Energieeffiziente Kühlanlagentechnik

Annina Schopen,

Mit Effizienz und Hygienesicherheit zum Erfolg

Die Firma Schägner aus dem badischen Steinmauern bei Rastatt ist Hersteller von hochwertigen Kunststoffprodukten, die beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie zum Einsatz kommen. Um die Wettbewerbsfähigkeit hoch und die Energiekosten niedrig zu halten, haben die Themen Effizienz und Hygienesicherheit höchste Priorität. Die Systemtechnik der Oni-Wärmetrafo sorgt dabei für Energieeffizienz und das richtige Reinraumklima.

Schägner-Geschäftsführer Constancio del Monte und Oni-Abteilungsleiter Klima-, Lüftungs- und Reinraumtechnik Gabriel Galeri im Reinraum für die Verpackung von medizinischen Artikeln. © Oni

Im Jahr 1954 gestartet, hat sich Schägner zu einem Kunststoff verarbeitenden Unternehmen entwickelt, dessen Leistungsstärke in vielen Branchenbereichen geschätzt wird. Kunden aus aller Welt bekommen von der Entwicklung bis hin zur Teilefertigung und Verpackung unter Reinraumbedingungen alle Leistungen aus einer Hand. Das Leistungsspektrum reicht von der Projektberatung und Betreuung von Kunden in der Entwicklungsphase über die Konstruktion und den Bau komplexer, anspruchsvoller Werkzeuge bis zur systemangepassten Herstellung und Lieferung von Produkten. Zu den Kunden gehören die großen Unternehmen wie Bayer, Merck, Sandoz oder Teva. Auf mehr als 12.000 Quadratmetern wird mit 28 modernen Spritzgießmaschinen im Schließkraftbereich von 600 bis 4.200 kN produziert. Gefertigt werden beispielsweise Applikatoren für Cremes und Tabletten, Kanülen, Messlöffel, PP-Schalen für Kontaktlinsen und Lebensmittelverpackungen.

Hygienesicherheit dank Automatisierung

Neben der Qualitätssicherung hat bei Schägner die Hygienesicherheit höchste Priorität. Grund dafür ist das Produktprogramm für Kunden aus den Branchenbereichen Medizintechnik und Pharmazie. Geschäftsführer Christian Schägner: „Wir müssen sicherstellen, dass die gesamte Prozesskette, von der Teilefertigung über das Entnahmehandling, die Transportwege bis zur Montage und Endverpackung, ununterbrochen auf einem Hygieneniveau gehalten wird, das unsere Kunden von uns erwarten. Dieser Verantwortung fühlen sich alle unsere Mitarbeiter verpflichtet und werden dabei unter anderem durch hoch effiziente Lüftungs- und Reinraumsysteme unterstützt.“

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Ein wesentlicher Faktor in diesem Zusammenhang ist der hohe Automatisierungsgrad. Von der Entnahme der Formteile an der Spritzgießmaschine bis zur Verpackung soll sichergestellt werden, dass möglichst wenige Personen mit den Produkten in Kontakt kommen. Aus diesem Grund sind die Maschinen mit vollautomatischen Entnahmesystemen und Verpackungsanlagen gekoppelt. Darüber hinaus sind für den Produktbereich „Hygienesichere Artikel“ vollautomatische Montage und Verpackungsmaschinen in drei Reinräumen der ISO-Klasse 8 untergebracht.

Die Reinräume werden mit konditionierter Luft versorgt, um kontinuierlich gleichbleibende Betriebsverhältnisse sicherstellen zu können, die im Zusammenhang mit einer Qualitätssicherung permanent protokolliert und überwacht werden. Konditionierte Luft heißt in diesem Fall, dass alle Parameter von der Temperatur über die Luftfeuchte bis zur Partikelkonzentration durch entsprechende Einrichtungen auf festgelegte Sollwerte eingeregelt werden.

