Adiabate Verdunstungskühlung bei Argelith

Kühlen mit wenig Energie

Eine Direktraum-Luftbefeuchtung kann sowohl für die Konditionierung der Raumluft als auch zur Kühlung eingesetzt werden. Der Industriefliesen-Hersteller Argelith zeigt, welchen positiven Einfluss die adiabate Kühlung auf die Mitarbeiter-Zufriedenheit und den Energieverbrauch hat.

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. Die rund 150 Mitarbeitenden des Familienunternehmens sind heute spezialisiert auf Feinsteinzeugfliesen. Rund 1,5 Millionen qm 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.

Hohe Wärmelasten

Für die Herstellung der Industriefliesen ist der Brennvorgang von grundlegender Bedeutung: Produziert wird bei Argelith u.a. in automatisierten Rollenöfen, in denen das Brenngut unterschiedlichen Temperaturzonen mit bis zu 1.220 °C ausgesetzt wird. Die Rollenöfen sind kontinuierlich im Einsatz, um ohne wiederholtes Aufheizen die Wärme konstant zu halten und kürzere Brennzeiten mit weniger Energieverbrauch zu realisieren. „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, verantwortlich für das Argelith Energie- und Umweltmanagement. In verschiedenen Bereichen der Produktion werden beispielsweise Wärmerückgewinnungs-Anlagen eingesetzt, mit denen die hohe Abwärme der Öfen effizient wieder genutzt werden kann. „Für unsere Mitarbeitenden bleiben die hohen Wärmelasten durch die thermischen Prozesse der Produktion allerdings eine große Belastung“, so Markus Aulbert weiter. Messungen in den Bereichen der Sortieranlagen und der Farbaufbereitung haben im Sommer Temperaturen bis zu 40 °C ergeben.

Lösungen gesucht

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 unserer Mitarbeitenden“, bestätigt Markus 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 zeigen für Zeiten hoher Wärmebelastung Produktivitätsabnahmen von 3 bis 12%. Um die Mitarbeitenden zu schützen und die Beschwerden vor allem im Sommer zu reduzieren, hat Markus 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 Hochdruck-Düsen, die direkt in den Produktionshallen einen ultrafeinen Sprühnebel erzeugen. Die Kühlung entsteht, indem kaltes Wasser in der Umgebungsluft verdampft. Die Änderung des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig erfordert Energie, die der Luft in Form von Wärme entzogen wird. Die Luft kühlt sich durch die Verdunstung des Wassers ab. Da dieser Prozess stattfindet, ohne dass Wärmeenergie mit der Umgebung ausgetauscht wird, spricht man von einer adiabaten (wärmedichten) Verdunstung.

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. 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 senken wir sehr zielorientiert Wärmelasten und Belastungen für unsere Mitarbeitenden. „Das große Raumvolumen der hohen Produktionshallen ermöglicht hohe Sollwerte der Luftfeuchte und lange Befeuchtungszeiträume, ohne dass es zur Überfeuchtung oder Schwüle kommt“, erläutert Patrick Gumnior, Fachberater bei Condair Systems, die Wirksamkeit der Anlage. Die Energiekosten fallen dabei für Markus Aulbert kaum ins Gewicht: „100 Liter Wasser dieser Hochdruckdüsen-Luftbefeuchtung absorbieren rund 70 kW Wärme bei nur 0,6 kW Energieaufwand. Im Vergleich zu den Spitzenleistungen von 2.500 bis 3.000 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

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 Installation vereinigt. Eine mehrstufige Verfahrensstrecke filtert Mineralien, Verunreinigungen und Bakterien aus dem Wasser und garantiert so eine kontinuierlich hygienische Wasserverneblung. Alle 6 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 adiabate Direkt-Raumluftbefeuchtung ist eine überschaubare Investition mit großer Wirkung“, fasst Markus Aulbert seine Erfahrungen nach drei Jahren zusammen.

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