Der Name Joma-Polytec steht seit über 50 Jahren für qualitativ hochwertige, technische Kunststoffprodukte für die Automibilindustrie, die Bauwirtschaft und die Medizintechnik. Die Unternehmensführung hat schon früh erkannt, dass neben der Fertigung auch niedrige Energiekosten in einem energieintensiven Betrieb für die Zukunftssicherung von Bedeutung sind. So wurde bei dem Bau eines neuen 10.000 m2 großen Produktionsgebäudes auf eine Technik gesetzt, die eine optimale Energienutzung ermöglicht. Ein Ansatzpunkt ist das Reduzieren des Strom-, Gas- und Wasserverbrauches auf das minimal erforderliche Maß. Deshalb arbeitet der Betrieb seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Energieoptimierung mit dem Spezialisten Oni-Wärmetrafo zusammen. Aufbauend auf den guten Erfahrungen, haben die beiden Unternehmen für den Neubau ein Energiekonzept entwickelt und umgesetzt.

Ganzheitlich effizienter als Stückwerk

In den verschiedenen Betriebsbereichen des kunststoffverarbeitenden Betriebes gibt es zahlreiche Möglichkeiten, Energie zu sparen. Einzelmaßnahmen zur Energieeinsparung, wie beispielsweise der Austausch einer alten gegen eine energieeffiziente Kühlwasserpumpe, löst jedoch kein Energiekosten-Problem. Das Unternehmen betreibt daher seit Jahren eine Energiesparpolitik, um bei den weiterhin steigenden Energiepreisen die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. „Wir wollten für den Neubau ein Konzept realisiert wissen, das mit möglichst wenig Energie auskommt, um die Betriebskosten nachhaltig auf niedrigem Niveau zu halten“, erklärt Dr. Hans-Ernst Maute, Geschäftsführer der Joma-Polytec, die Zielsetzung im Vorfeld der Projektplanung. „Aus diesem Grund haben wir gemeinsam mit Oni, ein niedriges Energie-Bedarfsprofil für alle Hallenneubau-Bereiche fixiert“, führt er weiter aus. Angefangen bei der Kühl-Energieerzeugung und Heizwärme-Versorgung über Wärmerückgewinnungs-Systeme mit verschiedenen Temperaturebenen, bis zur Lüftungs- und Reinraumtechnik mit ihrem spezifischen Anforderungsprofil wurden alle Bereiche in ein Verbundsystem integriert.

„Der Kerngedanke dabei war, die Effizienz im jeweiligen Prozess zu optimieren und nachgelagert einen Mehrfachnutzen für die eingesetzte Primärenergie unter Berücksichtigung der energetisch besten Systemtechnik zu realisieren“, ergänzt der Betriebsleiter und verantwortliche Projektleiter Werner Hönes zur konzeptionellen Projektausrichtung. Grundvoraussetzung dafür ist die als Zweikreis-System ausgelegte Kühlwasserversorgung für die Spritzgieß-Maschinen. Das Zweikreis-System versorgt den Bereich der Formenkühlung ganzjährig mit einer Kühlwassertemperatur von 15 °C und den Kühlkreis für die Maschinenkühlung mit einer Wassertemperatur von 30 °C.

Im Reinraum wenig Energie für gutes Klima

Sensible Fertigungsbereiche, in denen neben der Partikelkonzentration auch eine definierte Raumlufttemperatur, Druck und Luftfeuchte einzuhalten sind und die darüber hinaus einer regelmäßigen, zertifizierten Prüfung unterliegen, werden in gekapselten Reinräumen untergebracht. Die Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Prüfung solcher Räume sind unter anderem in der VDI-Richtlinie 2083, GMP-Richtlinien der EU, anderen nationalen oder Kunden spezifischen Richtlinien definiert.
Bedingt durch den hohen Qualitäts- und Hygieneanspruch an die produzierten Teile für den Bereich der Medizintechnik setzt der Kunststoffverarbeiter Reinraum-Komplettsysteme aus Lindlar ein. Konkret wird in Reinräumen der ISO-Klasse 7 beziehungsweise
8 gefertigt und verpackt. Die auch heute noch verwendeten Klassenwerte aus dem US FED-Standard 209 E, 10.000 und 100.000, entsprechen im Bereich der Partikelgrößen von 0,5 Mikrometer den heutigen ISO-Klassen 7 und 8 der ISO 14644-1.

