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Industrielle Automation 3/2016

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Industrielle Automation 3/2016

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Wasserkühlung als System Anwendungsspezifische Komplettlösungen für die Prozesskühlung im industriellen Umfeld Vincent von Wieding, Andreas Berberich Immer mehr Anwender setzen nicht mehr nur auf reine Rückkühlanlagen, sondern auf Systemlösungen. Diese können aus Luft-/Wasser-Wärmetauschern und anwendungsspezifischen Rückkühlanlagen bestehen. Solche System lösungen kühlen die komplette Anlage durch einen geschlossenen Wasserkreislauf und haben entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Ansätzen wie der Kühlung mit Umgebungsluft. Anwender in der Industrie stehen heute vor der Aufgabe, anfallende Abwärme in Form von Abluft durch Kühlgeräte und Rückkühlanlagen aus den Werkshallen abzuführen. Moderne Rückkühlanlagen produzieren an der Anwendung kaltes Wasser und müssen luftgekühlt werden, um diese Kälteleistung erbringen zu können. Die Alternative stellen wassergekühlte Verflüssiger dar, hierzu ist aber Prozesswasser durch ein Wassernetz notwendig, bei dem die Wassertemperatur saisonal schwankt. Entscheidend ist bei diesen Lösungen die anwendungsspezifische Auslegung. Die Hitze in den Werkshallen führt dazu, dass viele Endkunden zusätzliche Klimatisierungsmaßnahmen zur Kühlung der gesamten Halle ergreifen müssen, was kostenintensiv ist. Hier setzt der Ansatz ‚Wasserkühlung als System‘ an. Ganzheitliche Betrachtung Bislang wurde die Kühlung der verschiedenen Anlagenteile meist getrennt voneinander betrachtet. Hierdurch bleibt jedoch Optimierungspotential ungenutzt. Maximale Effizienz in der Kühlung einer gesamten Anlage lässt sich durch eine Systemlösung aus Luft-/Wasser-Wärmetauscher und wasserbasierter Rückkühlanlage erreichen. Denn über das geschlossene Rohrleitungssystem lassen sich alle Kühlaufgaben an einer Anlage realisieren. So funktioniert es: In einem geschlossenen Rückkühlsystem werden Schaltschränke beziehungsweise Anlagen gekühlt, indem kaltes Wasser mit einer bestimmten Vorlauftemperatur durch ein Rohrleitungssystem gepumpt wird. Nachdem das Wasser die Schaltschränke oder Anlagen durchlaufen hat, fließt es wärmer (Rückkühltemperatur) zum Rückkühler zurück. So entsteht ein Temperaturdelta, das der Rückkühler ausgleicht, indem er das Wasser von der Rückkühltemperatur zurück auf die Vorlauftemperatur herunterkühlt. Die Rückkühlanlage speist in oder auch außerhalb der Halle die Anwendung mit kaltem Wasser und steigert durch eine konstante Vorlauftemperatur die Maschinenverfügbarkeit und Fertigungsgenauigkeit. Anwendungsspezifisch ausgelegte Rückkühlanlagen in Kombination mit Luft-/ Wasser-Wärmetauschern eignen sich besonders für Anwendungen, wo Verlustleistung nicht in den Umgebungsraum gelangen darf, aggressive Umgebungsluft den Einsatz herkömmlicher Kühlgeräte einschränkt, ein sehr hoher IP-Schutz (bis IP 65) nötig ist oder wartungsfreie Geräte erforderlich sind. Modular und energieeffizient Pfannenberg bietet anschlussfertige Rückkühlsysteme in einem Leistungsspektrum von 1 bis 160 kW an. Dank des modularen Konzepts der EB-Serie können Anwender aus einem Angebot von bis zu 30 Standardoptionen wählen. Hierzu zählen unter anderem hydraulischer Bypass/Überströmventil, Vincent von Wieding, Business Development Manager Chillers, Andreas Berberich, Application Engineer Chillers, beide bei Pfannenberg 66 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2016