Zentrales Klimagerät für die Versorgung des Reinraums der Reinraumklasse 8. © Oni

„Um unsere Wettbewerbsfähigkeit kontinuierlich zu stärken, setzen wir konsequent auf das Thema Automatisierung. Aus unserer Erfahrung heraus wissen wir jedoch auch, dass das im Bereich der technischen Ausstattung allein nicht ausreicht. Daher nutzen wir die Effizienzpotentiale in allen anderen Bereichen unseres Unternehmens, um gute Voraussetzungen für nachhaltigen Erfolg zu schaffen. Das gilt auch für die Bereiche der Medienversorgung, von der Kühlanlagentechnik bis zur Wärmerückgewinnung und Reinraumtechnik. Hierfür haben wir uns die Firma Oni-Wärmetrafo aus Lindlar als Partner ins Boot geholt. Die Fachkompetenz der Mitarbeiter, die ganzheitlichen und auf bestmögliche Energieeinsparung ausgerichteten Konzepte haben uns einfach überzeugt“, resümiert Manfred Schägner als Produktionsverantwortlicher.

Nachhaltiges Energiekonzept

Das gemeinsame Versorgungskonzept berücksichtigt jede wirtschaftlich darstellbare Möglichkeit zur Energieeinsparung. So wird für die Versorgung der Spritzgießmaschinen in den Bereichen Werkzeug- und Maschinenkühlung ein Zweikreis-Kühlsystem eingesetzt. Die Trennung der Systemkreise ermöglicht es, dass besonders energiesparende Systeme zur Rückkühlung eingesetzt werden können. Die Rückkühlung des Werkzeugkühlkreises mit einem Leistungsbedarf von maximal 300 kW übernehmen im Sommer wassergekühlte Kältemaschinen mit einem hohen Wirkungsgrad. In den Übergangs- und Wintermonaten erledigen leerlaufende Freikühler deren Job und benötigen dabei nur einen Bruchteil der elektrischen Antriebsleistung der Kältemaschinen. Die Rückkühlung des Maschinenkühlkreises mit einer maximalen Leistung von 350 kW in der Endausbaustufe erfolgt im Sommer und Winter über leerlaufende Freikühler, wobei je nach Bedarf die Abwärme für Heizzwecke genutzt wird.

Die effizientesten Komponenten und das bestmöglich geplante Energiekonzept ist jedoch nur so gut wie das Energiemanagement, das alle Prozesse und Funktionsabläufe organisiert. Auch auf diesem Gebiet überlässt man bei Schägner nichts dem Zufall und orientiert sich dabei an den optimierten und durch Automatisierung unterstützten Produktionsabläufen in der Fertigung. Für ein bestmögliches Miteinander aller Systeme in der Medienversorgung und deren zeitlich und damit energetisch optimierten Einsatz wird eine zentrale, frei programmierbare Regelung mit Visualisierung eingesetzt. Über diese Technik ist gesichert, dass zu jedem Zeitpunkt die energiesparendste Technik im Einsatz ist. Darüber hinaus kann zu jedem Zeitpunkt der Betriebszustand der einzelnen Sektionen optisch abgerufen werden und man erhält somit auf kürzestem Wege einen Überblick über das Gesamtsystem.

Günstige Kosten für gutes Reinraumklima

Die Betriebskosten von Reinraumsystemen sind bedingt durch die höheren Anforderungen an die Luftqualität zwangsläufig sehr viel höher als bei konventionellen Lüftungssystemen. Neben den Kosten für notwendige Filtereinheiten zur Begrenzung der Partikelzahl schlagen erhebliche Kosten für die energetischen Prozesse rund um die Luftaufbereitung zu Buche. Besonders kostenintensiv ist die Konditionierung der Luft im Sommerbetrieb. Wesentlicher Grund dafür sind die höheren Außentemperaturen und Feuchtelasten. Um die daraus resultierenden negativen Einflüsse auf die Produktionsbedingungen zu eliminieren, ist eine partielle Unterkühlung der Zu- beziehungsweise Umluft notwendig. Dazu sind in zentralen Lüftungsgeräten Kühlregister angeordnet, die mit einer Kühlwasservorlauftemperatur von 6 °C angefahren werden.

