Wie mit Prozessabwärme gekühlt und geheizt werden kann, zeigt die Blechwarenfabrik Limburg.

Bild: Baelz; iStock, draco77

Innovatives Absorptionskälteanlagen-Konzept Kühlen und Heizen mit Prozessabwärme

18.11.2019

Im neuen Stammwerk der Blechwarenfabrik Limburg (BL) versorgt die Abwärme einer Lackieranlage sowohl die Kühlung der Schweißmaschinen als auch die Fußbodenheizung im gesamten Verwaltungsgebäude sowie die Hallenheizung. Dies spart rund 30 Prozent Primärenergie ein.

Das Unternehmen BL produziert aus dem Wertstoff Weißblech zahlreiche Arten von runden und eckigen Metallverpackungen wie Ringdosen, Eimer und Kanister von 100 ml bis zu 30 l sowie Kronkorken. Eine nachhaltige Gestaltung der Produktionsprozesse ist dem Unternehmen sehr wichtig. So konnte man schon in den letzten Jahren Ressourcen im Bereich Energie und Material einsparen.

Die beim Trocknen der lackierten Bleche in einem Tunnelofen freiwerdenden Dämpfe durchlaufen eine thermische Nachverbrennung und dienen dem System als zusätzlicher Brennstoff. Dies verringert den Einsatz von Primärenergie. Um die überschüssige Wärme nicht über den Kamin zu verlieren, nutzte BL diese schon seit Jahren für die Beheizung ihres alten Stammwerks. Außerhalb der Heizperiode, im Sommer, konnte die Abwärme jedoch nicht verwendet werden.

Beim Neubau des Stammwerks auf der grünen Wiese sollte die gereinigte Ofenabluft der ganzjährig laufenden Lackiermaschine nun auch zum Kühlen von Produktionsmaschinen und über die Fußbodenheizung als Ersatz für eine Klimaanlage im neuen Verwaltungsgebäude nutzbar sein. Da die meisten Absorptionskälteanlagen (AKA) auf dem Markt sehr groß und schwer sind, suchte man nach einer kompakten und effizienten Lösung, die in der kühlen Jahreszeit gleichzeitig das Niedertemperatur-Heiznetz versorgen kann. Dafür
sollte zusätzlich die Hydraulik der AKA im Kühlwasserkreis mit einer Wärmerückgewinnung ausgeführt werden. Die Vorgabe war, dass die Anlage mit 36 Grad warmem Wasser im Rückkühlkreislauf betriebssicher laufen, und noch ausreichend Kälteleistung für die Maschinenkühlung liefern kann. So kam der vergleichsweise kleine AKA-Typ Hummel von Baelz zum Zuge.

Ungewöhnlicher Aufstellort

Im Neubau konnte die Idee auch baulich verwirklicht werden. An der Lackiermaschine entstand eine Empore in Höhe des Abgaskamins als Standort für einen speziellen Sonderabgaswärmeübertrager. Durch dieses System von HTT Energy wird die Gesamtabgasmenge durch den Wärmeübertrager geführt. Die vom Kamin abgeleitete Reingasmenge von 5000 Nm3 pro h mit einer Temperatur von 210 Grad wird auf rund 100 Grad abgekühlt. In einem geschlossenen zirkulierenden Kreislauf erhält die AKA über den im System integrierten Wärmeübertrager 95 Grad heißes Wasser. Der Rücklauf aus der AKA wird dabei erneut von 72 Grad auf 95 Grad erhitzt und steht der AKA Hummel wieder als Antriebsenergie zur Verfügung. Die Restabgaswärme von etwa 100 Grad wird mit dem Hauptabgasvolumenstrom über den Kamin abgeführt.

Als idealer platzsparender Standort auch für die AKA erwies sich eine Galerie auf der gegenüberliegenden Hallenseite. Dieser eher ungewöhnliche Aufstellort hat den Vorteil der kurzen Leitungswege unterhalb der Hallendecke. Zudem stören diese den Betriebsablauf nicht. Der sehr leise arbeitende Rückkühler ist direkt an der angrenzenden Außenwand auf gleicher Höhe auf einem Nebengebäude aufgestellt.

Keine Klimaanlage notwendig

Die AKA mit einer Gesamtkühlleistung von 160 kW kann mit 95 Grad heißem Wasser als Antriebsenergie, Kaltwasser von 14 Grad erzeugen. Dieser Kaltwassersatz unterstützt die Produktionskühlung und die Gebäudeklimatisierung. Die Fußbodenheizung kühlt im Sommer das Verwaltungsgebäude, sodass dort keine Klimaanlage nötig ist. Als Kaltwasser-Pufferspeicher dient ein Erd-Kältespeicher von 40 m3. Dieser sehr großzügig ausgelegte Speicher dient dazu, Lastschwankungen, Wartungs- und Stillstandzeiten auszugleichen, und die Kälteversorgung zu garantieren.

Nach Berechnungen der Blechwarenfabrik führt das Konzept zu einer etwa 30 prozentigen Einsparung von Primärenergie im Vergleich zu konventionellen Anlagen. Da die Umsetzung durch ein KFW-Programm gefördert wurde, ergibt sich eine Amortisationszeit von wenigen Jahren. Das Limburg Unternehmen zeigt mit der Lösung auf, wie sich eine industrielle Produktion durch die Optimierung von Anlagen der Gebäudetechnik im Zusammenschluss mit Produktionsprozessen nachhaltig gestalten lässt.

Bildergalerie

  • Platzsparender Standort: Unterhalb der Hallendecke wurde das Abwärmesystem untergebracht. Dazu gehört die kompakte Absorptionskälteanlage (AKA) vom Typ Hummel mit den Ausmaßen von 2,34/2,15/1,08 m (L/H/B) und einem Betriebsgewicht von 2605 kg.

    Bild: Baelz

  • Vereinfachtes Anlagenschema: In der kühleren Jahreszeit, wird die AKA durch hydraulische Verschaltung zum Beheizen der Produktionsstätte genutzt. Neben der Hauptaufgabe, Kälteleistung für die Produktion zur Verfügung zu stellen, ist auch gleichzeitiges Kühlen und Heizen möglich.

    Bild: Baelz

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