„Az energiát ésszerűen hasznosítjuk”
KUNSTSTOFF TRENDS KÜLÖN KIADÁS PIACOK
TERMÉKEK
ALKALMAZÁSOK
Átfogó tisztatéri koncepciók az üzemeltetési költségek megfékezése mellett sONI Az energiát ésszerűen hasznosítjuk
Átfogó tisztatéri koncepciók az üzemeltetési költségek megfékezése mellett Rüdiger Dzuban okleveles mérnök ONI-Wärmetrafo GmbH Értékesítés A legkülönbözőbb alkalmazási területeken használnak manapság tisztatéri berendezéseket, mint például a gyógyszer technológiától az elektronikai alkatrészek gyártásáig. Emellett a térlevegő minősége elődleges fontosságú. Hogyan alakulnak az ilyen berendezések üzemeltetési költségei? Manapság ez nem éppen elhanyagolandó tényező. Csak az tudja magát megkímélni a váratlan meglepetésektől az üzemeltetési időszak alatt, aki az üzemeltetési költségeket már a tervezési és ajánlattételi időszakaszban figyelembe veszi. Az alacsony üzemeltetési költségek mellett történő térlevegő minőség biztosítása érdekében ezért az átfogó rendszermegoldások keresettek. Ezért minden egy kézben van a vevőnél elvégzett alapkutatástól kezdve az energia és technológia optimalizált koncepció kidolgozáson és alkalmazáson, valamint az átvételi és teljesítési jegyzőkönyv felvétele mellett történő kulcsrakész átadáson keresztül a berendezés technológia folyamatos távfelügyeletéig. Nap mint nap új felfedezések Természetesen a levegő minőség áll előtérben minden tisztatéri technológiai projekt esetén. Az ajánlati időszakban gyakran átsiklunk a tény fölött, mely üzemeltetési költségek mellett üzemel az érintett rendszertechnológia. Természetesen sokkal egyszerűbb csupán a tisztatéri projektek önköltségeit összehasonlítani ahhoz, hogy a beszerzésben dönteni tudjunk. Az éles verseny és az emelkedő energia árak a korábbiaknál erősebben kényszerítik arra az üzemeltetőt, hogy az ilyen berendezések üzemeltetési költségeire ügyeljen. Az üzemeltetési költségek összehasonlítása ezért az ajánlat kiértékelési szakaszában döntő jelentőségű az üzemeltető részére és szerfelett megéri. A kritikus összehasonlítás megkíméli az üzemeltetőt a nagy meglepetésektől az üzemeltetési fázisban. A lindlari székhelyű ONI rendszerház a tisztatéri technológia terén is olyan rendszermegoldásokat dolgoz ki, amelyek bár a levegő minőséget és az üzembiztonságot előtérbe helyezik, az alacsonyabb üzemeltetési költségek szempontjait azonban közvetlenül követendő prioritás mellett kezelik. A berendezések költségtakarékos üzemének biztosítása érdekében például olyan technológiák alkalmazására kerül sor, mint a gyártógépek hűtőköreiből származó hővisszanyerés és a hűtőberendezések hűtőköreinek téli tehermentesítése. Az átfogó rendszer optimalizálás minden projekt esetében előtérben áll. Ezért a vevő egy kézből kapja az igényeinek megfelelő, költség és rendszer optimalizált berendezés technológiát az alapkutatástól a tervezésen és kivitelezésen keresztül a folyamatos berendezés felügyeletig.
