Spritzgießproduktion

Steigender Kältebedarf – gedrosselte Kosten

Starkes Wachstum braucht die passende Basis. Für ihre aktuelle Produktionserweiterung setzt das Unternehmen AZ Ausrüstung und Zubehör aus Hattingen, ein Unternehmen der Vollmann-Gruppe, auf moderne Kühltechnik für den Spritzguss. Ein neues System mit Energiespartechnik bringt zusätzlich nötige Kälteleistung und soll auch die weitere Expansion des Automotive-Zulieferers ermöglichen.

Das Herz der AZ-Kältetechnik steckt in einem Standardcontainer – die Komponenten sind gut zugänglich, der Tank ist eine Maßanfertigung. © Reisner

Befestigungs- und Zubehörteile für den Fahrzeugbau produziert das Unternehmen AZ Ausrüstung und Zubehör in Hattingen überwiegend im Spritzgießverfahren. Der guten Auftragslage wurde mit einem großen Umbauprojekt Rechnung getragen. Thomas Ostkamp, Werksleiter beim Automotive-Zulieferer, gab den Startschuss im Dezember 2017. "Zunächst mussten wir eine tragfähige Grundlage für unsere Erweiterung schaffen." Wir brauchten mehrere neue Spritzgießmaschinen und infolge dessen deutlich mehr Kälteleistung. Wie schon in der Vergangenheit haben wir bei Reisner Cooling angefragt. Unsere Prioritäten lagen bei sicherer Verfügbarkeit, hoher Energieeffizienz und größtmöglicher Flexibilität."

Kompakt im Container
Um den neu ermittelten Bedarf von 160 Kilowatt Werkzeugkühlung und 200 Kilowatt Hydraulikkühlung zu decken, kombinierte Reisner eine Schraubenverdichter-Kältemaschine mit zwei Trockenkühlern. Angeschlossen ist ein maßgefertigter Tank inklusive Pumpen und Wasseraufbereitung. Während die alte Kälteanlage in der Halle untergebracht war, musste jetzt umbauter Raum für die Produktion frei werden. Die Reisner-Lösung: Das komplette System wurde mitsamt Plattenwärmetauschern und Schaltschrank in einen 12 Meter langen und 2,45 Meter breiten Container integriert, der neben dem Gebäude aufgestellt wurde. Der Kondensator der Kältemaschine und die beiden Trockenkühler fanden auf dem Dach des Containers Platz. Steigen die Außentemperaturen im Sommer extrem an, kann der Freikühler mit Wasser besprüht werden. Diese so genannte adiabatische Kühlung hilft, Spitzenlasten abzufangen.

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Das Rohrsystem an der Hallendecke versorgt die gesamte Produktion mit Kühlwasser. © Reisner

In der Halle wurde eine Kaltwasser-Ringleitung aus korrosionsfreien Materialien installiert, die alle Spritzgießmaschinen versorgt. Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) steuert die neue und die alte Reisner-Anlage. damit wurde unter anderem eine Teilredundanz und damit erhöhte Betriebssicherheit erreicht. Über das Touchpanel am Schaltschrank im Container sowie ein zweites Panel in der Halle können die AZ-Techniker alle Betriebszustände ablesen und das System unkompliziert bedienen.

Die Steuerung trägt laut Hersteller entscheidend dazu bei, dass mehr Leistung nicht durch mehr Energieverbrauch erkauft werden muss. "Unser Energiemanagement ist gemäß ISO 50001 zertifiziert", sagt Michael Lohmann, Leiter Projektmanagement und Produktionstechnik am Standort Hattingen. "In unserer energieintensiven Produktion ist das ein zentraler Faktor zur Betriebskostensenkung. Unser Ziel war, den Output deutlich zu steigern - ohne, dass der Energieverbrauch proportional mitwächst. Deshalb haben wir hohe Anforderungen an die Effizienz der neuen Kältetechnik gestellt. Die Kühlanlage kombiniert drei wirkungsvolle Technologien zur Energieeinsparung, die uns helfen werden, die Betriebskosten auf einem sinnvollen Niveau zu halten."