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Wasserkühlung als System eignet sich für anspruchsvollste Anwendungen, z. B. bei Fräsmaschinen mit Präzisionsspindel Durchflussüberwachung, Tankniveauüberwachung, Luftfilter, Luftfilterüberwachung, Rückschlag- und Magnetventil, Einzelalarmanzeige und UL-Zertifizierung. Sonderlösungen sind auch möglich. Die neueste Rückkühler-Serie EB 2.0 steht in fünf Standardkonfigurationen für Kühlleistungen von 3,2 bis 16 kW zur Verfügung und bietet hohe Effizienz ohne Leistungseinbußen gemäß ErP-Richtlinie 2009/125/ EG. Der Einsatz von Microchannel-Wärmetauschern als Verflüssiger macht die Rückkühler besonders effizient, kompakt und korrosionsbeständig. Ein zusätzlicher Luftfilter verlängert die Wartungsintervalle. Zudem erleichtert das intelligente Gehäusedesign mit zwei abnehmbaren Seitenblechen den Zugang zu den innenliegenden Komponenten. Die Kühlmedien – möglich sind Wasser, Wasser/Glykol-Gemische, Emulsion und niedrigviskose Öle – weisen eine geringe Viskosität von maximal 10 cSt (10 mm 2 /s) bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C auf. Insgesamt eignen sich die EB 2.0-Geräte für Umgebungstemperaturen von - 20 bis + 45 °C. Aufgrund der hohen Regelgenauigkeit von bis zu ± 0,1 K bei unterschiedlichen Kühlanforderungen eignen sich die Rückkühler für anspruchsvollste Anwendungen, u. a. in der Automobilindustrie, im Werkzeugmaschinenbau, in der Verpackungsindustrie und in Laserschneidemaschinen. Anwendungsspezifische Auslegung Gemeinsam mit dem Kunden entwickeln die Experten von Pfannenberg anwendungsspezifische Rückkühlanlagen. Für eine passgenaue Auslegung ist es zunächst wichtig, die Wärmelast unter Berücksichtigung der gesamten Anlage zu bestimmen. Im zweiten Schritt werden die Art des Kälteträgers (idealerweise Wasser), die Solltemperatur und die Durchflussmenge ermittelt, die die Rückkühlanlage in der konkreten Anwendung bereitstellen muss. Dabei ist zu berücksichtigen, wie die Wärme aus dem Prozess auf den Kälteträger übertragen und welche Art von Kälteträger verwendet wird. Die Art des Kälteträgers bzw. welches Rückkühlermodell zum Einsatz kommt, hängt u. a. davon ab, ob fabrikseitig nutzbares Prozesswasser zur Verfügung steht und wenn ja, ob es warm oder kalt ist. Außerdem wird analysiert, welche Umgebungsbedingungen am Aufstellungsort der Rückkühlanlage vorherrschen. Auf Basis der Kälteträgereintritts- und der höchsten zu erwartenden Umgebungstemperatur bestimmt Pfannenberg dann das optimale Rückkühlermodell mit den passenden Kennlinien. Im Anschluss an die anwendungsspezifische Auslegung wird durchdacht, ob die ausgewählte Ausführung die sonstigen Anforderungen der Anwendung, zum Beispiel in Bezug auf Leistungsdaten, Steuer- und Regelungsmöglichkeiten, Aufstellungsfläche, Zulassungen und Farbe, erfüllt. Dank der zahlreichen verfügbaren Optionen können die EB-Rückkühler an unterschiedlichste Anforderungen nahezu jeder Anwendung angepasst werden. Pfannenberg bietet neben der Lieferung der Kühlgeräte ein „Rundum-Sorglos-Paket“ inklusive Beratung, anwendungsspezifischer Auslegung, Installation und Wartung. So entstehen Systemlösungen, mit denen sich sowohl Schaltschränke und Prozesse als auch einzelne Maschinen kosteneffizient kühlen lassen. Begünstigt wird das Konzept durch das durchgängige Klimakonzept: Die aktiven Kühlgeräte, die Luft-/Luft-Wärmetauscher und die Luft-/Wasser-Wärmetauscher sind untereinander ausschnittkompatibel und passen in die Gehäuse aller gängigen Schaltschränke. So profitieren Maschinenund Anlagenbauer, Endanwender und Distributoren von erhöhter Flexibilität sowie Kosteneinsparungen in der Lagerhaltung und im Service. Der Nutzen der intelligenten Systemlösung aus anwendungsspezifischen Rückkühlern und Luft-/Wasser-Wärmetauschern liegt darin, dass die Abwärme gezielt aus der Fertigungshalle geführt werden kann, z. B. über Luftkanäle oder den Außeneinsatz der Rückkühlanlage. Zudem bietet sie Zuverlässigkeit und einen störungsfreien Betrieb. Wartungsarmut, Ausschnittkompatibilität und Energieeffizienz optimieren den Energieverbrauch und verringern die Betriebskosten. Das Konzept und die zahlreichen Optionen ermöglichen die flexible Anpassung des Systems an nahezu jede Anwendung, selbst unter sich verändernden Bedingungen. www.pfannenberg.com/de SCHALTSCHRANK- SYSTEME Einfach wie gewünscht! Variabler durch Standardgehäuse und Modifikationen Schneller durch montagefertige Applikationen Kreativer durch Beratung vor Ort LOHMEIER ... immer eine klasse Idee! info@lohmeier.de www.lohmeier.de

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