Adiabatické chlazení pomáhá při výrobě plastů

  • 07.08.2019
  • Stroje, přístroje a zařízení
Adiabatické chlazení pomáhá při výrobě plastů

Vysoké teploty vzduchu představují v plastikářském průmyslu při vstřikování plastů společně s vysokými procesními teplotami velký problém. Zejména v letním období vzniká v důsledku vysokých venkovních teplot velmi nepříjemné klima. To ztěžuje práci zaměstnancům, negativně ovplivňuje elektroniku strojů a může ohrozit bezpečnost výrobních procesů.

Proč je správné klima důležité pro člověka i stroje

Pomoci může v takové situaci klimatizační technika, přizpůsobená požadavkům konkrétního provozu. K tomu potřebují výrobní společnosti vhodného partnera, který pro ně s ohledem na výrobní proces vypracuje řešení na míru. Názorným příkladem z praxe je spolupráce skupiny Dr. Schneider, specializované firmy z plastikářského průmyslu, s odborníky na klimatizační techniku ze společnosti Colt International

Vstřikování plastů při výrobě vysoce kvalitních plastových výrobků

V závodě na vstřikování plastů skupiny Dr. Schneider v bavorském městě Kronach-Neuses pracuje v třísměnném provozu přibližně 400 zaměstnanců. Rodinný podnik se specializuje na výrobu vysoce kvalitních plastových prvků pro automobilový průmysl, od inovativních větracích systémů přes integrovaná obložení a složité moduly pro palubní desky až po středové konzole. Na vysoce kvalitní plastové výrobky a již 90 let zkušeností skupiny Dr. Schneider spoléhají zákazníci z celého světa.

Problém: vysoké teploty v plastikářském průmyslu

Stejně jako mnoho dalších výrobců z plastikářského průmyslu bojuje také skupina Dr. Schneider s vysokými teplotami vzduchu ve výrobních prostorách. Není se čemu divit, protože na ploše 11 000 m2 výrobní haly v Kronach-Neuses s objemem přes 90 000 m3, se nachází více než 100 strojů. „Vzniká tu velká tepelná zátěž od výrobního procesu“, říká Jörg Köstner, který má u celosvětově působící skupiny na starost správu budov. Kromě tepla dochází při některých druzích výroby také ke vzniku zápachu a uvolňování výparů, což celoročně a především v létě způsobuje špatnou kvalitu vzduchu. Důsledkem je nepříjemné klima ve výrobní hale na vstřikování plastů, které ztěžuje práci zaměstnancům. Vysokými teplotami však trpí také elektronika strojů. Horko může elektroniku ohrozit a tím také negativně ovlivnit bezpečnost  a spolehlivost výrobních procesů. „Chtěli jsme učinit opatření, která by vedla k výraznému zlepšení pracovních podmínek našich zaměstnanců a jejichž vedlejším účinkem by byla stabilizace našich výrobních procesů,“ popisuje Jörg Köstner důvod, proč se začal věnovat tomuto náročnému tématu.

Stanovený cíl – snížení emisí CO2

Skupina Dr. Schneider se tedy obrátila na společnost Colt International. Colt International je technologická společnost, která nabízí inovativní řešení v oblasti technického zařízení budov, například v oboru klimatizační techniky. Původně rodinný podnik založený roku 1931 je ve svém oboru známý jako firma, která dokáže řešit problémy a velmi úzce spolupracuje se svými zákazníky ve vztahu založeném na vzájemné důvěře. Jedním z takových zákazníků je i skupina Dr. Schneider, se kterou společnost Colt International pojí dlouhodobá spolupráce a dobré obchodní vztahy. Proto Jörg Köstner a zodpovědní pracovníci skupiny Dr. Schneider ani na okamžik neváhali a kontaktovali společnost Colt International, aby společně našli řešení problému nevyhovujících klimatických podmínek ve výrobní hale na vstřikování plastů.

Zadání bylo jasné: Stávající systém mechanického větrání a přirozeného odvětrávání měl být přepracován tak, aby vytvořil odpovídající klimatické pracovní podmínky jak (a především) pro zaměstnance, tak pro výrobní stroje. Odborníci na klimatizaci ze společnosti Colt International přitom měli také zajistit stálost provozních podmínek, splnění hygienických požadavků a hospodářských podmínek výrobního procesu. V neposlední řadě bylo cílem snížit spotřebu energie a emise CO2 na minimum, zlepšit klima ve výrobních prostorách a současně přinést úsporu provozních nákladů.

Aby odborníci ze společnosti Colt našli řešení, které bude co nejvíce vyhovovat požadavkům závodu na vstřikování plastů ve městě Kronach-Neuses, provedli nejdříve simulační výpočet veškerých tepelných zátěží, tzn. že spočítali množství tepla, které musí být z jednotlivých místností odvedeno, aby se vzduch v místnosti držel v určitém rozmezí teplot.

„Díky takové simulaci můžeme téměř na 100 procent zmapovat realitu,“ říká Uwe Barth, vedoucí oddělení klimatizační techniky pro oblast jižního Německa ve společnosti Colt International, který provedl simulační výpočet.

