Kälteanlagen: Effizienz, Technik und Nachhaltigkeit

Der Oberbegriff für das in diesem Kapitel behandelte Gebiet lautet Lüftungs- und Klimatechnik. Die Aufgabe der Lüftungs- und Klimatechnik besteht darin, geeignete Systemtechnik einzusetzen, um gewünschte Innenraumbedingungen in geschlossenen Räumen wie Büros, Restaurants, Kaufhäusern usw. zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Dies sollte auch dann funktionieren, wenn sich die Nutzungsparameter des Raumes ändern (z.B. die Anzahl der Personen, Außentemperatur usw.). Die Qualität der Innenraumluft wird durch thermodynamische Variablen (Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, manchmal Strömungsgeschwindigkeit) und andere Faktoren (Geruch, Sauerstoffgehalt, Fremd- oder Schadstoffgehalt) charakterisiert.

• Filtern,

• Erhitzen

• Kühlen,

• Ent- und

• Befeuchten.

Zu jeder Kälteanlage muss die Dokumentation des Anlagenerrichters (vgl. VDI 6026 „Inhalte und Beschaffenheit von Planungs-, Ausführungs- und Revisionsunterlagen - FM-spezifische Anforderungen an die Dokumentation“) verfügbar sein.

• Bestandszeichnungen

• Aufstellungs- und Installationspläne

• Anlagenschemata (Schaltschemata)

• Funktionsbeschreibungen der Anlage

• Betriebsanleitungen

• Technische Daten der wesentlichen Anlagenteile (z. B. Pumpen, Wärmetauscher)

• Elektrische Schaltpläne, Regelschemata

• Messprotokolle (zu den während der Einregulierung durchgeführten Messungen

• Soll-Werte (Übersicht, Liste)

• Wartungspläne

• Inspektionspläne

• Instandsetzungsanleitungen

• Ersatzteillisten.

Die Anforderungen des Facility Managements an die Dokumentation werden in dieser o.g. Richtlinie konkretisiert.

Die Komplexität von Kältesystemen spiegelt sich auch in den verschiedenen Rechtsbereichen wider, denen solche Systeme unterliegen. Die europäische Gesetzgebung entfaltet direkte Wirkung durch Richtlinien und Verordnungen in Verbindung mit harmonisierten Standards.

• zwischen den Pflichten des Herstellers

• und des Betreibers

Die Betriebssicherheitsverordnung findet Anwendung im Arbeitsschutz beim Einsatz von Arbeitsmitteln durch Mitarbeiter des Unternehmens.

• Die aktuelle Ausgabe wurde konzeptionell und strukturell neugestaltet. Doppelregelun-gen u.a. in der Gefahrstoffverordnung und im nationalen Wasserrecht wurden beseitigt, ebenso wurden Angleichungen an modernisierte Rechtsmaterien wie beispielsweise Ar-beitsschutzverordnungen durchgeführt.

• Die Prüfung besonders gefährlicher Arbeitsmittel wurde konkretisiert.

• Materielle Anforderungen an den Brand- und Explosionsschutz sind nur noch im Ge-fahrstoffrecht geregelt.

• Das Explosionsschutzdokument wird Bestandteil der Gefährdungsbeurteilung.

Die Betriebssicherheitsverordnung beschreibt die Rahmenbedingungen für den Betrieb sowohl neuer als auch bestehender Kältesysteme. Gemäß den §§ 4 und 5 des Arbeitsschutzgesetzes (ArbSchG) in Verbindung mit § 3 der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) ist der verantwortliche Arbeitgeber verpflichtet, eine Gefährdungsbeurteilung für seine Kältesysteme durchzuführen. Bei Anlagen, die einer Überwachung bedürfen, muss der Betreiber die Prüfintervalle für die gesamte Anlage und deren Komponenten auf Grundlage einer Sicherheitsbewertung festlegen. Weitere Anleitungen zur Anwendung der BetrSichV sind in regelmäßig aktualisierten Richtlinien des Landesausschusses für Sicherheit und Gesundheitsschutz (LASI) verfügbar.

