Effiziente Kälte für Kunststoff

Ehlebracht, Enger, entwickelt und fertigt in ihrem Geschäftsbereich Kunststoff-Technik kundenspezifische Kunststoffbaugruppen auf der Basis von Spritzgussteilen. Dies nutzt unter anderem die Haushaltgeräte-Industrie. Für sie entwickelt und fertigt die Unternehmensgruppe zum Beispiel Einspülsysteme und Türen von Waschmaschinen sowie Griffelemente und lackierte Komponenten von Staubsaugern. An sechs Standorten in Deutschland, der Slowakei und China betreibt Ehlebracht mehr als 150 Spritzguss­maschinen, 21 davon im Werk Berlin. Die Anlagen dort sind mit Schließkräften bis 1.300 t beziehungsweise 500 t für 2K-Maschinen ausgerüstet.
Entsprechend groß ist der Kältebedarf für die Werkzeug- und Hydraulikkühlung. Bedingt durch Betriebserweiterungen hatte das Unternehmen die Kältetechnik am Standort mehrfach an den wachsenden Bedarf angepasst. Damit stieg jedoch der Aufwand, die rund zwanzig Jahre alte Anlage zu warten. Aufgrund ihres komplexen Aufbaus, der sich über zwei Etagen erstreckte, sprachen auch Gründe der Betriebssicherheit dafür, zu investieren. Ehlebracht beauftragte L&R Kältetechnik, Sundern-Hachen, mit der Projektierung.

Umbauen bei laufender Produktion

Die Winterentlastung spart Energie bei Außentemperaturen unterhalb von etwa 10 °C. (Bildquelle: L&R)

Gemeinsam mit den Verantwortlichen vor Ort ermittelten die L&R-Ingenieure zunächst den Ist-Zustand und den Kälte­bedarf. Auf dieser Basis entwickelten sie ein Kühl­konzept mit einer zentralen, energieeffizienten Kälteanlage. Die Verantwortlichen stimmten dem Konzept zu und L&R installierte im ersten Schritt eine provisorische Kälteanlage für die Zeit des Umbaus, der bei laufender Produktion stattfand. Daraufhin konnte die Altanlage demontiert und die neue aufgebaut werden. Dabei handelt es sich genau genommen um zwei Anlagen, da die Kälte für die Kunststoffverarbeitung in zwei Temperaturniveaus vorliegen muss.
Für die Werkzeugkühlung projektierte und installierte L&R eine Split-Kältemaschine. Zentrale Komponenten, wie Wärmetauscher, Verdichter sowie Pumpen, sind im Gebäude in der Nähe der Kunststoffmaschinen untergebracht und die Kältemittel-Verflüssiger im Außenbereich. Die Anlage mit einer Kälteleistung von 2 x 240 kW stellt Wasser mit einer Vorlauftemperatur von 12 °C bereit. Sie ist mit einem Freikühler ausgerüstet, der die Primärkälte bei niedrigeren Außentemperaturen aus der Umgebung bezieht. Diese sogenannte Winterentlastung spart Energie bei Außentemperaturen von etwa 10 °C.

Hydraulikkühlung per Freikühler

Der Freikühler bezieht die Primärkälte bei niedrigeren Außentemperaturen aus der Umgebung. (Bildquelle: L&R)

Im Sommer braucht die Anlage diesen Freikühler nicht und er lässt sich auf die Hydraulik-Seite der Kälteanlage umschalten. Sie arbeitet mit einem höherem Temperaturniveau und vergrößert die verfügbare Wärmeübertragerfläche. Ein weiterer Freikühler arbeitet ausschließlich für die Hydraulik­kühlung. Diese verfügt über eine Kälte­leistung von 610 kW und speist Wasser mit 35 °C Vorlauftemperatur in den Kühlkreislauf der Spritzgieß­maschinen.
Die Verbraucherpumpen der Kälteanlage sind mit druckabhängigen drehzahlgeregelten Antrieben ausgerüstet. In der Praxis reduziert das den Energieverbrauch der Pumpen um bis zu 40 Prozent. Auch die bürstenlosen Gleichstrommotoren der Ventilatoren am Kondensator werden drehzahlgeregelt und somit bedarfsgerecht angesteuert.
Darüber hinaus entschied sich Ehlebrecht für eine Anlage mit Varikon-Steuerung von L&R, die eine gleitende Kondensations­temperatur ermöglicht. Denn Kälte­maschinen arbeiten oftmals mit einer festen Kondensations­temperatur von etwa 47 °C. Dieses Temperaturniveau ist jedoch erst bei Außentemperaturen von circa 35 °C nötig. Bei einer Außentemperatur von 8 °C reicht der Kältemaschine eine Kondensationstemperatur von 20 °C. Die Steuerung regelt diese Temperatur in Abhängigkeit von den Außenwerten und ermöglicht damit eine geringere Leistungsaufnahme des Verdichters.

Energieeinsparungen von 135.000 EUR

Split-Anlage für die Werkzeugkühlung (Bildquelle: L&R)

Die Varikon-Steuerung senkt die Energiekosten des Betriebs pro Jahr um mehr als 58.000 EUR bei Dreischichtbetrieb. Weitere Einsparungen von über 87.000 EUR pro Jahr erzielen die beiden Freikühler durch das Ausnutzen der Umgebungs­kälte. Diese Einsparung hat L&R im Angebot beziffert. Das sind zwar theoretische Werte, da die Anlage zu diesem Zeitpunkt noch gar nicht gebaut war. Aber der Kälte­anlagenbauer ermittelt bei jedem seiner Projekte die Einsparungen pro Energiesparmaßnahme und hat daher große Erfahrungen, die dazu führen, dass die aus der Praxis vorliegenden Werte bei Neuprojekten erreicht werden. Das bestätigt Dagobert Haist, Geschäftsführer von Ehlebracht Berlin: „Die Kälteanlage ist jetzt vollständig in Betrieb und wir sind zuversichtlich, die von L&R errechneten Einsparungen zu erzielen.“