Nach erfolgreichem Abschluss zufriedene Gesichter beim Projektteam. V.l.n.r.: Gabriel Galeri, Oni-Abteilungsleiter Lüftung, Schägner-Geschäftsführung mit Christian Schägner, Alexander Schägner, Manfred Schägner sowie Udo Greifenberg, Oni-Gebietsverkaufsleiter und Schägner-Geschäftsführer Constancio del Monte. © Oni

Diese niedrige Kühlwassertemperatur sorgt sowohl für eine Kühlung wie für eine Entfeuchtung der Luft auf die gewünschte Feuchtkugeltemperatur. Die Versorgung dieses Kühlkreises übernimmt eine regelbare Kältemaschine mit einer Kühlleistung von rund 240 kW. Den Kühlregistern nachgeschaltet sind Heizregister, in denen die entfeuchtete Luft wieder ein Stück weit aufgeheizt wird, um Zugerscheinungen bei der Einleitung der Luftmengen in die Reinräume zu verhindern. Die für diesen Vorgang benötigte Heizenergie wird üblicherweise aus dem konventionellen Heizwassernetz bezogen. Bei Schägner verzichtet man in dieser Sektion der Lüftungsgeräte auf den Einsatz von Primärenergie. Stattdessen nutzt man bereits einmal bezahlte Energie für die Nacherwärmung der Luft. Die Rede ist hier von Kühlwasser als Heizmedium, das aus den Kühlkreisläufen von Spritzgießmaschinen und Kältemaschine stammt. Diese als Wärmerückgewinnung bezeichnete Funktion macht aus Abwärme, die normalerweise über Rückkühlwerke in die Umgebung abgeleitet wird, nutzbare Heizwärme, die Erdgas oder Heizöl ersetzt.

Mit Abwärme kostenlos heizen

Das Thema Wärmerückgewinnung wird im Unternehmen gleich an mehreren Stellen aktiv und konsequent betrieben. Das Spektrum reicht dabei vom Einsatz in den verschiedenen Lüftungssektionen über die Beheizung von Büro- und Sozialräumen, Lagerflächen und verschiedenen anderen Bereichen. In allen Fällen wird die Abwärme der Produktionsmaschinen oder der wassergekühlten Kältemaschinen in einem Temperaturniveau von 35 °C genutzt. Der besondere Vorteil dieser Niedertemperatur-Heizung über speziell dafür ausgelegte Oni-Heizköper besteht darin, dass durch die geringe Temperaturdifferenz zwischen Heiz- und Raumluft eine bestmögliche Temperaturhomogenität in allen Raumsituationen erreicht wird und große Temperaturschichtungen vermieden werden. Dieser Vorteil macht sich besonders bei der Beheizung von Hallen mit entsprechenden Raumhöhen bemerkbar. Anders als bei Heizflächen, die über Vorlauftemperaturen mit bis zu 75 °C angefahren werden, bleibt hier die Luft in den Bereichen, in denen Personen Heizwärme benötigen.

„Wir haben einen Partner gesucht, der zusammen mit unseren fachlich verantwortlichen Mitarbeitern ein ganzheitliches, auf unsere Bedürfnisse hin abgestimmtes Versorgungskonzept entwickelt und umsetzt. Diesen Partner haben wir in der Oni-Wärmetrafo und deren Fachleute gefunden. Die aktuell umgesetzten Projekte in den Bereichen Kühlanlagen- und Reinraumtechnik haben das noch einmal eindrucksvoll unterstrichen. Mit den jetzt bei uns installierten technischen Lösungen sorgen wir für einen möglichst niedrigen Energieeinsatz bei höchstmöglicher Versorgungssicherheit. Durch die energiesparenden Systeme und den Einsatz einer Wärmerückgewinnung senken wir die Energiekosten, verbessern unsere Wettbewerbsfähigkeit und sorgen zudem für ein erhebliches Stück Umweltentlastung. Damit fühlen wir uns auch auf diesem Gebiet für die Zukunft bestens gerüstet“, so das abschließende Fazit von Schägner-Geschäftsführer Constancio del Monte.

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