1. ábra: Egy tisztatéri berendezés 3-D konstrukciója
2. ábra: Levegő elosztás előrekapcsolt gőznedvesítővel és tömegáram szabályozóval ellátott tisztatéri berendezéshez Két legyet egy csapásra A légkondicionált levegő rendelkezésre állása meghatározott hőmérséklet és nedvesség mellett jelentős energia felhasználást igényel a nyári és átmeneti hónapokban. Egyrészt hűtővizet kell alkalmazni a levegő nedvességmentesítése érdekében, másrészt fűtőenergia szükséges annak érdekében, hogy a levegőt ismét felmelegítsük a nedvességmentesítés után. Ez kétszeres energia felhasználást jelent az ebből következő magas üzemeltetési költségek mellett. A költségmegtakarítás első kiindulási pontja a hűtőenergia előállítása maga. A levegő vízmentesítéséhez szükséges kb. 6°C hidegvíz hőmérsékletet hűtőgéppel kell előállítani nagy mennyiségű energia felhasználása mellett. Mivel az energia felhasználás a hűtőberendezés konstrukciójától, valamint a gépek életkorától függően jelentősen különbözik, a teljesítmény adatok áttekintése fölöttébb tanulságos és sok segítséget nyújt. Az üzemeltetőnek feltétlenül ügyelnie kell az elektromos teljesítmény és a hűtőteljesítmény
viszonyára. Léghűtéses gépek esetén ez a viszony a régi és az új összehasonlításában minden további nélkül elérheti a kettes tényezőt. Az üzemeltető tehát már akkor jelentős mennyiségű elektromos energia árat takarít meg, ha ügyel arra, hogy a hűtőberendezés hatékonysági foka magas legyen. Az ONI rendszermegoldások esetén a kezdetektől fogva nagy hangsúlyt fektetnek a hűtőberendezések energetikailag nagyhatékonyságú üzemére, mivel a berendezések üzemeltetési költségei - üzemeltetési idejük alatt - többszörösét teszik ki annak, mint amennyibe maguk a berendezések kerültek. További terület a levegő felmelegítése a nedvességmentesítést követően. Ekkor olyan fűtőenergiát hasznosítanak, amely olajjal illetve gázzal jön létre. Ebben az esetben a nyári hónapokban is termelni kell fűtőhőt, annak ellenére, hogy nincs rá szükség tisztán fűtési célokra. Az ONI energia megtakarítási koncepció ezekben az esetekben a hagyományos fűtési technológia helyett a meglévő hulladékhő források hasznosítását irányozza elő az üzemeltetők részére. Műanyag feldolgozók esetén például a géphűtésből ingyenesen áll rendelkezésre hulladékhő. Az üzemeltető egyidejűleg két előnyt is élvez a hulladékhő hasznosítással. A fűtőkazán központ nyári 50 % alatti hatásfokú üzeme nélkülözhető. Ha csak ezt vesszük figyelembe, akkor is sok pénzt lehet megtakarítani. Mivel a gépek hulladékhőjét hasznosítás hiányában igen költségesen kellene elvezetni a visszahűtő berendezéseken keresztül, további alkalom adódik az energia költségek megtakarítására. Így a hulladékhőből - melynek visszahűtése pénzbe kerül - a hővisszanyerésen keresztül fűtőenergia lesz, amely fűtési költség megtakarítást jelent! Egy másik változat a nagyteljesítményű vízhűtéses hűtőberendezések alkalmazása, melyek kondenzátor visszahűtő köréből származó hulladékhőjét fűtési célokra hasznosítják. Hűtőberendezés üzemkorlátozás A hűtőberendezések üzemeltetése - eltekintve a különböző hatásfokoktól - fölöttébb költséges. E technológia alkalmazásának elkerülése érdekében minden lehetőséget ki kell használni az üzemeltetési költségek alacsony szinten tartása érdekében. Az első percben úgy tűnik, könnyebb a beszéd, mint a cselekvés. ONI olyan rendszer megoldást fejlesztett ki, amely segítségével a hűtőberendezések üzeme a nyári- és átmeneti időszakra korlátozódik. Ehhez a levegő nedvességmentesítésének téli hónapjai alatt csekély mértékben eltérő rendszerhőmérsékletet ajánlanak. Ezt a hűtővizet nem a hűtőberendezéseken keresztül, hanem szabadalmazott, glikolmentes, üresjárási szabadtéri hűtőberendezéssel lehet előállítani, úgynevezett „téli tehermentesítéssel”. E technológia segítségével az ingyenesen rendelkezésre álló környezeti levegő hűtőközegként hasznosul. Amíg tehát a külső levegő hőmérséklete néhány fokkal hűtővíz hőmérséklete alatt marad, nincs szükség hűtőberendezés alkalmazására. E technológiával a hűtőberendezés által szokásosan felhasznált energia 2-3 %kára van szükség. Az elgondolt energiagazdálkodás gondoskodik arról, hogy a hűtőberendezések tehermentesítése lehetőleg hosszú ideig aktív maradjon, mert minden olyan óra, amely alatt a hűtőberendezés kikapcsolt állapotban van, az üzemeltető részére pénzmegtakarítást jelent.
3. ábra: Konténer központ hűtőberendezéssel és „téli tehermentesítéssel” Összegzés Már a tisztatéri technológia területén alkalmazott két közelebbről megvilágított hűtőenergiaés fűtőenergia előállítási terület is rámutat arra a tényre, milyen távol esik egymástól a különböző projektszempontok szerinti energiahasznosítás. Az üzemeltetőknek ezért már az előkészítés során átfogó energia optimalizált rendszermegoldásokra kell koncentrálni. Ezért a megtervezett tisztatéri berendezések a kezdetektől fogva alacsony energia felhasználást biztosítanak az üzemeltető részére folyamatosan magas levegő minőség, valamint a lehető legmagasabb üzemeltetési biztonság mellett.
