Optimierte Energiebilanz

Verlässliche Kühlung und gute Luft sind bei der Weidenhammer Plastic Packaging, eine Tochter der Weidenhammer Packaging Group, ein Muss. Menschen und Produktionsmaschinen benötigen optimale Arbeitsbedingungen. Das Unternehmen hat jetzt sein Kunststoffwerk (für Lebensmittelverpackungen) im sächsischen Zwenkau erweitert. Dabei standen auch die Erneuerung und Modernisierung der Klima- und Lüftungsanlage auf dem Programm. Colt International entwickelte ein maßgeschneidertes Belüftungs- und Kühlungssystem, das künftig eine reibungslose Produktion und eine verbesserte Energiebilanz sicherstellt.

Mit hochmodernen Spritzgussmaschinen werden im Werk der Weidenhammer Plastic Packaging, kurz WPP, in Zwenkau bei Leipzig Becher und Schalen aus Spritzguss mit In-Mould-Labelling hergestellt. Sie dienen als Verpackung für  Lebensmittel aller Arten: Von der tiefgekühlten Eiscreme, über pasteurisierte oder hitzesterilisierte Wurstwaren bis hin zu Konservenprodukten. Die Produktionsmaschinen laufen in Zwenkau im Drei-Schicht-Betrieb rund um die Uhr, denn die WPP-Verpackungen sind gefragt.

Hohe Ansprüche an Hallenklima

Die Produktionskapazität – und die in einer Kunststoffspritzerei typischen Produktionsbedingungen – stellen an die Klimatisierung der Fertigungshallen freilich höchste Ansprüche. Denn wo Spritzgussmaschinen zum Einsatz kommen, da geht es buchstäblich „heiß“ her. Spitzentemperaturen von 40 °C im Sommer waren in der Vergangenheit im Weidenhammer-Werk in Zwenkau keine Seltenheit. Bisher wurden die vier Produktionshallen ausschließlich über Lichtkuppeln in den Hallendächern entlüftet. Der so erreichte Luftdurchsatz von rund 20 000 m³/h bei einem Raumvolumen von rund 7550 m³ pro Halle war nicht zufriedenstellend.

Mit einem neuen Gesamtkonzept wollte die WPP die Klimaverhältnisse sowohl in den bestehenden Werkshallen als auch in der neuen Produktionseinheit optimal gestalten: Gute Luftkonditionen, Absenkung der Temperaturen auf höchstens 28 °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 60 %, ein störungsfreier Produktionsablauf sowie eine deutliche Optimierung der Energieeffizienz – und das für eine Gesamtanschlussleistung der Produktionsmaschinen von 3,5 MW.

Mechanische Belüftung und adiabatische Kühlung

Colt International (www.colt-info.de) schlug WPP ein wohl abgestimmtes und gesteuertes Kombinationssystem aus mehreren Komponenten vor: Mechanische Belüftungssysteme in Verbindung mit adiabatischen Kühlsystemen für die Spitzenlastkühlung und natürliche regen- und windsichere Entlüftungssysteme. Highlights der neuen Anlage: Gesamtluftdurchsatz von 216 000 m³, Gesamtkühlleistung (adiabatisch) von 1311 kW sowie ein ausgeklügeltes System von diffundierenden Quellauslässen. In Punkto Energieeffizienz arbeitet die Anlage auf höchstem Niveau.

Colt International kombinierte für die WPP seine erprobten Systeme „Tristar“ (mechanische Belüftung) und „CoolStream“ (adiabatische Kühlung) auf eine Weise, die es dem Unternehmen ermöglicht, die Temperaturen in einzelnen Hallenbereichen individuell zu regeln. Hierzu unterteilte Colt die gesamte Produktionsfläche in neun Zonen – je drei pro Halle – und installierte dementsprechend neun Kombianlagen auf den Hallendächern. Diese Zonierung bedeutet sowohl für die Arbeitsbedingungen als auch für die Energiebilanz ein wesentliches Plus.

Luftdurchsatz von 216 000 m³/h

Jeder „Tristar“ erreicht einen Luftdurchsatz von 24 000 m³/h, das ergibt einen Gesamtdurchsatz von 216 000 m³/h. Die Basis der mit Feinstaubfiltern (F7) ausgestatteten „Tristar“-Zuluftgeräte bildet ein aus verzinktem Stahlprofil gefertigter Geräterahmen. Türen, Decken- und Bodenpaneele bestehen aus doppelschaligem Aluminiumblech mit 40 mm dicker Isolierung. Ein Wetterschutzdach mit rundum angeordneten Regenabtropfkanten gewährleistet einen regensicheren Betrieb. Außen- und Umluftbetrieb werden in einer Mischkammer durch zwei kontra-rotierende Aluminiumjalousien mittels Stellmotor bedarfsgerecht geregelt. Die Ausblasöffnung ist für den Anschluss weiterer Luftkanäle vorgesehen.

Die „Tristar“-Geräte sind jeweils an eine Kühlanlage vom Typ „CoolStream“ gekoppelt. Die Kombianlagen „Tristar“/„CoolStream“ wurden in Zwenkau auf die bauseitig vorhandenen Dachöffnungen integriert, in die zuvor Lichtkuppeln eingebaut waren.

