Ganzheitliche Reinraumkonzepte mit Betriebskostenbremse

In den verschiedensten Anwendungsbereichen, von der Medi-zintechnik bis zur Produktion von Elektronikbauteilen, werden heute Reinraumanlagen eingesetzt. Die Raumluftqualität hat dabei sicherlich höchste Priorität. Wie steht es aber mit den Betriebskosten solcher Anlagen? Ein gerade in der heutigen Zeit nicht zu vernachlässigender Faktor. Nur wer die Betriebskosten bereits in der Planungs- und Angebotsphase mit berücksichtigt, wird in der Betriebsphase von bösen Überraschungen verschont bleiben. Zur Sicherung von Raumluftqualität bei niedrigen Betriebskosten sind daher ganzheitliche Systemlösungen gefragt. Von der Grundlagenermittlung beim Kunden, über die energie- und prozessoptimierte Konzeptausarbeitung und Umsetzung, die schlüsselfertige Anlagenübergabe mit Abnahme- und Leistungsprotokollierung bis zur permanenten Fernüberwachung der Anlagentechnik sollte daher alles aus einer Hand kommen.

Über den Tellerrand hinaus

Selbstverständlich steht für alle Projekte in der Reinraumtechnik das Thema Luftqualität im Vordergrund. Mit welchen Betriebskosten diese Systemtechnik behaftet ist, wird in der Angebotsphase allzu oft übersehen. Natürlich ist es sehr viel einfacher, nur die Gestehungskosten der Reinraumprojekte zu vergleichen, um zu einer Kaufentscheidung zu kommen. Die verschärfte Wettbewerbssituation und steigende Energiepreise zwingen den Betreiber jedoch stärker denn je, auf die Betriebskosten solcher Anlagen zu achten. Der Vergleich der Betriebskosten ist daher in der Phase der Angebotsauswertung für den Betreiber von entscheidender Bedeutung und überaus lohnenswert. Der kritische Vergleich bewahrt den Betreiber also vor bösen Überraschungen in der Betriebsphase.
Das Systemhaus ONI aus Lindlar setzt auch im Bereich der Reinraumtechnik auf Systemlösungen, die zwar die Luftqualität und Betriebssicherheit in den Vordergrund stellen, den Aspekt niedriger Betriebskosten aber mit unmittelbar folgender Priorität belegen. Zur Sicherung eines kostensparenden Betriebes der
Anlagen werden beispielsweise Techniken wie die Wärmerückgewinnung aus Kühlkreisen von Produktionsmaschinen und die
Winterentlastung von Kältemaschinenkühlkreisen eingesetzt. Die ganzheitliche Systemoptimierung steht bei allen Projekten stets im Vordergrund. So erhält der Kunde aus einer Hand die auf seine Bedürfnisse hin abgestimmte, kosten- und systemoptimierte Anlagentechnik, von der Grund- lagenermittlung über die Planung und Ausführung bis zur permanenten Anlagenüberwachung.

