Kühlungsoptimierung Kunststofftechnik

Kunststoffmaschinen effizient temperieren

Das Sechs-Punkte-Programm für effiziente Kühlung
Auf das Gesamtkonzept kommt es an: Moderne Kühlanlagen bieten viele Möglichkeiten, die Effizienz zu erhöhen.
Wie kann ein Kunststoffverarbeiter feststellen, ob das Kühlkonzept seiner Maschine aktuelle Anforderungen an die Energieeffizienz erfüllt? Ein Sechs-Punkte-Programm zum Check der Kühlaggregate soll die Frage beantworten.

Mit intelligenten Kühlkonzepten können kunststoffverarbeitende Betriebe den Energiebedarf und damit die Wirtschaftlichkeit ihrer Spritzgießmaschinen oder Extruder beeinflussen und damit ihre Position im Wettbewerb verbessern. Um eine erste Abschätzung zu ermöglichen, ob die Kälteanlagen verbesserungsbedürftig sind, wurde ein Katalog mit sechs Maßnahmen erarbeitet, der einfach abgeprüft werden kann.

Gerade ältere Anlagen sind oft mit überdimensionierten Antrieben oder falsch dimensionierten Wärmetauschern ausgestattet. Das mag aus Sicht des Konstrukteurs, der entsprechende Sicherheiten einbauen möchte, verständlich sein, aber das führt zu deutlich höheren Betriebskosten. Der Anwender sollte auf Anlagenkomponenten achten, die zur Energieeinsparung beitragen. Dazu gehören stufenlos geregelte Schraubenverdichter, elektronische Expansionsventile sowie frequenzgeregelte Pumpen und Ventilatoren. All diese Komponenten sind inzwischen zu vernünftigen Preisen verfügbar. Ihr Einsatz macht sich meist rasch bezahlt.

Winterentlastung durch freie Kühlung

Mit der freien Kühlung oder Winterentlastung nutzt man die (niedrige) Umgebungstemperatur zur direkten Kühlung des Kühlwassers und spart Energie. Bei niedriger Umgebungslufttemperatur wird ein zusätzlicher luftgekühlter Wärmetauscher zugeschaltet, Bei einer Außentemperatur von 4 bis 5 Kelvin unterhalb der Vorlauftemperatur des Kühlmediums kann die gesamte Kühlung auf diese Weise erzeugt werden. Nach Erfahrungen von L&R Kältetechnik können Kunststoffverarbeiter auf diese Weise die kühlungsbedingten Energiekosten, je nach Temperatur des Kühlmediums, um bis zu 80 Prozent reduzieren.

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Bei Verdichtern, Pumpen und Ventilatoren spart eine bedarfsgerechte Regelung – eine Kombination von elektronischer Steuerung und drehzahlvariablem Antrieb – Energie. Zum Beispiel könne die Frigocontrol-Steuerung die Pumpen und damit die Kühlwassermenge dem jeweiligen Bedarf anpassen. Da dieser Bedarf je nach Produktionsauslastung, Jahreszeit und Differenz zwischen Ist- und Solltemperatur stark variiert, ist eine Regelung sinnvoll.

Durch gezielte Absenkung der Verflüssigungstemperatur – in Abhängigkeit von der jeweiligen Lufttemperatur – kann man den Wirkungsgrad der Kälteanlage steigern. Die Kombination von entsprechenden Schraubenverdichtern, optimal ausgelegten Verflüssigern, dem Kältemittel R 134a, elektronischen Expansionsventilen und der Steuerung gewährleiste, dass die theoretisch notwendige Verflüssigungstemperatur der Lufttemperatur über den gesamten Zeitraum mit derselben Differenz folgt. Damit ist eine gleitende Kondensationsdruckregelung (Vario-Kon) realisiert, die ein wichtiges Merkmal energieeffizienter Kälteanlagen ist.

Wenn man die Abwärme der Kunststoffmaschine an anderer Stelle im Produktionsprozess (oder aber zur Beheizung oder Warmwasserbereitung) nutzen kann, ist das energetisch und ökologisch sinnvoller als die „Vernichtung“ der Wärme. Entsprechende Maßnahmen lassen sich häufig und mit geringem Aufwand auch nachträglich realisieren. Sie tragen dann zur Energieeinsparung an anderer Stelle bei.

Drehen an der (Energie-)Kostenschraube

Der Überblick zeigt: Der Kunststoffverarbeiter hat viele Stellschrauben zur Verfügung, um den Energiebedarf der notwendigen Kälteanlagen zu senken, ohne die Prozessqualität oder die Zykluszeiten negativ zu beeinflussen. Dazu sind nicht unbedingt komplett neue Systeme erforderlich, auch vorhandene Anlagen bieten kunststoffverarbeitenden Unternehmen meist einige Optimierungspotenziale.

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