Při tomto výpočtu se určuje rozložení teplot v prostoru společně s hodinovými vytápěcími a chladicími výkony tak, aby byl celý systém ideálně přizpůsoben příslušným požadavkům. Pan Barth a jeho kolegové přitom zohlednili řadu dalších faktorů, jako jsou emise CO2, ekologická zátěž, odpadní teplo, potřeby budovy, koncepce větrání a prostorové charakteristiky ve výrobě, ve skladu a při vychystávání. „Všechny tyto faktory musí být vzájemně propojené a optimálně se doplňovat,“ popisuje pan Barth danou výzvu.

Řešení: adiabatické chlazení a větrání vrstvením vzduchu

Řešení problému s teplotou od společnosti Colt  zahrnovalo kombinaci adiabatického chladicího systému „CoolStream“ a větracího a odvětrávacího zařízení, které pracuje na principu vrstvení vzduchu (tzv. stratifikace). Zařízení „CoolStream“ pracuje s chlazením na principu odpařování vody. Když je venkovní teplota okolo 32 °C, zajišťuje zařízení „CoolStream“ i přes výraznou tepelnou zátěž ve výrobních závodech příjemné teploty a vysokou kvalitu vzduchu. Maximální požadované teploty stanovené společností Dr. Schneider tak budou dodržovány i při vysokých letních teplotách venkovního vzduchu kolem 32 °C a vnitřních tepelných ziscích 2,6 MW. Zařízení „CoolStream“ společnosti Colt pracuje mimořádně účinně zejména při vyšších venkovních teplotách. Adiabatický chladicí systém nasává venkovní vzduch a vede jej přes desorpční médium, které je nepřetržitě zvlhčováno vodou. Voda se odpařuje a ochlazuje tak vzduch. „Právě v plastikářském průmyslu se jedná o ideální způsob chlazení. Kromě toho lze toto řešení bez problémů začlenit do stávajících stavebních konstrukcí,“ vysvětluje odborník Barth.

Zařízení „CoolStream“ se velmi dobře doplňuje s větráním založeném na principu vrstvení vzduchu. Zajišťuje, aby byl do výrobní oblasti přiváděn čerstvý vzduch, a zároveň zabraňuje tomu, aby se smíchával se znečištěným a ohřátým vzduchem z haly. Přiváděný čerstvý vzduch totiž podporuje vytlačování ohřátého vzduchu a urychluje také vytěsňování škodlivin, které tak aktivně a rychle opouštějí předmětnou oblast. Kromě toho se vytváří stabilní proudění vzduchu v místnosti bez zvíření prachu a směšování se škodlivými látkami. Zabraňuje tomu, aby škodlivé látky a tepelná zátěž přepravené do horních vzduchových vrstev proudily nebo padaly zpět . „Tím vzniká velice příjemné pracovní prostředí pro všechny zaměstnance ve výrobní oblasti,“ nastiňuje pan Barth.

Řešení nabízí vysokou energetickou účinnost

Systém společnosti Colt zároveň pracuje velice účinně. Díky tomu lze množství vzduchu nutné k odvodu tepelné zátěže z 572 000 m³/h při aplikaci standardního řešení snížit na 416 000 m³/h, tj. o více než 25 %, což se samozřejmě příznivě projeví v investičních a provozních nákladech. K výrobě 100 kW chladicího výkonu je u elektricky poháněného chladicího zařízení potřeba cca 30 kW elektrického příkonu. 30 kW elektrického příkonu představuje při ceně 15 centů za kWh energetické náklady 4,5 EUR. Při použití adiabatického chlazení je však k výrobě chladicího výkonu 100 kW potřeba přibližně 200 litrů pitné vody. Cena pitné vody se obvykle pohybuje kolem 2 EUR za m3 a zároveň odpadají náklady na stočné. Z toho vyplývá, že na výrobu chladicího výkonu 100 kW vznikají náklady na vodu ve výši 40 centů. Energetické náklady adiabatického chlazení jsou tak v tomto srovnání výrazně nižší, než náklady klasického chladicího zařízení. V praxi je tento rozdíl v nákladech obvykle ještě výrazně vyšší.

„S doplněním technologie jsme velice spokojeni a dnes bychom se pro něj rozhodli znovu,“ shrnuje Jörg Köstner a vypočítává ještě jednou všechny výhody. „Naši zaměstnanci mají výrazně příjemnější pracovní podmínky a naše procesy jsou nyní stabilnější. Z hlediska chladicího výkonu a energetické účinnosti tato technologie zcela splnila naše očekávání,“ dodává vedoucí oddělení správy budov.

Adiabatické chlazení

Koncepce chlazení zařízením CoolStream S je založena na principu adiabatického chlazení. Odpařováním vody dochází k ochlazování vzduchu.

Koncepce chlazení

  1. Ze vzduchu je odebírána energie, díky čemuž se vzduch ochladí až o 10 °C.
  2. Venkovní vzduch je pomocí axiálního ventilátoru veden přes chladicí médium.
  3. Není zapotřebí chladivo jako F(C)KW.

Významným faktorem úspěchu tohoto systému je elektronické ovládání, které hlídá bezpečnou cirkulaci, teplotu a výměnu vody.

Vlhkost vzduchu v místnosti se při použití adiabatického chlazení obecně zvyšuje přibližně o 20 až 25 %. Z tohoto důvodu jsou zařízení CoolStream naprogramována tak, aby se automaticky vypnula ve chvíli, kdy je dosaženo mezní hodnoty vlhkosti vzduchu cca 60 %.

Více informací najdete na stránkách www.coolstream.cz

  • autor:
  • Colt International, s.r.o.


Mohlo by vás také zajímat