Doppelspitzen kappen

Die Bereitstellung konditionierter Luft mit definierter Temperatur und Feuchtigkeit in den Sommer- und Übergangsmonaten erfordert einen erheblichen Energieeinsatz. Zum einen muss Kühlwasser eingesetzt werden, um die Luft zu entfeuchten und zum anderen muss Heizenergie eingesetzt werden, um die Luft nach der Entfeuchtung wieder aufzuwärmen. Das bedeutet also doppelten Energieeinsatz mit entsprechend hohen Betriebskosten. Der erste Ansatzpunkt zur Kosteneinsparung ist die Kühlenergieerzeugung selbst.
Die für die Luftentfeuchtung notwendige Kaltwassertemperatur von ca. 6°C muss durch eine Kältemaschine mit hohem Energieaufwand erzeugt werden. Da der Energieaufwand in Abhängigkeit der Kältemaschinenkonstruktion und des Alters der Maschinen stark differiert, ist hier ein Blick auf die Leistungsdaten überaus aufschlussreich und hilfreich. Der Betreiber sollte dabei auf das Verhältnis von elektrischer Leistung zu Kälteleistung achten. Bei Luft gekühlten Maschinen kann dieses Verhältnis im Vergleich Alt zu Neu ohne weiteres den Faktor zwei erreichen. Der Betreiber spart also bereits dann eine Menge Geld für Strom, wenn er im Vorfeld auf einen hohen Wirkungsgrad der Kältemaschine achtet. Für Systemlösungen aus dem Hause ONI wird von vornherein besonderer Wert auf einen energetisch hoch effizienten Betrieb der Kältemaschinen gelegt, weil die Betriebskosten der Geräte, über ihre Betriebszeit, ein mehrfaches von dem ausmachen, was sie selbst gekostet haben.
Ein weiterer Bereich ist die
Erwärmung der Luft nach der Entfeuchtung. Hierfür wird üblicherweise Heizenergie eingesetzt, die über Öl oder Gas erzeugt wurde. In diesem Fall muss also auch in den Sommermonaten Heizwärme erzeugt werden, obwohl für reine Heizzwecke kein Bedarf besteht. Das ONI-Energiesparkonzept sieht für diese Fälle statt der konventionellen Heiztechnik die Nutzung vorhandener Abwärmequellen bei den Betreibern vor. Bei Kunststoffverarbeitern steht beispielsweise kostenlos Abwärme aus der Maschinenkühlung zur Verfügung. Diese Abwärmenutzung hat gleich zwei Vorteile für den Betreiber. Auf den Betrieb einer Heizkesselzentrale im Sommer, mit einem Wirkungsgrad von unter 50%, kann verzichtet werden. Das spart schon einmal viel Geld. Da die Abwärme der Maschinen bei fehlender Nutzung kostenintensiv über Rückkühlanlagen entsorgt werden müsste, werden ein weiteres Mal Energiekosten gespart. So wird aus Abwärme, deren Rückkühlung Geld kostet, über die Wärmerückgewinnung Heizenergie, die Heizkosten spart!
Eine Alternative dazu ist der Einsatz Wasser gekühlter Hochleistungs-Kältemaschinen, deren Abwärme aus dem Rückkühlkreis der Verflüssiger für Heizzwecke genutzt wird.

Kältemaschinenbetrieb
eingrenzen

Der Betrieb von Kältemaschinen, ganz abgesehen von den unterschiedlichen Wirkungsgraden, ist überaus kostenintensiv. Es müssen alle Möglichkeiten genutzt werden, um den Einsatz dieser Technik zu vermeiden, um die Betriebskosten niedrig zu halten. Im ersten Moment einfacher gesagt als getan. ONI hat eine Systemlösung entwickelt, die den Betrieb der Kältemaschinen auf die Sommer- und Übergangszeit beschränkt. Dazu wird in den Wintermonaten der Luftentfeuchtung eine geringfügig andere Systemtemperatur angeboten. Dieses Kühlwasser wird nicht über Kältemaschinen, sondern über patentierte, Glykol freie, leerlaufende Freikühler erzeugt, einer so genannten „Winterentlastung". Bei dieser Technik nutzt man die kostenlos verfügbare Umgebungsluft als Kühlmedium. Solange also die Außenluft wenige Grad unter der Temperatur des Kühlwassers liegt, wird auf den Einsatz der Kältemaschine verzichtet. Diese Technik kommt dann mit 2–3% der Energie aus, die eine Kältemaschine üblicherweise benötigt. Ein ausgeklügeltes Energiemanagement sorgt zudem dafür, dass diese Entlastung der Kältemaschinen möglichst lange aktiv bleibt, weil jede Stunde, in der die Kältemaschine abgeschaltet bleibt, für den Betreiber bares Geld wert ist.

Fazit

Allein die beiden näher beleuchteten Bereiche der Kühlenergie- und Heizenergieerzeugung für den Einsatzfall der Reinraumtechnik zeigen bereits auf, wie weit doch die Energieeffizienz bei verschiedenen Projektansätzen auseinander liegen kann. Betreiber sollten daher bereits im Vorfeld auf ganzheitliche Energie optimierte Systemlösungen setzen. So konzipierte Reinraumanlagen gewährleisten für den Betreiber von vornherein niedrigen Energieeinsatz bei höchstmöglicher Betriebssicherheit im Hinblick auf eine kontinuierlich hohe Luftqualität.