{"id":29873,"date":"2026-09-14T15:39:26","date_gmt":"2026-09-14T13:39:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.compact-kaeltetechnik.de\/?post_type=avada_portfolio&p=29873"},"modified":"2026-09-14T16:56:01","modified_gmt":"2026-09-14T14:56:01","slug":"cern-wo-standardloesungen-an-ihre-grenzen-stossen","status":"publish","type":"avada_portfolio","link":"https:\/\/www.compact-kaeltetechnik.de\/de\/anlage\/cern-wo-standardloesungen-an-ihre-grenzen-stossen\/","title":{"rendered":"CERN, wo Standardl\u00f6sungen an ihre Grenzen sto\u00dfen"},"content":{"rendered":"

REFERENZPROJEKT \u00b7 BACKWARENPRODUKTION<\/p>\n<\/div>

CERN, wo Standardl\u00f6sungen an ihre Grenzen sto\u00dfen<\/h1><\/div>

Die K\u00fchlung der CERN-Detektoren ATLAS<\/strong> und CMS<\/strong> stellt au\u00dfergew\u00f6hnliche Anforderungen an Temperaturstabilit\u00e4t, Verf\u00fcgbarkeit und Betriebssicherheit. Die zentrale Aufgabe bestand darin, die besonderen Betriebsbedingungen in ein beherschbares Anlagenkonzept zu \u00fcbersetzen. Mit 18 ma\u00dfgeschneiderten CO2<\/sub><\/small>-K\u00e4lteanlagen<\/strong> wurde ein modulares Anlagenkonzept entwickelt.<\/strong><\/p>\n<\/div>

\u00c4hnliches Projekt besprechen<\/span><\/i><\/a><\/div><\/div><\/div>
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\u00c4hnliches Projekt besprechen<\/span><\/i><\/a><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

ENDKUNDE<\/p>\n<\/div>

CERN<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

STANDORT<\/p>\n<\/div>

Meyrin bei Genf, Schweiz<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

ANLAGENKONZEPT<\/p>\n<\/div>

18 modulare CO2<\/sub><\/small>-K\u00e4lteanlagen<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

K\u00c4LTEMITTEL<\/p>\n<\/div>

R744 \/ CO2<\/sub><\/small><\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

GESAMTK\u00c4LTELEISTUNG<\/p>\n<\/div>

rund 1,35 MW<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

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AUSGANGSLAGE UND HERAUSFORDERUNG<\/p>\n<\/div>

K\u00fchlung f\u00fcr die n\u00e4chste Generation der Teilchenforschung<\/h2><\/div>

ATLAS und CMS geh\u00f6ren zu den gr\u00f6\u00dften Detektoren am Large Hadron Collider des CERN. F\u00fcr die n\u00e4chste Betriebsphase des Teilchenbeschleunigers werden beide Detektoren umfassend modernisiert.<\/p>\n

Die h\u00f6here Leistungsf\u00e4higkeit stellt zugleich neue Anforderungen an ihre K\u00e4lteversorgung. Die empfindliche Messtechnik muss dauerhaft bei sehr niedrigen Temperaturen betrieben werden, um sie vor den Auswirkungen der Strahlung zu sch\u00fctzen. Gleichzeitig darf die Temperatur nur minimal schwanken. Gefordert ist deshalb ein K\u00fchlsystem, das Temperaturen unter \u221250 \u00b0C zuverl\u00e4ssig bereitstellt<\/b> und auch unter wechselnden Betriebsbedingungen stabil arbeitet.<\/p>\n

Eine markt\u00fcbliche Standardanlage konnte diese Anforderungen nicht erf\u00fcllen. Neben der tiefen Verdampfungstemperatur mussten gro\u00dfe Leitungsl\u00e4ngen, ein H\u00f6henunterschied von rund 90 Metern sowie hohe Anforderungen an Redundanz und Verf\u00fcgbarkeit<\/b> ber\u00fccksichtigt werden. CERN entschied sich deshalb f\u00fcr eine schrittweise Entwicklung mit Testsystemen, Prototypen und einem modularen Anlagenkonzept.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