Mit Kühlwasser heizen und dabei noch sparen

Bei der Konzeptfindung hatte die Betriebssicherheit der Reinraumsysteme absolute Priorität, niedrige Bau- und Betriebskosten folgten dieser Forderung jedoch unmittelbar. Die aufzuwendenden Energiekosten für die Aufbereitung der Luft in Bezug auf Temperatur und Feuchte sind erheblich. Das resultiert daraus, dass zum einen Kaltwasser für das Entfeuchten und Heizwasser für das Erwärmen der Luft eingesetzt werden muss. In dem realisierten Konzept wird an Stelle von Heizenergie, die über konventionelle Heizkessel erzeugt wird, Abwärme aus dem Maschinen-Kühlkreis genutzt, um die für den Reinraumbetrieb notwendige Luftmenge auf Temperatur zu bringen. Da die Luftaufbereitung sowohl im Sommer wie im Winter notwendig ist, ergibt sich eine ganzjährige Nutzung der Abwärme aus dem Maschinenkühlkreis. Schwerpunkt der Abwärmenutzung sind die Sommermonate, da gerade in diesen Zeiten eine Luftentfeuchtung mit anschließender Erwärmung erforderlich ist.

Winterentlastung statt Einsatz einer Kältemaschine

Das Beheizen mehrerer Tausend Quadratmeter Büro- und Betriebsfläche kostet pro Jahr viel Geld und erfordert den Einsatz großer Mengen Erdgas oder Heizöl. Die Energierechnung wird zudem, bedingt durch weiter steigende Energiepreise, zukünftig immer höher ausfallen. Das Bodelshausener Unternehmen begegnet dieser Entwicklung durch ein ganzheitliches Energiekonzept, das an Stelle von Primärenergie, die in der Produktion entstehende Abwärme von 1.100 kW für eine kostenlose Heizung des Betriebes nutzt.

Diese Abwärme wird über ein Kühlwassernetz aus den Produktionsmaschinen und einer wassergekühlten Kältemaschine abgezogen. Ein Wärmerückgewinnungs-System speist damit großflächige Fußbodenheizkreise, Büro- und Hallenheizgeräte sowie Lüftungsgeräte mit einer Kühl-/Heizwassertemperatur von 35 °C. Ein zusätzlicher Einspareffekt ergibt sich durch Nutzung der Abwärme aus den Druckluftkompressoren, die für eine hygienesichere Trinkwassererwärmung genutzt wird. Für das Kühlen der Spritzgießformen muss ganzjährig eine konstante Kühlwassertemperatur von 15 °C über ein Versorgungsnetz zur Verfügung gestellt werden. Zum Erzeugen des Kühlwassers werden heute noch in vielen Fällen über das gesamte Jahr elektrisch angetriebene Kältemaschinen eingesetzt, was einen hohen Stromverbrauch zur Folge hat. Das Kühlwasserkonzept für den Betrieb in Bodelshausen ist dagegen so aufgebaut, dass der Einsatz von Kältemaschinen auf einen Betrieb in der Sommer- und einen kleinen Teil der Übergangszeit begrenzt bleibt.

Das Kaltwasser für die Kühlung von Werkzeugen, Lüftungsgeräten oder Kühlflächen wird in der Übergangs- und Winterzeit kostensparend über eine so genannte Winterentlastung erzeugt. Das Herzstück der Winterentlastung ist ein glykolfreier, patentierter Luft-Wasser-Wärmeaustauscher, der die Außenluft nutzt, um das Kühlwasser zu kühlen. Liegt die Außenluft-Temperatur unter der Kühlwasserrücklauf-Temperatur, wird mit der Entlastung der Kältemaschinen begonnen. Das bedeutet, dass eine Vorkühlung über den außen aufgestellten Wärmetauscher erfolgt und eine Kältemaschine realisiert die erforderliche Restkühlung. Die Praxis zeigt, dass dadurch in den meisten Fällen über 70 Prozent der Betriebszeit auf den Einsatz von Kältemaschinen verzichtet wird.

 

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Rüdiger Dzuban