Bei der Erstellung der Marktübersicht wurde vor allem nach dem Einsatz der Anlagen und Geräte in der Kunststoffverarbeitung gefragt. 29 Firmen liefern ihre Anlagen in Spritzgießbetriebe, 28 Firmen in Extrusionsbetriebe. Darüber hinaus werden die Anlagen zum Trocknen verwendet und in Betrieben eingesetzt, die blasformen, PUR verarbeiten, Folien prägen, tempern, beschichten, tiefziehen und recken. Prüfungen und Tests von Bauteilen und Werkstoffen sind weitere Bereiche der Anwendung ebenso wie die Klimatisierung von Fertigungsstätten, Datenverarbeitungsanlagen, Büros und Labors. Der Einsatz der Kälteanlagen auch in den zuletzt genannten Bereichen sichert die Produktivität der Betriebe auch bei hochsommerlichen Temperaturen.
Produktphilosophie:Drei Verfahren zur Auswahl
Kälte kann mit Verfahren erzeugt werden, denen drei verschiedene Prinzipien zugrunde liegen. Die Verfahren arbeiten mit Kaltdampfverdichtung, mit Absorptionskälte oder mit Dampfstrahlkälte. Hauptsächlich wird das Kaltdampf-Verdichtungsverfahren angewendet, das Basis für angebotene Anlagen bei allen in der Tabelle vertretenen Firmen ist. Fünf dieser Firmen bieten darüber hinaus Kälteanlagen auf der Basis des Absorptionskälteverfahrens an.
Beim Kaltdampf-Verdichtungsverfahren wird das mit tiefer Temperatur und niedrigem Druck in den Verdampfer eintretende Kältemittel verdampft. Die dazu erforderliche Wärme wird dem zu kühlenden Medium im als Wärmetauscher arbeitenden Verdampfer entzogen. Nachfolgend wird der Kältemitteldampf durch einen Verdichter auf einen höheren Druck gebracht, wodurch sich auch die Temperatur des Dampfes erhöht. Diese höhere Temperatur ermöglicht nun, dem Dampf in einem Verflüssiger Wärme zu entziehen, die an die umgebende Luft oder einen Sekundärkühlkreis abgegeben wird. Das Kältemittel verflüssigt so wieder bei weiterhin hohem Druck. Abschließend durchströmt das Kältemittel eine Drossel und entspannt bei gleichzeitiger Abkühlung auf den Druck, mit dem es dem Verdampfer erneut zugeführt wird.
Beim Absorptionskälteverfahren wird im Unterschied zum Kaltdampf-Verdichtungsverfahren ohne nennenswerte Druckdifferenz gearbeitet. Auch hier wird das Kältemittel verdampft durch Aufnahme von Wärme aus dem zu kühlenden Medium. Im Absorber wird dieser Dampf durch eine versprühte starke Lösung absorbiert. Die dabei entstehende Lösungswärme wird in einem Wärmetauscher mit einem sekundären Kühlmittel (Wasser oder Luft) abgeführt. Die versprühte Lösung hat sich durch die Aufnahme des Kältemittels verdünnt. Diese fließt als nun schwache Lösung zum Austreiber. Zuvor erfolgt in einem Wärmetauscher ihre Erwärmung durch die zum Absorber fließende starke Lösung, die dabei abkühlt. Der im Austreiber freigesetzte Kältemitteldampf kondensiert im Verflüssiger und fließt als Kältemittel dem Verdampfer erneut zu. Die Verwendung der Lösung machtdie Verdichtung und Entspannung des Kältemittels überflüssig, so dass einKompressor bei diesem Verfahren entbehrlich ist.
Obwohl keine der vertretenen Firmen das Dampfstrahlkälteverfahren anwendet, soll der Vollständigkeit halber kurz auf dessen Funktion eingegangen werden. Bei diesem Verfahren wird Wasser als Kältemittel verwendet. Seine Kühlung wird durch Anlegen eines Vakuums erreicht. Dies bewirkt eine teilweiseVerdampfung, die dem verbleibenden Wasser Wärme entzieht. Das zu kühlende Medium wird mit dem so gekühlten Wasser gekühlt. Die Erzeugung des Vakuums erfolgt mit einem Dampfstrahl-verdichter. Dem hier durchgeleiteten Dampf wird das verdampfte Kühlmittel zugeführt. Beide werden zusammen in einem nachfolgenden Verflüssiger kondensiert. Die dem Kühlmittel mit dem Vakuum entzogene Menge wird ausdem Kondensat ersetzt. Der Rest des Kondensats geht zurück in die Treibdampferzeugung.
Da das Kaltdampf-Verdichtungsverfahren das hauptsächlich von den Anbietern verwendete Verfahren ist, wird nur dieses Verfahren im Tabellenteil zur Produktphilosophie ausführlich dargestellt. Ebenso werden auch nur dieses Verfahren betreffende Daten aufgeführt, die die Leistungsfähigkeit der Anlagen erkennen lassen.
Stationär oder mobil
Kälteanlagen sind in stationärer und mobiler Ausführung erhältlich. Stationäre Anlagen bieten 26 Firmen an, mobile Anlagen sind bei 23 Firmen erhältlich. Die Kompression des Kühlmittels erfolgt bei 28 der 30 Firmen mittels Kolbenver-dichter. Überwiegend sind bei diesenAnbietern auch Schraubenverdichter sowie bei einigen auch Turboverdichter erhältlich.
