Nanobeschichtung ist nicht gleich Nanobeschichtung 1

Zum Thema Energieeffizienz bei Kühlgeräten gehört bei Rittal auch die Nanotechnologie. Dr. Thomas Steffen, Rittal-Geschäfts­führer international, gibt Einblicke in die aktuelle Kühlgeräte-Entwicklung.

Nach welchen Kriterien sollten Anwender die richtige Auswahl von energieeffizienten Kühlgeräten treffen?
Der Anwender wählt seine Kühlgeräte in der Regel nach der entsprechenden Kühlleistung, auch Nutzkühlleistung (NKL) genannt, aus. Allerdings ist Nutzkühlleistung nicht gleich Nutzkühlleistung: Bei manchen Fabrikaten wird der für die NKL genannte Wert zwar bei einem einzelnen Test-gerät erreicht, jedoch in der Serie nicht selten deutlich unter-schritten. Nach DIN EN 14511 besteht allerdings die Verpflichtung, dass die auf dem Typenschild angegebene NKL auch von Ausreißern in der Produktion nur um maximal 12 Prozent unterschritten werden darf. Bei einem Gerät mit 2000 W wären das lediglich 240 W. Aber selbst diese geringe Abweichung tritt bei unseren Kühlgeräten nicht auf.

Noch wichtiger ist die Kälteleistungszahl…
Ja, die Kälteleistungszahl, auch Coefficient of Performance (COP) genannt, definiert, wie effektiv die eingesetzte elektrische Primärenergie in Kälteleistung umgesetzt wird – und damit, wie wirtschaftlich letztlich das Kühlgerät arbeitet. Je höher der Wert, desto besser. Beispielsweise zeichnet die TopTherm-Kühlgeräte ein COP von 2,3 aus. Werte anderer Kühlgeräte im Markt, vor allem im Serieneinsatz, liegen dagegen oft nur bei einem COP von 1,6. Ein niedriger COP bedeutet höhere Betriebskosten, in diesem Fall um 44 Prozent mehr.

Wie lässt sich die Kühlleistung eines Gerätes im laufenden Betrieb konstant hoch halten?
Grundsätzlich fällt mit Staub- und Schmutzablagerungen auf Kühllamellen und Luftfiltern die Kühlleistung bei allen Klimageräten stark ab. Bei hoch belasteter Umgebung ist in kürzester Zeit mit Leistungsverlusten von 30 bis 50 Prozent und folglich mit einem adäquaten Anstieg des Stromverbrauchs zu rechnen. Werden konventionell aufgebaute Kühlgeräte verwendet, so half dagegen bisher nur eine frühzeitige und regelmäßige Wartung mit Reinigung der Verflüssiger-oberfläche und Filtertausch. Beides jedoch treibt die Betriebskosten in die Höhe. Aufwendige Untersuchungen an Kühlgeräten, die durch unterschiedliche Institutionen wie Fraunhofer Institut, DMT GmbH und TÜV Nord durchgeführt wurden, beweisen: Für nahezu alle Applikationen gibt es einen innovativen Lösungsweg, um die COP konstant hoch zu halten, nämlich die Nano-Lackierung des Verflüssigerpaketes. Rittal hat dieses Verfahren unter dem Namen RiNano standardmäßig bei allen seinen TopTherm-Kühlgeräten eingeführt.

Andere Hersteller vergrößern die Kühlrippenabstände, um die Zeitspanne zwischen den Wartungsintervallen zu verlängern.
Das bedeutet allerdings, dass bei gleicher mechanischer Baugröße die für den Wärmeaustausch wirksame Oberfläche des Verflüssigers kleiner wird. Daraus ergibt sich folglich eine kleinere Nutzkühlleistung. Soll dennoch eine vergleichbar hohe Nutzkühlleistung erreicht werden, so muss die kleinere wirksame Oberfläche durch einen höheren Primärenergieeinsatz oder durch einen leistungsstärkeren Kompressor kompensiert werden. Notwendig wäre eventuell auch ein höherer Luftdurchsatz mit stärkeren Lüftern, was ebenfalls zu einem höherem Energieverbrauch führen würde. Insgesamt wird eine Schmutzablagerung an den Lamellen nicht verhindert, sondern nur etwas hinausgezögert.