Adiabatische Kühlung

Das Kühlkonzept des „CoolStream“ beruht auf dem Prinzip der adiabatischen Kühlung, also dem Kühlen von Luft durch Verdunsten von Wasser: Die für den Verdunstungsprozess notwendige Energie wird der Luft entnommen, dadurch kühlt sich die Luft ab. Die Außenluft wird über die in die „Tristar“-Zulufteinheiten eingebauten EC-Ventilatoren vom „CoolStream“ angesaugt und über das  Desorptionsmaterial geführt. Die hocheffizienten EC-Ventilatoren sind echte Energiesparer. Gegenüber AC-Ventilatoren erhöht sich die Effizienz auf 90 %.

Eine umweltfreundliche Steuerung gewährleistet die sichere Zirkulation, Temperatur und Erneuerung des Wassers in den „CoolStream“-Einheiten. Verkalkung und Bakterienwachstum werden auf diese Weise vermieden. Fluorhaltige Kältemittel werden beim „CoolStream“ nicht benötigt. Aluminiumlamellen verhindern Sonnen- bzw. Lichteinfall und schützen das Kühlmedium vor Wettereinflüssen. Aufgrund seiner speziellen Bauweise bleibt das Gerät innen komplett dunkel, wodurch das Prozesswasser kühl und von hoher Qualität bleibt.

Die Wasserkontrolle erfolgt mit Hilfe eines Temperatursensors und vier Füllstandssensoren (Frostschutz, Überhitzungskontrolle, Verkalkungs- und Verkeimungsschutz, automatisches Befüllen, Entleeren und Trocknen). Bei der WPP in Zwenkau werden die Anlagen mit Stadtwasser gespeist, das Trinkwasserqualität hat. Eine Wasseraufbereitung wird nicht benötigt. Alle Geräte sind nach VDI 6022 zugelassen.

Diffundierende Quellauslässe

Colt International installierte in den WPP-Hallen in Zwenkau ein System aus diffundierenden Quellauslässen: Die gefilterte und gekühlte Frischluft wird über diese Quellauslass-Systeme zielgenau in die gewünschten Einsatzzonen in den Produktionsbereichen geleitet. Sie wird „diffundiert“, statt einfach in die Räume eingeblasen. Auf diese Weise gelangt die Frischluft mit einer Geschwindigkeit von nur 0,2 m/s ins Halleninnere.

Die Folge: Es bilden sich quasi „stehende“ Frischluftseen in den Aufenthaltsbereichen der Mitarbeiter, also vor allem in der Nähe der Fertigungsmaschinen. Diese Frischluftseen wiederum verdrängen nun die verbrauchte und belastete warme Luft, die ihrerseits aufgrund der Thermik, die durch die Produktionswärme entsteht, nach oben abtransportiert wird – und dabei  Staub, Dämpfe, Schadstoffe und Gerüche gleich „mitnimmt“. Dieses schonende Verdrängungsprinzip stellt auch sicher, dass sich die Frischluft nicht verwirbelt. Zum Vergleich: Ein herkömmlicher Gitterauslass entlässt Frischluft mit einer Geschwindigkeit von bis zu drei Metern pro Sekunde.

Verbrauchte Luft sicher übers Dach abführen

Schließlich wird die verbrauchte Luft durch Lüftungsanlagen in der Hallendecke ins Freie geleitet. Insgesamt zehn natürliche, gegen Regen und Windeinflüsse abgesicherte Mehrzwecklüfter vom Typ „WCO“ – die gleichzeitig auch als Rauchabzugssysteme dienen – wurden auf den Hallendächern der WPP installiert. Colt International nutzte hierzu bereits vorhandene Dachöffnungen, in denen vormals Lichtkuppeln eingebaut waren, und passte die „WCO“-Lüfter genau ein. Die Gehäuse der Lüfter sind an den Längsseiten mit Windleitflächen ausgestattet, was den Abluftstrom verbessert. Bei Regenwetter, wenn die äußeren Lüftungslamellen geschlossen werden müssen, kann dennoch eine durchgehende Lüftung aktiviert werden: Über Zylinder werden dann innen liegende Regelklappen geöffnet.

Erprobte Steuerung

Für ein optimiertes Zusammenwirken der „Tristar“-Zuluft-Systeme, der „CoolStream“-Einheiten und der „WCO“-Lüfter setzte Colt International seine erprobte Steuerung „ICS4link“ ein, die eine Vielzahl operativer Abläufe verknüpft, synchronisiert und auf den Produktionsprozess abstimmt. Im Weidenhammer-Werk werden über „ICS4link“ Klimasystem, Belüftung und Lüftungsanlage mit dem Gebäudeleitsystem koordiniert. Dadurch optimiert sich auch die Energiebilanz der Gesamtanlage: Bei einer Kühllast von 498 W/m² Produktionsfläche beträgt die Energieeinsparung, die aufgrund der adiabatischen Kühlung gegenüber einer herkömmlichen maschinellen Be- und Entlüftungsanlage mit Kaltwassersatz erzielt wird, pro Jahr 655 500 kWh. Das entspricht einer Einsparung von etwa 332 t CO₂. Legt man den Energiemix für Industriekunden der Energie Baden-Württemberg AG zu Grunde – der auch Atomstrom beinhaltet – so ergibt sich außerdem eine Einsparung von 5 kg radioaktivem Abfall.