschern sind für den Wandanbau am Schaltschrank vorgesehen und aktuell in zwei Leistungsstufen mit 0,65 beziehungsweise 1,2 kW lieferbar. Mit der Schutzart IP56/59 erfüllen auch sie die Anforderungen für die tägliche Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung. Die kompakten Wärmetauscher haben im Verhältnis zur abführbaren Verlustleistung ein niedriges Gewicht und ein relativ geringes Volumen.

„Es dringt kein Staub von außen in den gekühlten Schrank ein und die Abwärme aus dem Schaltschrank erhöht die Umgebungslufttemperatur nicht, wenn Wärmetauscher und Kaltwasserversorgungsanlage räumlich getrennt sind“, bringt Burger die Vorteile des Systems auf den Punkt. Für das Hygienic Design besonders wichtig: „Da der Luftaustausch mit der Umgebung entfällt, gelangt keine Luftfeuchtigkeit in den Schaltschrank“, betont der Produktmanager.

Mit den Geräten lassen sich Kreisläufe auch bei extremen Umgebungstemperaturen von 1 bis 70 Grad Celsius realisieren. Zur Regelung der Schaltschrank-Innentemperatur dient ein thermostatisch gesteuertes Magnetventil im Kühlwasserkreislauf. Ein hoher Wirkungsgrad wird durch die große Oberfläche des Wärmetauscherpaketes und leistungsstarke EC-Lüftertechnologie erreicht, die für die Zirkulation der kühlen Luft im Schaltschrank sorgt. Für Burger ein wärmetechnisches Konzept, dessen Effizienz letztlich überzeugend ist: „Aufgrund der höheren Wärmekapazität von Wasser im Vergleich zu Luft lassen sich größere Wärmemengen problemlos abführen.“

Ein weiteres Plus: Im industriellen Umfeld der Lebensmittelproduktion existiert häufig eine zentrale Kühlwasserversorgung, die sich für die Klimatisierung mitverwenden lässt. An den Schaltschrank müssen dann nur noch die passenden Luft/Wasser-Wärmetauscher angeschlossen werden. Ist kein Kühlwassersystem vorhanden, lässt sich die notwendige Wasserversorgung für die Wärmetauscher, zentral oder dezentral, über Rückkühlanlagen realisieren.

HD-Zubehör für Aufstellung und Montage

Um Ablagerungen und Schmutz im prozessnahen Umfeld gering zu halten, bietet Rittal bei den Gehäusen ein umfangreiches HD-Zubehör. Das Angebot umfasst Nivellierfüße, die so konstruiert sind, dass nach der Installation sämtliche Gewindeteile im Gehäuse verborgen sind sowie Kabelverschraubungen mit einer nach außen glatten und geschlossenen Oberfläche. Sie lassen sich beliebig in das Gehäuse einbringen und sind für Kabeldurchmesser von 3 bis 17 mm verfügbar.

Nivellierfüße sind so konstruiert sind, dass nach der Installation sämtliche Gewindeteile im Gehäuse verborgen sind. Quelle: Rittal

Ebenso erhältlich sind Wandabstandshalter aus Metall, die hinter dem Gehäuse ausreichend Raum für eine regelmäßige Reinigung gewährleisten. Alle diese kleinen konstruktiven Details vermindern die Risiken für das Auftreten hygienischer Probleme im täglichen Betrieb. Burger: „Mit unseren Edelstahlgehäusen und Zubehör im Hygienic Design liefern wir die wesentlichen Bausteine zur reinigungsgerechten Ausstattung von offenen Prozessen in der Lebensmittelindustrie. Mit dem HD-Baukasten steht eine Komplettlösung zur Verfügung, die sich in Molkereien oder Brauereien mitten im hygienesensiblen Prozessfeld einsetzen lässt.“

Autorin: Mareike Bähnisch, Freie Fachjournalistin

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