Condair Systems
Eine Direkt-Raumluftbefeuchtung kann sowohl für die Konditionierung der Raumluft als auch zur Kühlung eingesetzt werden. Ein Projekt beim Industriefliesen-Hersteller Argelith verdeutlicht den positiven Einfluss der adiabatischen Kühlung auf die Zufriedenheit der Mitarbeiter und den Energieverbrauch.
Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Hohe Wärmebelastungen für die Mitarbeitenden sind in Produktionsbereichen mit thermischen Prozessen oft nicht durch erhöhte Luftwechsel oder klassische Kühleinrichtungen sinnvoll zu verringern.
■ In vielen Fällen bietet sich hier die adiabatische Verdunstungskühlung als günstige Lösung an: Über Hochdruckdüsen mikrofein vernebeltes Wasser entzieht der Umgebungsluft beim Verdunsten Energie in Form von Wärme und kühlt sie dabei ab.
■ Beim Industriefliesen-Hersteller Argelith ermöglicht das große Raumvolumen der hohen Produktionshallen lange Befeuchtungszeiträume, ohne dass es zur Überfeuchtung oder Schwüle kommt.
Die Argelith Bodenkeramik H. Bitter GmbH gehört als Hersteller qualitativ hochwertiger Industriefliesen weltweit zu den führenden Unternehmen mit langer Tradition. Bereits seit 1870 fertigt Argelith am Stammsitz in Bad Essen im Osnabrücker Land keramische Produkte.
Das Familienunternehmen mit rund 150 Mitarbeitenden ist heute spezialisiert auf Feinsteinzeugfliesen. Rund 1,5 Mio. m2 dieser besonders belastbaren und gegen mechanischen Abrieb, Schmutz und Chemikalien resistenten Fliesen produziert das Unternehmen jährlich. Eingesetzt werden die Argelith-Fliesen und -Platten vorrangig für Industrieböden in der Automobilbranche, in der Chemie-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in kommunalen Bauten.
Produktionsbedingt hohe Wärmelasten
Für die Herstellung der Industriefliesen ist der Brennvorgang von grundlegender Bedeutung: Produziert wird bei Argelith unter anderem in automatisierten Rollenöfen, in denen das Brenngut unterschiedlichen Temperaturzonen mit bis zu 1220 °C ausgesetzt wird. Die Rollenöfen sind kontinuierlich im Einsatz, um ohne wiederholtes Aufheizen die Temperaturen konstant zu halten und kürzere Brennzeiten mit weniger Energieverbrauch zu realisieren.
Argelith (Luftbild) / Condair Systems
„Als nach DIN EN ISO 50001 zertifiziertes Unternehmen folgen wir einem systematischen Energiemanagement und nutzen, wo immer möglich, innovative Technologien für eine energiesparende Produktion“, erläutert Markus Aulbert, bei Argelith verantwortlich für das Energie- und Umweltmanagement. In verschiedenen Bereichen der Produktion werden beispielsweise Wärmerückgewinnungsanlagen eingesetzt, mit denen die hohen Abwärmemengen der Öfen effizient an anderen Stellen genutzt werden kann.
Aulbert: „Für unsere Mitarbeitenden bleiben die hohen Wärmelasten durch die thermischen Prozesse der Produktion allerdings eine große Belastung.“ Messungen in den Bereichen der Sortieranlagen und der Farbaufbereitung haben im Sommer Temperaturen bis zu 40 °C ergeben.
Lösungen gesucht
Condair Systems
Zusätzlich zur Abwärme der Produktion kommt die generelle Klimaveränderung: „Seit 2017 haben wir von Jahr zu Jahr wärmere Sommer mit mehr heißen Tagen von über 30 °C gehabt. Damit stiegen auch die Belastungen für unsere Mitarbeitenden“, bestätigt Aulbert. Zu hohe Temperaturen können einen erheblichen Einfluss auf die Gesundheit und Arbeitsproduktivität haben. Die Folgen reichen von Kopfschmerzen, Übelkeit bis hin zur Dehydrierung und Hitzschlag. Studien [1] zeigen für Zeiten hoher Wärmebelastung Produktivitätsabnahmen von 3 bis 12%.