TECHNISCHE ANFORDERUNGEN<\/p>\n<\/div>

K\u00e4ltetechnik an den Grenzen des Machbaren<\/h2><\/div>

Verdampfung nahe am Tripelpunkt<\/h3><\/div>

Die Anlagen arbeiten mit einer Verdampfungstemperatur von \u221253 \u00b0C und damit nahe am Tripelpunkt von CO2<\/sub><\/small>. In diesem Betriebsbereich kommt es auf eine besonders pr\u00e4zise Druck- und Temperaturregelung an. Fehlfunktionen k\u00f6nnten zu einer Verfestigung des K\u00e4ltemittels und damit zu erheblichen Sch\u00e4den am System f\u00fchren.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

90 Meter H\u00f6henunterschied<\/h3><\/div>

Zwischen Verdichtern und Verdampfern liegt ein H\u00f6henunterschied von rund 90 Metern. Hinzu kommen mehrere hundert Meter Rohrleitungen zwischen den \u00fcberirdisch installierten K\u00e4lteanlagen und den unterirdischen Detektoren. Das stellt insbesondere das \u00d6lmanagement und die sichere R\u00fcckf\u00fchrung des K\u00e4ltemittels vor gro\u00dfe Herausforderungen.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

Temperaturstabilit\u00e4t von \u00b11 \u00b0C<\/h3><\/div>

Die Detektoren ben\u00f6tigen definierte und dauerhaft stabile Temperaturbedingungen. Die K\u00e4lteanlagen m\u00fcssen deshalb auch bei wechselnden Lasten eine Temperaturstabilit\u00e4t von \u00b11 \u00b0C gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

Hohe Verf\u00fcgbarkeit im Dauerbetrieb<\/h3><\/div>

Eine l\u00e4ngerfristige Unterbrechung der K\u00e4lteversorgung k\u00f6nnte die Detektoren besch\u00e4digen. Redundanz, Modularit\u00e4t und ein kontrolliertes Betriebsverhalten in unterschiedlichen Lastzust\u00e4nden geh\u00f6rten daher zu den zentralen Anforderungen des Projekts.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

REALISIERTE L\u00d6SUNG<\/p>\n<\/div>

18 modulare CO\u2082-K\u00e4lteanlagen mit rund 1,35 MW Gesamtleistung<\/h2><\/div>

F\u00fcr die Detektoren ATLAS und CMS wurden insgesamt 18 ma\u00dfgeschneiderte transkritische CO\u2082-Boosteranlagen realisiert. Elf Anlagen sind f\u00fcr CMS und sieben f\u00fcr ATLAS vorgesehen. Gemeinsam stellen sie eine Gesamtk\u00e4lteleistung von rund 1,35 MW bereit. Jede Anlage arbeitet mit zwei Verdichtern in der Tiefk\u00fchlstufe und einem Verdichter in der Hochdruckstufe. Insgesamt kommen mehr als 50 halbhermetische Hubkolbenverdichter von BITZER zum Einsatz.<\/p>\n

Um unterschiedliche Lastzust\u00e4nde sicher abzudecken und gleichzeitig die erforderliche Redundanz bereitzustellen, wurde ein modulares Anlagenkonzept umgesetzt. Einzelne Anlagen k\u00f6nnen abh\u00e4ngig vom tats\u00e4chlichen K\u00e4ltebedarf zu- oder abgeschaltet werden. Dadurch l\u00e4sst sich die K\u00e4lteversorgung flexibel an die Betriebsbedingungen der Detektoren anpassen. Zahlreiche Byp\u00e4sse und eine dreistufige Abscheidung unterst\u00fctzen die Druck-, Temperatur- und \u00d6lregelung. Dadurch kann das System auch bei Teillast stabil betrieben und flexibel an den jeweiligen K\u00fchlbedarf der Detektoren angepasst werden.<\/p>\n

Die W\u00e4rmeabgabe erfolgt abh\u00e4ngig von den Betriebsbedingungen \u00fcber Wasser oder Luft. Zugleich schafft das System die technischen Voraussetzungen, um k\u00fcnftig W\u00e4rme aus dem K\u00e4lteprozess zur\u00fcckzugewinnen.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

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DIGITALE ANLAGENPLANUNG<\/p>\n<\/div>

Planung kann auch einfach sein<\/h2><\/div>

Mit unserem *cmartR-tool<\/a>. Direkt im Browser. Ohne Softwareinstallation.<\/p>\n<\/div>

Konfigurator starten<\/span><\/i><\/a><\/div><\/div><\/div>