Gemische aus verschiedenen Fluorkohlenwasserstoffen (FKW) und Hydrofluorkohlenwasserstoffen (HFKW) werden heute als Kältemittel eingesetzt. Daneben finden reine Stoffe wie Kohlendioxid CO2 (R 744) und Ammoniak NH3 (R 717) Anwendung. Wie die Benennungen und die Summenformeln schon zeigen, enthalten alle diese Stoffe kein Chlor, das seit dem Jahr 2000 nicht mehr in Kältemitteln für Neuanlagen verwendet werden darf. Immer noch ist aber R22, ein chlorhaltiges Kältemittel in der Tabelle zu finden. Hinsichtlich der Umweltverträglichkeit sind die in der Tabelle benannten chlorfreien Kältemittel als neutral einzustufen. Sie weisen überwiegend kein Potenzial zum Ozonabbau auf. Ihr ODP-(Ozon Depleting Potential)Wert ist daher Null. Ähnliches gilt für ihr Potenzial zur Erderwärmung (GWP-/Global Warming Potential-Wert), der in der Regel gering ist. Damit werden von den Anlagenanbietern die gesetzlichen Vorgaben erfüllt. Als die Umwelt schonend ist auch die Verwendung der von den Kälteanlagen abgeführten Wärme für Heizzwecke oder zur Speisung anderer Wärme benötigender Prozesse zu bewerten. Hierzu geeignete Anlagen sind darüber hinaus in der Lage, Kosten für den Energieeinsatz zu reduzieren. Der überwiegende Teil der Firmen bietet derartige Anlagen an, wie diese Tabellenspalte zeigt.
Mit verschiedenen Zusatzeinrichtungen lassen sich Kältemaschinen zu vollständigen Kälteanlagen erweitern. Diese Einrichtungen sind in der folgenden Tabellenspalte aufgelistet. Erkennbar ist, dass nahezu alle Firmen die entsprechenden Geräte wie Kühltürme, Wasseraufbereitungsanlagen, Tanks, Behälter, Verrohrungen, Regel- und Schaltelemente und auch die erforderliche Energieversorgung anbieten.
Kältemittel erfordern Kontrolle und Pflege. Mit dieser Thematik befasst sich ein weiterer Tabellenteil, der erkennen lässt, mit welcher Häufigkeit Maßnahmen durchzuführen sind und welche Maßnahmen dies sind.
Sicherheitsaspekte berücksichtigen
Ein weiteres Kriterium zur Bewertung der Anlagen ist die Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten hinsichtlich desAnlagenschutzes und des sicheren Betriebs. Hierzu gehören Sicherheitseinrichtungen für bestimmte Anlagenteile und wie diese realisiert sind. Ein Beispiel ist das Vermeiden des ständigen Ein- und Ausschaltens von Verdichtern. Bei Er-reichen der Solltemperatur wird der Förderstrom dann über eine Bypassleitung geführt. Im gleichen Tabellenabschnitt, der auf Ausführungsformen eingeht, finden sich auch Hinweise auf die Bauarten der Verdampfer, der Verflüssiger und der Förderpumpen, die wie die Verdichter notwendige Elemente in Kälteanlagen sind.
Ein weiterer wesentlicher Tabellenteil widmet sich den technischen Daten, die zu ausgeführten Anlagen erfragt wurden, wobei sich auch hier die Angaben ausschließlich auf Kaltdampf-Verdichtungsanlagen beziehen. Danach bewegen sich die Kälteleistungen ausgeführter Anlagen zwischen 0,15 und 9500 kW, wobei die dabei verwendeten Kältemittel angegeben sind. Besonders interessant ist der Leistungsbedarf, bezogen auf erzeugte 100 kW Kälteleistung.
Zu Absorptionskälteanlagen, von fünf Firmen angeboten, stellten lediglich die Firmen Axima und Oni Daten zur Verfügung, die nicht in die Tabelle eingestellt wurden, sondern hier wiedergegeben werden. Das Verfahren kommt vor allem bei Großkälteanlagen zum Einsatz, dazu wenn Kraft-Wärme-Kopplung eine Zielsetzung ist oder wenn nicht genügend elektrische Energie zur Verfügung steht. Ausgeführt wurden kleinere Anlagen mit Kälteleistungen von 320 bis 400 kW und große Anlagen mit Kälteleistungen von 4890 bis 6000 kW. Die Firma Oni beziffert den erforderlichen Leistungsbedarf für diese Anlagen mit 0,4 bis 0,8 kW pro 100 kW Kälteleistung. Ein Vergleich mit den angegebenen Werten für nach dem Kaltdampf-Verdichtungsverfahren arbeitenden Anlagen zeigt, dass mit Absorptionsanlagen deutlich bessere Wirkungsgrade zu erzielen sind.
Entwicklungstrend Energieeffizienz
Kältemaschinen und Kälteanlagen scheinen auf einer ausgereiften Technologie zu beruhen. Dies zumindest wäre eine Erklärung dafür, dass sich seit 2005 von den in der Marktübersicht vertretenen Firmen nur wenige zu aktuellen Entwicklungstrends äußern. EinTrend, der sich wie ein roter Faden auch durch sämtliche Industriebereiche zieht, ist die Energieeffizienz. Die Firma Single verweist zur Verbesserung der Energieeffizienz der Kälteanlagen auf die Kombination von Kompressor-Kühlgeräten mit Freikühlern, die vor allem im Winter eine Entlastung hinsichtlich des Energieeinsatzes ermöglichen. Dieser Trend erstreckt sich jetzt auch auf kleinere Anlagenleistungen.Werner Hoffmanns
Entwicklungstrends
Effizient gekühlt
Die Kombination von Kompressor-Kühlanlagen mit Außenkühlern und neue Motoren günstigerer Energieklassen führen zu effizienterem Energieeinsatz. Durch dieVerwendung der Geräte in der Kunststoffverarbeitung wird die Strömungssituation an Rohren, Pumpen und Ventilatoren verbessert.