• Ein- und Ausschalten der Anlagen (z. B. während der Nutzungs- bzw. Nichtnutzungs-zeit) entweder von Hand oder durch eine anlagenbezogene Bedieneinrichtung oder mit Hilfe eines Gebäudeautomationssystems

• Abschalten der Anlage im Notfall

• Einstellen von Schaltzeiten zum Ein- bzw. Ausschalten der Anlage entweder von Hand (Schaltuhr) oder durch eine anlagenbezogene Bedieneinrichtung oder mit Hilfe eines übergeordneten Gebäudeautomationssystems

• Schalten von Betriebsstufen (z. B. lastgerechtes Zu- oder Abschaltung von Kältemaschi-nen)

• Einstellen von Sollwerten (z. B. Temperaturen) innerhalb einer vorgegeben Bandbreite.

Das Bedienpersonal muss über geeignete Qualifikationen verfügen (VDMA 24020-3: "Bedienpersonal, das für Kältesysteme verantwortlich ist, muss Kenntnisse und Erfahrungen hinsichtlich des Betriebs, der Funktionsweise und der täglichen Überwachung dieser Systeme haben").

Die Betriebszeiten der Kältesysteme sollten auf das Notwendige beschränkt werden. Eine Reduzierung der Betriebszeiten kann sowohl den Energieverbrauch als auch die Instandhaltungskosten senken. Die Sicherstellung der technischen Kenntnisse, die dem Bedienpersonal vermittelt werden, sollte Teil der Personalentwicklung sein. Insbesondere im Umgang mit komplexen Systemen wie Kältesystemen sollte man sich nicht ausschließlich auf externes Servicepersonal verlassen. Ein gewisses Maß an Selbstwissen ist in jeder Hinsicht im Facility Management unverzichtbar.

Obwohl diese Systeme weitgehend automatisch in der Regelung und Steuerung sind, sollte das Bedienpersonal regelmäßig überprüfen, ob die eingestellten Schaltzeiten und Sollwerte noch relevant oder vorteilhaft sind. Überlegungen sollten angestellt werden, um Verbesserungen im Betriebsverhalten oder bei den Betriebskosten zu erzielen. Vorschläge für Optimierungen (z. B. durch Nachrüstungen) sollten an die zuständigen Behörden weitergeleitet werden. Dies gilt beispielsweise für Änderungen zur Reduzierung der Betriebszeiten oder die Installation von Steuer- und Regelungseinrichtungen (z. B. für Pumpen). Selbstverständlich sollte die Grundlage für derartige Verbesserungen immer die Wirtschaftlichkeit sein.

Im weitesten Sinne sollte der Betrieb auch regelmäßige visuelle und funktionale Kontrollen umfassen (z. B. im Rahmen einer routinemäßigen Inspektion), bei denen Anzeichen von Systemfehlern wie Geräusche, Wasseraustritt oder Störungsmelder gesucht und der Betrieb bestimmter Anzeigeinstrumente überprüft werden sollte. Solche systematischen Kontrollen werden als Inspektionen gemäß VDMA-Richtlinie 24176 bezeichnet. Ein ordnungsgemäßer Betrieb, basierend auf Nutzungsmustern, ist eine Voraussetzung für Wirtschaftlichkeit und geringen Energieverbrauch. Insbesondere die bedarfsgesteuerte Abschaltung oder Teileabschaltung der Anlage und die Nutzung bestehender Betriebsprogramme zur Optimierung sind für die Erreichung dieses Ziels unerlässlich.

Die ordnungsgemäße Anlagenbetreibung kann durch den Vergleich von Soll- und Ist-Werten wichtiger Parameter ermittelt werden. Hierfür sollten erforderliche Informationen beispielsweise tabellarisch aufgeführt werden, und die entsprechenden Instrumente oder Orte zur Datenerfassung (an der Anlage oder in Gebäudeautomatisierungssystemen) sollten markiert und beschrieben werden. Insbesondere wenn speziell qualifiziertes Personal nicht verfügbar ist, sind klare Erläuterungen unerlässlich.