Welche Qualität müssen Nanobeschichtungen aufweisen, damit sie einen nennenswerten Effekt haben?
Nanobeschichtung ist nicht gleich Nanobeschichtung. Bei Beschichtungsverfahren mit Nanolack müssen allerdings die deutlichen Unterschiede zwischen Hightech-Verfahren und einfachen Produktbeschichtungen zum Beispiel mittels Sprühdose, die nur kurze Zeit halten, beachtet werden. Solche Beschichtungen zeigen keinen nennenswerten Effekt, um vor Verschmutzungen zu schützen. Für das Auftragen einer hochwertigen Nano-Beschichtung sind insgesamt stabile Fertigungsprozesse notwendig. So werden bei unseren Kühlgeräten in einem automatisierten Prozess die Oberflächen der Verflüssigerpakete zuerst abgeflammt, um eine rückstands-lose Reinigung zu erzielen. Dann erfolgt die Nano-beschichtung und nach dem Abdunsten das Einbrennen der Lackierung, um eine langfristige Haltbarkeit der Beschichtung gegen jegliche Art von chemischer und mechanischer Beeinflussung zu erreichen. Erst aus der Symbiose von Lackierung und Einbrennvorgang entsteht eine glatte, geschlossene und verschleißfeste Oberfläche.

Dabei sind die gesundheitlichen Risiken, die die Nanotechnologie mit sich bringt, noch nicht ausreichend erforscht, oder?
Der verwendete Nanolack für unsere Kühlgeräte wird nach dem Auftragen mit 180 °C eingebrannt. Nach der Aushärtung findet man hier keinerlei nanoskalige Partikel vor, die in die Umgebung dringen könnten. Die von Rittal eingesetzte Nanoversiegelung bildet nach dem Einbrennen eine glasartige Oberfläche, von der keine gesundheitliche Gefährdung ausgeht.

Welche Vorteile bringt diese Beschichtung in der Praxis?
Aufgrund der geringen Schmutzhaftung bleibt ein nanobeschichteter Verflüssiger sauber. Auf Filtermatten kann selbst in belasteter Umgebung verzichtet werden. Das heißt: Die Kühlleistung bleibt länger auf einem konstant hohen Wert, der Primärenergieeinsatz dagegen konstant niedrig. Selbst da jedoch, wo unter extremen Bedingungen gearbeitet wird, verlängern sich die Wartungsintervalle signifikant. Zahlreiche Untersuchungsergebnisse bestätigen, dass derartig glatte Oberflächen Schmutzpartikeln keine Haltefläche bieten. Eine Modellbetrachtung, die von der unabhängigen Deutschen Montan Technologie GmbH (DMT) durchgeführt wurde, bestätigt die Vorteile. In einem Test von Kühlgeräten gleicher Ausgangsleistung unter belasteter Umgebungsluft (ASHRAE-Prüfstaub) ergab sich eine deutlich höhere Performance von über 20 Prozent mit der von uns eingesetzten Nanobeschichtung. Dabei lassen sich pro Gerät und Jahr 154 Euro oder 910 kg CO2 einsparen. Langzeitversuche bei einem führenden deutschen Automobilhersteller in staub- und ölbelasteten Fertigungsbereichen wie in der Bremsscheibenfertigung, weisen in die gleiche Richtung. In dieser harten Betriebspraxis lief ein 14-monatiger Versuch, bei dem die Geräte nicht gewartet werden mussten.

Welche neuen Konzepte gibt es in der System-Klimatisierung?
Die Reise geht weiter in Richtung Energieeffizienz. Wir bieten bereits heute unter dem Namen Cool Efficiency neue Energiesparkühlgeräte, die bei gleicher Leistung einen erheblich reduzierten Stromverbrauch aufweisen. Diese Kühlgeräte wurden bereits bei namhaften Automobilherstellern in Feldversuchen getestet. Das Feedback war: Die neuen Cool Efficiency-Kühlgeräte bringen nicht die von uns garantierten 30, sondern sogar 45 Prozent Energieeinsparungen. Das heißt, man spart bei einem Gerät durchschnittlicher Leistungsklasse etwa 100 € Energiekosten im Jahr. Nach zahlreichen Tests in der Automobilindustrie haben wir uns entschlossen, eine Cool-Efficiency-Baureihe auf den Markt zu bringen und nach den bereits verfügbaren 1000- und 2000-W-Kühlgeräten in diesem Jahr eine komplette Baureihe auf den Markt zu bringen. Mittlerweile sind die Cool-Efficiency-Kühlgeräte bei namhaften Herstellern in den Spezifikationen gelistet.