Kühlraum — Leipzig
Projekt · Klimatechnik

Kühlraum — Leipzig.

Untersuchung der aeraulischen Phänomene im Zusammenhang mit den Redundanzsystemen eines pharmazeutischen Kühlraums in Leipzig.

Projekt
Cold Box — Leipzig
Jahr
2023
Kunde
Bio-Rad
Standort
Leipzig — Deutschland
Typologie
Klimatechnik
Ein Projekt besprechen

Klimaredundanz eines pharmazeutischen Kühlraums

Die von EOLIOS Ingenieurbüro durchgeführte Mission

Die eingehende Untersuchung von EOLIOS ermöglichte es, einen Kühlraum (Cold Box) mit einem System zur Klimaredundanz auszustatten, das für die Lagerung temperaturempfindlicher medizinischer Produkte bestimmt ist.

Diese Räume sind darauf ausgelegt, über lange Zeiträume stabile und präzise Temperaturen aufrechtzuerhalten und so den Erhalt der Produkteigenschaften zu gewährleisten.

Das Ziel: per CFD-Simulation die aeraulischen Bewegungen in der Freezer-Zone präzise zu bewerten, um eine Auslegung mit 4 Regelsystemen zu ermöglichen, und die optimale Platzierung des neuen Systems festzulegen, ohne Zonen niedriger Geschwindigkeit, Rezirkulationen oder Bypässe zu erzeugen.

Was ist eine Coldbox?

Ein Kühlraum (oder Cold Box) ist eine isolierte thermische Hülle, die eine kalte Umgebung aufrechterhält und üblicherweise für die temperaturkontrollierte Lagerung von Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten verwendet wird. Hier ist die Cold Box eine gekühlte Halle mit 23 700 m³ und geringer Bodendämmung (sichtbare Betonplatte).

3D-CFD-Untersuchungsmodell der Coldbox
3D-CFD-Untersuchungsmodell der Coldbox

Thermisches Audit des Kühlraums

Untersuchung der Leckrate

Das Team führte Messungen durch, um die Leckrate zwischen den beiden Hauptzonen abzuschätzen. Am Sektionaltor der Freezer-Zone treten im unteren Bereich gegenüber der Ladezone Leckagen auf (durchtrennte Dichtung, Luftdurchtritt). Dieser Tortyp führt zu einer höheren Leckrate als herkömmliche hermetische Tore; hohe Raten werden auch an den Kartondurchgangsklappen festgestellt.

Infrarot-Thermografie der Dämmungsmängel

Die Wärmebildkamera erfasste die Dämmung beider Zonen und enthüllte eine Wärmebrücke zwischen Coldbox und Außenbereich, bedingt durch einen Baufehler — mit Auswirkungen auf die Temperaturhaltung und mit energetischem Mehrverbrauch.

Mit der Wärmebildkamera enthüllte Wärmebrücke
Mit der Wärmebildkamera enthüllte Wärmebrücke
Audit der thermischen Regelsysteme
Audit der thermischen Regelsysteme

CFD-Simulation eines Kühlraums

Die CFD-Studien veranschaulichen die Luftzirkulation im Raum: Wärmetransport durch Wände und Luft, Zirkulation um Wände, Tore und Regale, Verteilung der Kälte sowie Verteilung von Temperatur und Feuchtigkeit rund um die Produkte. Die aeraulischen Bewegungen ermöglichen es, Richtung und Geschwindigkeit der Luft zu bestimmen und die Rezirkulations- und Bypass-Effekte vorherzusagen.

Luftgeschwindigkeiten in 8 m Höhe
Luftgeschwindigkeiten in 8 m Höhe
Luftgeschwindigkeiten in 2 m Höhe
Luftgeschwindigkeiten in 2 m Höhe
Temperaturverteilung in der Freezer-Zone
Temperaturverteilung in der Freezer-Zone

Luftverteilung und Redundanz

Ziel ist es, die aeraulischen Bewegungen in der Freezer-Zone präzise zu bewerten, um eine Auslegung mit 4 Regelsystemen zu ermöglichen. Die Simulation erlaubt es, die optimale Platzierung des neuen Systems festzulegen und so die Redundanz sicherzustellen, ohne Zonen niedriger Geschwindigkeit, Rezirkulationen oder Bypässe zu erzeugen, die zu einem Temperaturanstieg führen könnten.

Dank der numerischen Simulation antizipiert EOLIOS zahlreiche Szenarien und unvorhergesehene Ereignisse im Zusammenhang mit Schichtung, Rezirkulationen, Bypass-Phänomenen und Ausfallszenarien — für innovative Lösungen angesichts der klimatischen, thermischen und Brandrisiken von Räumen mit hohen Regalen.

Know-how: die Klimatechnik in hohen Räumen
Zusammenfassung

Zusammenfassung der Studie

Thermo-aeraulische CFD-Studie eines pharmazeutischen Kühlraums in Leipzig: Audit der Leckrate und Infrarot-Thermografie (Wärmebrücke), Simulation der Luftgeschwindigkeiten und Temperaturen in der Freezer-Zone sowie Auslegung eines Regelsystems mit 4 Einheiten, das die Redundanz ohne Rezirkulationen oder Bypässe gewährleistet.

Video-Zusammenfassung — Kühlraum, Leipzig · EOLIOS Ingenieurbüro
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