Eine Inspektion (z. B. alle 14 Tage bis monatlich) kann eine visuelle Überprüfung und die Untersuchung wichtiger Systemparameter (Durchfluss- und Rücklauftemperaturen, Betriebsdruck, Leistungsverbrauch) sowie die Durchführung vordefinierter Diagnoseprogramme umfassen.

Es ist auch entscheidend, dass das Bedienpersonal die Einstellungen der Mess- und Regelgeräte, die vom Hersteller vorgenommen wurden, durch regelmäßige Inspektionen überwacht. Änderungen in der Nutzung können eine Neukonfiguration erforderlich machen, und das Bedienpersonal sollte dazu in der Lage sein. (Denken Sie beispielsweise an das h-x-Diagramm von Mollier.)

Wie im vorigen Abschnitt erläutert, ist Monitoring, im Sinne von

• Erfassen,

• Beobachten und

• Dokumentieren

die Überwachung ist eine unverzichtbare Komponente zur Optimierung des Betriebsmanagements von Kältesystemen und zur Verbesserung des Energiemanagements im Bereich der Kältetechnik. Bei ordnungsgemäß geplanter und durchgeführter Überwachung kann diese erheblichen Mehrwert schaffen und wertvolle Synergien erzeugen, beispielsweise im Rahmen der Erfüllung des Energiedienstleistungsgesetzes oder bei der Überprüfung von Planungs- und Ausführungsleistungen. Im Interesse der betrieblichen und energetischen Optimierung wird empfohlen, die Überwachung gemäß der AMEV (Arbeitsgemeinschaft für das Messwesen im Bereich der Ver- und Entsorgungstechnik) Empfehlung für Technische Überwachung durchzuführen. Weitere Informationen finden sich in VDI (Verein Deutscher Ingenieure) 6041.

Gemäß der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) ist der Betreiber eines Kältesystems verpflichtet, das System in einem betriebssicheren Zustand zu erhalten. Zusätzlich dazu, gemäß DIN (Deutsches Institut für Normung) 31051, müssen neben Inspektionen und Wartungsarbeiten auch erforderliche Reparaturen und gegebenenfalls Verbesserungen zur Steigerung der funktionalen Zuverlässigkeit des Systems durchgeführt werden. Die erforderlichen Maßnahmen werden im Wartungsplan auf der Grundlage der systematischen Wartungsmaßnahmen festgelegt. Insbesondere müssen die Wartungsanweisungen, die vom Installateur der Kältesysteme erstellt werden, in den Plan aufgenommen werden. Die Wartung, Inspektion und Reparatur von Kältesystemen darf nur von qualifiziertem Personal durchgeführt werden. Arbeiten, bei denen nicht spezialisiertes Personal wie Schweißer, Elektriker, Steuerungsingenieure usw. beteiligt ist, müssen von einem Experten überwacht werden, um Unfälle oder Emissionen zu verhindern, die im Zusammenhang mit Kältesystemen auftreten können.

Gemäß DIN 31051 umfasst die Inspektion die "Ermittlung und Bewertung des tatsächlichen Zustands" einer Einheit in Betracht – in diesem Fall ein Kältesystem. Dies beinhaltet die Identifizierung von Verschleißursachen und die Ableitung der erforderlichen Maßnahmen für die zukünftige Verwendung.

Die Inspektion erfolgt auf Grundlage eines Inspektionsplans, der Angaben zum Ort, Datum, zur Methode, zur Ausrüstung und zu den einzelnen Inspektionsmaßnahmen enthält. Inspektionen sollten den Standards der VDMA 24176 entsprechen.

