In der Spritzgießfertigung der Dr. SchneiderUnternehmensgruppe im oberfränkischen Kronach-Neuses arbeiten rund 400 Mitarbeiter im Dreischichtbetrieb. Die Firma ist auf Kunststoffprodukte für die Automobilindustrie spezialisiert– vom Belüftungssystem über Verkleidungen und Module für Instrumententafeln bis zu Mittelkonsolen. Wie viele andere Herstellerin der Kunststoffindustrie hat auch die Dr. Schneider Unternehmensgruppe mit hohen Temperaturen zu kämpfen – kein Wunder, stehen doch mehr als 100 Maschinen in der über 11.000 Quadratmeter großen Fertigungshalle in Kronach-Neuses, die ein Volumen von über 90.000 Kubikmetern hat. „Da kommt eine ganze Menge Prozess- und Eintragswärme zusammen“,sagt Jörg Köstner, Leiter des Gebäudemanagements. Neben der Wärme werden produktionsbedingt auch Gerüche und Dämpfe frei, die ganzjährig und vor allem im Sommer zu schlechten Luftkonditionen führen. Die Folge ist ein unangenehmes Klima in der Spritzgießfertigung, das den Beschäftigten die Arbeiter schwert. Außerdem kann dies die Elektronik der Maschinen gefährden und damit die Prozesssicherheit negativ beeinflussen. „Wir wollten also etwas tun, um die Arbeitsbedingungen unserer Mitarbeiter deutlich zu verbessern und dabei als positiven Nebeneffekt unsere Prozesse zu stabilisieren“, erklärt Jörg Köstner.
Komponenten müssen ineinandergreifen
Das Unternehmen wandte sich daher an Colt International, Hersteller von Komponenten in der technischen Gebäudeeinrichtung. Der Arbeitsauftrag lautete, das bestehende maschinelle Be- und natürliche Entlüftungssystem zu überarbeiten, um so für die Mitarbeiter und die Produktionsmaschinen adäquate klimatische Arbeitsbedingungen zu schaffen. Dabei waren auch die Betriebsbedingungen, die hygienischen Anforderungen und die wirtschaftlichen Bedingungen für den Fertigungsprozess und seine zukünftigen Anforderungen sicherzustellen. Darüber hinaus sollte der Energieverbrauch und der CO2-Ausstoß auf ein Minimum reduziert werden.
Adiabatische Kühlung und Schichtlüftung
Die umgesetzte Lösung für das Temperaturproblem war schließlich eine Mischung aus dem adiabatischen Kühlsystem „Cool Stream“von Colt und einer Be- und Entlüftungsanlage, die nach dem Prinzip der Schichtlüftung arbeitet. Wenn die Außentemperatur bei rund 32 °C liegt, sorgt die mit Verdunstungskühle arbeitende Anlage trotz der massiven thermischen Belastung in den Produktionsstätten für angenehme Temperaturen und eine hohe Luftqualität. Die von Dr. Schneider vorgegebene maximale Raumtemperatur von 28°C wird auch bei hochsommerlichen Außenbedingungen von 32 °C und einer freiwerdenden Wärme von 2,6 Megawatt eingehalten, da das adiabatische Kühlsystem gerade bei höheren Außentemperaturen besonders effizient arbeitet. Es saugt dabei die Umgebungsluft an und leitet sie über ein Desorptionsmedium, das laufend mit Wasser benetzt wird. Das Wasser verdunstet und kühlt dabei die Luft.
„Gerade in der Kunststoffindustrie ist das die optimale Art der Kühlung. Hinzu kommt, dass sie sich mühelos in bestehende bauliche Gegebenheiten integrieren lässt“, erklärt Uwe Barth, Abteilungsleiter Klimatechnik Süd bei Colt International.
„Cool Stream“ ergänzt sich gut mit der Schichtlüftung. Sie sorgt dafür, dass frische Luft in den Produktionsbereich eindringt und verhindert zugleich, dass sie sich mit verunreinigter und thermisch belasteter Hallenluftvermischt. Die eindiffundierende Frischluft unterstützt nämlich die produktionsbedingte Thermik und beschleunigt so das Aufsteigender freigesetzten Immissionen, die somit aktiv und schnell aus dem Produktionsbereich gelangen.
Darüber hinaus bildet sich ohne Verwirbelung und Schadstoffvermischung ein stabiler Raumluftsee, der verhindert, dass die in den oberen Luftschichten abtransportierten Schadstoffe und Kühllasten wieder in den Arbeitsraum zurückströmen oder abfallen können.
Lösung sorgt fürhohe Energieeffizienz
Das erforderliche Luftvolumen lässt sich zum Abführen der Kühllasten von 572.211 Kubikmetern pro Stunde (m³/h), die bei einer üblichen Auslegung der Anlage nötig wären, auf 416.000 m³/h absenken – das ist eine Reduktion von über 25 Prozent. Das schlägt sich in den Investitions- und Betriebskosten nieder. Für eine Kühlleistung von 100 kW werden bei einer strombetriebenen Kältemaschine 30 kW Liegt die Außentemperatur bei rund 32 °C, sorgt die installierte Anlage trotz der massiven thermischen Belastung in den Produktionsstätten für angenehme Temperaturen und eine hohe Luftqualität elektrischer Leistung benötigt. 30 kW elektrische Leistung verursachen bei einem Preis von 15 Cent/kWh einen Energieaufwand von 4,50 Euro. Bei einer Kühlleistung von 100 kW werden mit einer adiabatischen Kühlung rund 200 Liter Stadtwasser benötigt. Der Wasserzins für Stadtwasser beträgt in der Regel 2 Euro, der Abwasserzins entfällt. Das bedeutet, dass für 100 kW Kühlleistung 40 Cent Wasserkosten entstehen. Im Vergleich ist damit der Energieaufwand für die adiabatische Kühlung deutlich kleiner als eine klassische Kälteanlage. In realen Projekten ist der Faktor in der Regel sogar noch größer.