Um die Mitarbeitenden zu schützen und die Beschwerden vor allem im Sommer zu verringern, hat Aulbert gemeinsam mit der Betriebsleitung nach technischen Lösungen zur Kühlung gesucht: „Umluft-Ventilatoren, mit denen ein Temperaturausgleich durch die Mischung der Innenluft erreicht werden soll, erschien uns zu wenig wirksam für unsere Wärmelasten. Gegen den Einsatz von Kältemaschinen sprachen die erwarteten Energiekosten und der nötige Installationsaufwand.“
Die Wahl fiel schließlich auf ein Luftbefeuchtungssystem mit Hochdruckdüsen, die direkt in den Produktionshallen einen ultrafeinen Sprühnebel erzeugen. Die Kühlung entsteht, wenn die feinen Wassertröpfchen in der Umgebungsluft verdunsten – also ohne zu sieden vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen. Die Änderung des Aggregatzustands von flüssig zu gasförmig erfordert Energie, die der Luft in Form von Wärme entzogen wird. Die Luft kühlt sich dadurch ab. Da dieser Prozess stattfindet, ohne dass Wärmeenergie mit der Umgebung ausgetauscht wird, spricht man von einer adiabatischen (wärmedichten) Verdunstung. Flüssiges Wasser verdunstet immer, wenn die angrenzende Luft nicht mit Wasserdampf gesättigt ist.
Condair Systems
Mit Hochdruck in die Luft
Seit 2020 ist bei Argelith das Luftbefeuchtungssystems Condair ML Flex installiert. Das System wird durch eine Hochdruckpumpe betrieben und kühlt gezielt über einen aus Edelstahl gefertigten Düsen-Strang die Umgebungsluft. Die robusten Hochdruckdüsen erzeugen mit einem Betriebsdruck von bis zu 70 bar einen mikrofeinen Sprühnebel, der sofort von der Raumluft aufgenommen wird, sich dort gleichmäßig verteilt und verdunstet.
Condair Systems
Die Aktivierung der Luftbefeuchter erfolgt durch Steuersysteme, die die Klimasituation in den Hallen permanent kontrollieren und über den eingestellten Sollwert der relativen Luftfeuchte die Anlage regeln. Durch die individuelle Positionierung des Systems senkt Argelith sehr zielgenau die Wärmebelastungen für die Mitarbeitenden. „Das große Raumvolumen der hohen Produktionshallen ermöglicht dabei lange Befeuchtungszeiträume, ohne dass es zur Überfeuchtung oder Schwüle kommt“, erläutert Patrick Gumnior, Fachberater bei Condair Systems.
Die Energiekosten fallen dabei für Aulbert kaum ins Gewicht: „100 l Wasser dieser Hochdruckdüsen-Luftbefeuchtung absorbieren rund 70 kWh Wärme bei nur 0,6 kWh Energieaufwand für die Hochdruckpumpe. Im Vergleich zu den Spitzenleistungen von 2500 bis 3000 kW an unserem Standort ist das ein sehr effizientes Verfahren.“
Zusätzlich zur Kühlung sorgt die höhere Luftfeuchte auch für eine Bindung der in der Fertigung entstehenden Keramikstäube: Die feinen Partikel werden in der Luft von einem zusätzlichen Wasserfilm umschlossen. Durch die Wasseraufnahme erhöht sich das Gewicht, die Staubpartikel schweben kürzer in der Luft, fallen schneller zu Boden und belasten Menschen und Maschinen weniger.
Geringe Investition mit großer Wirkung
Condair Systems
Für die Sicherung eines hygienischen und störungsfreien Betriebes gehört eine systemeigene Wasseraufbereitung zur Luftbefeuchtung. Die dafür erforderliche Umkehrosmose ist platzsparend mit der Hochdruckpumpe in einer Installationseinheit vereinigt. Eine mehrstufige Verfahrensstrecke filtert Mineralien, Verunreinigungen und Bakterien aus dem Wasser und garantiert so eine kontinuierlich hygienische Wasserverneblung. Alle sechs Monate erfolgt zusätzliche eine Wartung der Anlage vor Ort durch den Hersteller.
Durch das Zusammenspiel aus Wasseraufbereitung und Wartungskonzept erfüllt die Luftbefeuchtungsanlage die Anforderungen der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) und ist mit dem Test-Zeichen „Optimierte Luftbefeuchtung“ ausgezeichnet. „Die Anlage ist sehr wartungsfreundlich und zuverlässig in der Anwendung und lässt sich gut regeln. Für unsere Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen hat sich das Raumklima deutlich verbessert. Die adiabatische Direkt-Raumluftbefeuchtung ist eine überschaubare Investition mit großer Wirkung“, fasst Markus Aulbert seine Erfahrungen nach drei Jahren zusammen.
Ein Whitepaper über die Einsatzmöglichkeiten einer Direkt-Raumluftbefeuchtung zur adiabatischen Verdunstungskühlung kann hier kostenfrei bestellt werden: www.condair-systems.de/kuehlung
Condair Systems
Fachberichte mit ähnlichen Themen bündelt das TGA+E-Dossier Industrie- und Gewerbelüftung
Condair Systems
Literatur
[1] BCO: Whole Life Performance Plus Study. London: British Council for Offices, 2018, Download auf www.bco.org.uk