Für viele Kältesysteme sind Inspektionen allein aus Sicherheitsgründen unerlässlich, hauptsächlich aufgrund der Verwendung von Kältemitteln, von denen einige giftig und umweltschädlich sein können. Dichtheitsprüfungen müssen mindestens einmal im Jahr durchgeführt und dokumentiert werden. Dennoch werden Inspektionen häufig übersehen oder mit anderen Aufgaben kombiniert. In vielen Fällen werden Inspektionen ganz ausgelassen. Einige glauben, dass die regelmäßige Wartung Inspektionen einschließt, während andere die Bedeutung von Inspektionen erkennen und sie formell vergeben. Obwohl letzteres der richtige Ansatz ist, ist es wichtig zu bedenken, dass Inspektionen hochqualifiziertes Personal erfordern. Dies ist in der Regel nicht das Wartungspersonal, was die Kosten erhöhen kann.

Daher ist es entscheidend, Ihre Systeme gut genug zu kennen und zu verstehen, um aktiv festzulegen, was während der Inspektionen getan werden muss, um die Kosten unter Kontrolle zu halten. Sich ausschließlich auf Fachunternehmen zu verlassen, um dies zu erledigen, ist nicht immer der wirtschaftlichste Ansatz, um es vorsichtig auszudrücken.

Die Wartung erfolgt vielfach bereits computergestützt (Bild: Kälte- und Klimatechnik Richter)

Wartungsaufgaben können vom eigenen Personal des Unternehmens durchgeführt werden, sofern sie über die erforderlichen Qualifikationen und Expertise verfügen. Alternativ kann die Wartung auch vom Hersteller des Produkts selbst oder von Drittanbietern durchgeführt werden. Eine wesentliche Verantwortung des Betriebspersonals besteht darin, sicherzustellen, dass die notwendigen Wartungs- und Reparaturarbeiten gemäß den vorgegebenen Richtlinien durchgeführt werden. Bei der Vergabe von Aufträgen sollte eine klare Mengenposition innerhalb eines gut definierten und überschaubaren Servicevertrags verwendet werden.

Es wird empfohlen, für jede Anlage Arbeitskarten zu erstellen, die auf die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Unternehmens zugeschnitten sind. Diese Arbeitskarten sollten gemäß den geltenden Betriebsanweisungen, den VDMA 24186-Standards und auch gemäß den AMEV-Empfehlungen erstellt werden, die spätestens während des Angebotsverfahrens zur Verfügung gestellt werden sollten. Wartungsarbeiten wie der Wechsel von Kompressoröl, die Überprüfung des Kältemittelspiegels, der Austausch von Lagern, umfassende Reinigungsarbeiten und andere bedeutende Aufgaben sollten auf diesen Karten separat dokumentiert werden. Die Arbeiten, die von Wartungsunternehmen durchgeführt werden, sollten sorgfältig überwacht werden.

Auszug aus AMEV-Arbeitskarte KG 435 Kälteanlagen in RLT-Anlagen

Ein gewisser Vorteil in der Praxis könnte darin bestehen, dass die AMEV-Tabellen bereits Vorschläge für Wartungszeiträume (Turnusse) enthalten. Siehe die untenstehende Tabelle. Die VDMA 24186, die inhaltlich im Wesentlichen identisch ist, gibt keine Empfehlungen für die Turnusse ab. Sie lässt diesen Aspekt offen und vertritt die Ansicht, dass niemand besser als der Betreiber selbst in der Lage ist, die Auswirkungen bei der Abwägung von Zuverlässigkeit, Arbeitssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu beurteilen, aufgrund seiner intimen Kenntnis seiner betrieblichen Anforderungen in der Gebäudetechnik. Die einzelnen Aktivitäten werden auf die gleiche Weise benannt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die VDMA eine Fußnote 1 für die erhaltende Reinigung bei Bedarf enthält. Wie bereits erwähnt, gibt die VDMA nur Ausführungszeiträume an. Im Gegensatz dazu gibt die AMEV-Liste spezifische Zeitintervalle an. Die meisten Intervalle sind jährlich - eine weit verbreitete und sinnvolle Praxis.