4. ábra: Olajmentes ONI Turbo-UNIT típusú hűtőberendezés a légkondicionáló hűtési üzeméhez
ONI Az energiát ésszerűen hasznosítjuk ONI-Wärmetrafo GmbH Hűtési-, légkondicionálási-, hőmérsékletszabályozási technológiák Niederhabach 17 51789 Lindlar Tel.: +49 (0)2266/4748-0 Fax: +49(0)2266/3927
[email protected] www.oni.de
AUGUST 2005, S. 36–37
KUNSTSTOFF TRENDS SONDERDRUCK
MÄRKTE · PRODUKTE · ANWENDUNGEN
Ganzheitliche Reinraumkonzepte mit Betriebskostenbremse
www.gitverlag.com
Ganzheitliche Reinraumkonzepte mit Betriebskostenbremse Dipl.-Ing. Rüdiger Dzuban, Vertrieb, ONI-Wärmetrafo GmbH In den verschiedensten Anwendungsbereichen, von der Medizintechnik bis zur Produktion von Elektronikbauteilen, werden heute Reinraumanlagen eingesetzt. Die Raumluftqualität hat dabei sicherlich höchste Priorität. Wie steht es aber mit den Betriebskosten solcher Anlagen? Ein gerade in der heutigen Zeit nicht zu vernachlässigender Faktor. Nur wer die Betriebskosten bereits in der Planungs- und Angebotsphase mit berücksichtigt, wird in der Betriebsphase von bösen Überraschungen verschont bleiben. Zur Sicherung von Raumluftqualität bei niedrigen Betriebskosten sind daher ganzheitliche Systemlösungen gefragt. Von der Grundlagenermittlung beim Kunden, über die energie- und prozessoptimierte Konzeptausarbeitung und Umsetzung, die schlüsselfertige Anlagenübergabe mit Abnahme- und Leistungsprotokollierung bis zur permanenten Fernüberwachung
der Anlagentechnik sollte daher alles aus einer Hand kommen.
Über den Tellerrand hinaus Selbstverständlich steht für alle Projekte in der Reinraumtechnik das Thema Luftqualität im Vordergrund. Mit welchen Betriebskosten diese Systemtechnik behaftet ist, wird in der Angebotsphase allzu oft übersehen. Natürlich ist es sehr viel einfacher, nur die Gestehungskosten der Reinraumprojekte zu vergleichen, um zu einer Kaufentscheidung zu kommen. Die verschärfte Wettbewerbssituation und steigende Energiepreise zwingen den Betreiber jedoch stärker denn je, auf die Betriebskosten solcher Anlagen zu achten. Der Vergleich der Betriebskosten ist daher in der Phase der Angebotsauswertung für den Betreiber von entscheidender Bedeutung und überaus lohnenswert. Der kritische Vergleich bewahrt den Be-
Abb.1 3-D Konstruktion einer Reinraumanlage
treiber also vor bösen Überraschungen in der Betriebsphase. Das Systemhaus ONI aus Lindlar setzt auch im Bereich der Reinraumtechnik auf Systemlösungen, die zwar die Luftqualität und Betriebssicherheit in den Vordergrund stellen, den Aspekt niedri-
ger Betriebskosten aber mit unmittelbar folgender Priorität belegen. Zur Sicherung eines kostensparenden Betriebes der Anlagen werden beispielsweise Techniken wie die Wärmerückgewinnung aus Kühlkreisen von Produktionsmaschinen und die Winterentlastung von Kältemaschinenkühlkreisen eingesetzt. Die ganzheitliche Systemoptimierung steht bei allen Projekten stets im Vordergrund. So erhält der Kunde aus einer Hand die auf seine Bedürfnisse hin abgestimmte, kosten- und systemoptimierte Anlagentechnik, von der Grundlagenermittlung über die Planung und Ausführung bis zur permanenten Anlagenüberwachung.