Thomas Ostkamp, Werksleiter der Vollmann-Gruppe am Standort Hattingen: „Unsere Prioritäten lagen bei sicherer Verfügbarkeit, hoher Energieeffizienz und größtmöglicher Flexibilität.“ © Reisner

Neben der Kältemittel-Vorkühlung Eco ist es vor allem die variable Kondensation, mit der das System den Verbrauch drosselt. Die sogenannte Vario-Technologie passt die Kondensationstemperatur der Kälteanlage den aktuellen Umgebungstemperaturen an. Je niedriger die Außentemperatur, desto weniger muss der Verdichter leisten, und desto geringer sind Stromverbrauch und Betriebskosten." Auch die Trockenkühler sparen bei kühlerer Witterung Energie. Eins der Geräte lässt sich zur Winterentlastung nutzen: Fällt die Temperatur unter einen systemabhängig vorgegebenen Grenzwert, schaltet die Kältemaschine ab, und der Trockenkühler übernimmt komplett. In dieser auch als "freie Kühlung" bekannten Betriebsweise verbraucht der Kältemaschinenverdichter dementsprechend keine Energie mehr.

Während die bei AZ installierte 160 kW-Kälteanlage ohne Reisner-Vario und ohne Winterentlastung pro Jahr kalkulatorisch 258 760 kWh verbrauchen würde, reduziere schon der Vario-Einsatz den Stromverbrauch auf 160 850 kWh. Weil auch eine Winterentlastung integriert wurde, sinkt der Energieeinsatz noch einmal deutlich. Pro Jahr benötigt die Kältetechnik damit 66.183 kWh - die Energiespartechnologien reduzieren den Stromeinsatz also um 75 Prozent.

Berechnung des Energiebedarfs der Kältetechnik bei 160 Kilowatt Kälteleistung und 6000 Betriebsstunden pro Jahr. © Reisner

Sauber und sicher - auf Dauer
Dass sich auch die Kühlwasserqualität stark auf den Energieverbrauch auswirkt, wird häufig unterschätzt. Nicht nur deshalb kommt im Container ein umfassendes Wasserpflegeprogramm zum Einsatz. Zunächst befreit ein Vollstrom-Rücklauffiltersystem mit Edelstahl-Filterkörben das Kühlwasser von Feststoffen. Lohmann sieht diese Filtration als großen Vorteil des Konzepts: "Der Filter funktioniert drucklos und rückstausicher. Sind die Filtereinsätze verstopft, gelangt das Wasser trotzdem in den Tank. Die Produktion läuft weiter und wir müssen sie auch zum Filterwechsel nicht unterbrechen." Eine abgestimmte Dosierung von Korrosionsinhibitor und Bioziden beugt Rost und Algenbefall vor. Das schützt die Wärmetauscher und die Werkzeuge.

Ein weiteres Plus für die Betriebssicherheit soll die regelmäßige vorbeugender Instandhaltung sein, die Reisner übernimmt. Zudem sei das eigene Personal in Sachen Bedienung und Pflege des Systems gut geschult. Über ein spezielles Signalsystem und ein zweites Bedienpanel in der Halle können die Mitarbeiter jederzeit den Anlagenstatus im Blick behalten, ohne das Gebäude verlassen zu müssen.

In den Tank integriert, befreit das Rücklauffiltersystem mit seinen Edelstahl-Einsätzen das Kühlwasser von Feststoffen. © Reisner

Im Container sind die Komponenten optisch ansprechend und gut zugänglich angeordnet. Die Verrohrung ist vorausschauend geplant und hält für die Zukunft viele Optionen offen. Mit R513a ist ein Kältemittel im Einsatz, das dank seines niedrigen GWP-Werts (Global Warming Potential) auch langfristig sicher und preisgünstig verfügbar sein wird. "Das System läuft, künftiger Mehrbedarf ist bei der Leistung berücksichtigt, und wenn wir die Produktion erneut umstrukturieren wollen, können wir den Container schnell umsetzen", resümiert Thomas Ostkamp, der Werksleiter aus Hattingen, zufrieden.

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