In dieser Hinsicht könnte man schnell zu dem Schluss kommen, dass beide Listen letztendlich ziemlich ähnlich und anwendbar sind. Ein aufmerksamer Beobachter hätte jedoch nicht übersehen, wie die Arbeitskarten benannt sind. Während die VDMA ausschließlich von "Wartung" spricht, untertitelt die AMEV ihre Tabelle als "Inspektions- und Wartungsarbeiten".

Offensichtlich gibt es hier ein grundlegendes Missverständnis. Wenn man annimmt, dass Inspektionen ausschließlich gemäß VDMA 24176 in Deutschland definiert sind, müssten diese Inspektionsdienste gemäß der Auslegung der AMEV zusätzlich zur Wartung in jedem Zyklus durchgeführt werden.

Im Gegensatz dazu schreibt die VDMA lediglich Wartungsarbeiten vor. Daraus ergibt sich der Schluss, dass Inspektionen auf einer völlig anderen Seite stehen und unabhängig von der Wartung durchgeführt werden müssen - das heißt, getrennt von diesen Arbeitskarten. Im Rahmen dieses Buches ist es nicht möglich, diese klare Widersprüchlichkeit zu diskutieren oder zu lösen. Sie sollte jedoch nicht unkommentiert bleiben.

• Ausführung der Wartung nach Vorgabe der VDMA nach Maßgabe der DIN 31051

• weitgehende Akzeptanz der Turnusse in der AMEV-Liste, soweit die betrieblichen Be-dingungen nichts Anderes fordern, wie zum Beispiel bei Schichten rund um die Uhr oder im anderen Extremfall bei Leerstandswartung

• Bestimmung der Häufigkeit der Inspektionen an bestimmten Anlagen bzw. bestimmten Anlagenteilen in Abhängigkeit von der betrieblichen Belastung bzw. Benutzungsdauer und Anlagenpriorität

• Inhaltliche Durchführung der Inspektionen nach Maßgabe der VDMA 24 176 für aus-gewählte Anlagen bzw. Anlagengruppen.

Reparaturarbeiten an Kältesystemen dürfen nur von qualifiziertem Personal durchgeführt werden. In den meisten Fällen führen spezialisierte Unternehmen diese Arbeiten im Rahmen spezieller Reparaturaufträge durch. Reparaturen, die möglicherweise in einen umfassenden Wartungsvertrag einbezogen sind, sind oft weder im Interesse des Auftraggebers noch des Auftragnehmers und finden daher möglicherweise nicht statt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass Reparaturen nicht standardisiert werden können; sie beinhalten immer projektbezogene Aufgaben mit unterschiedlichem Aufwand.

Neben Systemänderungen kann die Wartung eines Kältesystems auch Renovierungsmaßnahmen umfassen. Renovierungen werden notwendig, wenn technische Fortschritte im Energie- oder Ressourcenverbrauch voraussichtlich zu erheblich verbesserten Wirtschaftlichkeit und geringerer Umweltbelastung führen werden. Solche Maßnahmen können die Erkundung der Verwendung von Kältespeichersystemen, verbesserten elektronischen Steuerungssystemen, reduziertem Kühlwasserverbrauch und den Einsatz umweltfreundlicher Kältemittel umfassen.

Darüber hinaus ist es ratsam, die neueste Technologie immer dann zu nutzen, wenn dies praktikabel ist, einschließlich bei Ersatzinvestitionen und anderen Reparaturmöglichkeiten, wenn es sinnvoll ist.

Wenn Arbeiten signifikante Auswirkungen im Zusammenhang mit Hitze oder ähnlichen erheblichen Eingriffen haben, muss die strukturelle Integrität gemäß Anhang 5 der Betriebsverfassungsverordnung überprüft und eine interne Bewertung durchgeführt werden.