Doppelspitzen kappen
Abb. 2: Luftverteilung für eine Reinraumanlage mit vorgeschalteter Dampfbefeuchtung und Volumenstromregelung
Die Bereitstellung konditionierter Luft mit definierter Temperatur und Feuchtigkeit in den Sommer- und Übergangsmonaten erfordert einen erheblichen Energieeinsatz. Zum einen muss Kühlwasser eingesetzt werden, um die Luft zu entfeuchten und zum anderen muss Heizenergie eingesetzt werden, um die Luft nach der Entfeuchtung wieder
aufzuwärmen. Das bedeutet also doppelten Energieeinsatz mit entsprechend hohen Betriebskosten. Der erste Ansatzpunkt zur Kosteneinsparung ist die Kühlenergieerzeugung selbst. Die für die Luftentfeuchtung notwendige Kaltwassertemperatur von ca. 6 °C muss durch eine Kältemaschine mit hohem Energieaufwand erzeugt werden. Da der Energieaufwand in Abhängigkeit der Kältemaschinenkonstruktion und des Alters der Maschinen stark differiert, ist hier ein Blick auf die Leistungsdaten überaus aufschlussreich und hilfreich. Der Betreiber sollte dabei auf das Verhältnis von elektrischer Leistung zu Kälteleistung achten. Bei Luft gekühlten Maschinen kann dieses Verhältnis im Vergleich Alt zu Neu ohne weiteres den Faktor zwei erreichen. Der Betreiber spart also bereits dann eine Menge Geld für Strom, wenn er im Vorfeld auf einen hohen Wirkungsgrad der Kältemaschine achtet. Für Systemlösungen aus dem Hause ONI wird von vornherein besonderer
Wert auf einen energetisch hoch effizienten Betrieb der Kältemaschinen gelegt, weil die Betriebskosten der Geräte, über ihre Betriebszeit, ein mehrfaches von dem ausmachen, was sie selbst gekostet haben. Ein weiterer Bereich ist die Erwärmung der Luft nach der Entfeuchtung. Hierfür wird üblicherweise Heizenergie eingesetzt, die über Öl oder Gas erzeugt wurde. In diesem Fall muss also auch in den Sommermonaten Heizwärme erzeugt werden, obwohl für reine Heizzwecke kein Bedarf besteht. Das ONIEnergiesparkonzept sieht für diese Fälle statt der konventionellen Heiztechnik die Nutzung vorhandener Abwärmequellen bei den Betreibern vor. Bei Kunststoffverarbeitern steht beispielsweise kostenlos Abwärme aus der Maschinenkühlung zur Verfügung. Diese Abwärmenutzung hat gleich zwei Vorteile für den Betreiber. Auf den Betrieb einer Heizkesselzentrale im Sommer, mit einem Wirkungsgrad von unter 50 %, kann ver-
Abb. 3: Containerzentrale mit Kältemaschine und einer „Winterentlastung“
zichtet werden. Das spart schon einmal viel Geld. Da die Abwärme der Maschinen bei fehlender Nutzung kostenintensiv über Rückkühlanlagen entsorgt werden müsste, werden ein weiteres Mal Energiekosten gespart. So wird aus Abwärme, deren Rückkühlung Geld kostet, über die Wärmerückgewinnung Heizenergie, die Heizkosten spart! Eine Alternative dazu ist der Einsatz Wasser gekühlter Hochleistungs-Kältemaschinen, deren Abwärme aus dem Rückkühlkreis der Verflüssiger für Heizzwecke genutzt wird.
Kältemaschinenbetrieb eingrenzen Der Betrieb von Kältemaschinen, ganz abgesehen von den unterschiedlichen Wirkungsgraden, ist überaus kostenintensiv. Es müssen alle Möglichkeiten genutzt werden, um den Einsatz dieser Technik zu vermeiden, um die Betriebskosten niedrig zu halten. Im ersten Moment einfacher gesagt als getan. ONI hat eine Systemlö-
sung entwickelt, die den Betrieb der Kältemaschinen auf die Sommer- und Übergangszeit beschränkt. Dazu wird in den Wintermonaten der Luftentfeuchtung eine geringfügig andere Systemtemperatur angeboten. Dieses Kühlwasser wird nicht über Kältemaschinen, sondern über patentierte, Glykol freie, leerlaufende Freikühler erzeugt, einer so genannten „Winterentlastung“. Bei dieser Technik nutzt man die kostenlos verfügbare Umgebungsluft als Kühlmedium. Solange also die Außenluft wenige Grad unter der Temperatur des Kühlwassers liegt, wird auf den Einsatz der Kältemaschine verzichtet. Diese Technik kommt dann mit 2–3 % der Energie aus, die eine Kältemaschine üblicherweise benötigt. Ein ausgeklügeltes Energiemanagement sorgt zudem dafür, dass diese Entlastung der Kältemaschinen möglichst lange aktiv bleibt, weil jede Stunde, in der die Kältemaschine abgeschaltet bleibt, für den Betreiber bares Geld wert ist.
Fazit Allein die beiden näher beleuchteten Bereiche der Kühlenergieund Heizenergieerzeugung für den Einsatzfall der Reinraumtechnik zeigen bereits auf, wie weit doch die Energieeffizienz bei verschiedenen Projektansätzen auseinander liegen kann. Betreiber sollten daher bereits im Vorfeld auf ganzheitliche Energie optimierte Systemlösungen setzen. So konzipierte Reinraumanlagen gewährleisten für den Betreiber von vornherein niedrigen Energieeinsatz bei höchstmöglicher Betriebssicherheit im Hinblick auf eine kontinuierlich hohe Luftqualität.
Abb. 4: Öl-freie ONI Turbo-UNIT Kältemaschine für die Klimakälteerzeugung
ONI-Wärmetrafo GmbH Kälte-, Klima-,Temperiertechnik Niederhabbach 17 · 51789 Lindlar Tel.: +49 (0)2266/4748-0 · Fax: +49 (0)2266/3927
[email protected] · www.oni.de
