Energie sparen dank Einsatz von Prozesswärme

Bei industriellen Fertigungsprozessen entsteht Abwärme, die oft ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Mit einer intelligenten Gebäudetechnik kann die Prozesswärme zum Beheizen der Büro- und Verwaltungsflächen genutzt werden, wie das Beispiel der Sero GmbH aus Rohrbach, einem Unternehmen für Elektronikbauteile, zeigt. Mit einem VRF-R2-System mit Wärmerückgewinnungsfunktion nutzt das Unternehmen die bei der Kühlung der Produktion abgeführte Prozesswärme zum Heizen des Verwaltungstraktes. Das spart laut Betreiber nicht nur den Invest in eine klassische Heizungsanlage, sondern auch jede Menge Energiekosten. Am Standort wurde eine Erweiterung der Produktion notwendig. Um diese umzusetzen, ist für das Unternehmen ein Neubau mit zusätzlichen Fertigungsstraßen in Rohrbach erstellt worden. Dort werden die Produkte für elektronische Baugruppen und Leiterplattenbestückung im 24-Stunden-Betrieb hergestellt. Die bei diesen voll automatisierten Abläufen entstehende Wärme muss geordnet abgeführt werden. Den Zuschlag erhielt ein Konzept, das eine Anlage zum Heizen und Kühlen im Simultanbetrieb darstellt. Ergänzt wird dieses Konzept von einer raumlufttechnischen Anlage, bei der die Außenluft mit Hilfe von Klimaaußengeräten und Wärmeübertragerregister-Register in der Lüftungsanlage vorkonditioniert wird. Die Hauptlast der Produktionswärme wird über VRF-Klimasysteme abgeführt. Dabei wird die Wärme nicht wie sonst üblich an die Außenluft abgegeben, sondern zum Beheizen des Büro- und Verwaltungsgebäudes eingesetzt. Das neu erstellte Gebäude auf dem Werksgelände besteht aus einer zweistöckigen Produktionshalle. Im Erdgeschoss befinden sich mehrere Produktionsstraßen für elektronische Baugruppen und Leiterplattenbestückung. Im Obergeschoss sind die Qualitätssicherungsabteilung und weitere Dienstleistungsarbeitsplätze untergebracht.

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Beide Stockwerke der Industrieanlage werden mit jeweils zehn 4-Wege-Deckenkassetten gekühlt. Zur gleichmäßigen Wärmeabführung sind die Inneneinheiten in je zwei Reihen a fünf Geräten montiert. Jedes Innengerät verfügt über eine Kälteleistung von 10 kW. Zum Einsatz kommt ein VRF-„R2“-System vom Anbieter Mitsubishi Electric, Ratingen, zum Kühlen und Heizen im Simultanbetrieb mit Wärmerückgewinnungsfunktion. Die „R2“-Serie wurde als energieeffizientes System für Gebäude entwickelt, in denen eine gleichzeitige Nutzung von Kälte- und Wärmeleistung notwendig und möglich ist. Als Außengeräte stehen vier Außeneinheiten in unterschiedlichen Leistungsstufen auf dem Dach der Produktionshalle.

Es werden zwei zentrale Kältemittelverteiler (BC-Controller) eingesetzt, in denen die Phasentrennung des verwendeten Kältemittels zwischen Innen- und Außengeräten stattfindet. In diesen BC-Controllern wird die überschüssige Wärmeenergie je nach Anforderung zu einer von sechs Wasserwärmeübertrager-Einheiten („HEX-Units“) geleitet. Dort wird die Wärmeenergie vom Kältemittel über einen Wärmeübertrager auf das Heizungswasser übertragen und in einen Pufferspeicher transportiert. Je nach Anforderung wird die benötigte Wärme über eine Verteilerstation in die entsprechenden Heizkreise geführt. Als Teil des energiesparenden Konzepts wird die in der Produktion erzeugte und gespeicherte Wärmeenergie zur Beheizung der Büro- und Verwaltungsräume genutzt. Dort sorgt eine Fußbodenheizung für angenehme Raumtemperaturen bei niedrigen Außentemperaturen. Als Flächenheizung nutzt die Fußbodenheizung die aus der Wärmepumpe beziehungsweise durch Wärmerückgewinnung erzeugte Heizenergie. In diesen neuen Gebäudeabschnitten konnte auf einen Wärmeerzeuger auf der Basis fossiler Energieträger  verzichtet werden. Die Wärmeleistung aus der Produktion reicht aus, um den gesamten Verwaltungstrakt mit Wärme zu versorgen. Die Produktionshallen werden permanent mit Außenluft versorgt. Dafür sind in beiden Stockwerken Lüftungskanäle mit Ausblas- und Absauggitter installiert. Die zentrale Lüftungsanlage führt Raumluft ab und frische Außenluft zu. Bei Bedarf wird sie geheizt oder gekühlt. Die Außenluft wird jeweils vorkonditioniert durch Außengeräte in die Produktionsräume eingebracht. Das Wärmeregister der Lüftungsanlage wird von vier Split-Klimageräten der „Mr. Slim“-Serie mit „Zubadan“-Inverter von Mitsubishi Electric versorgt. Die Außeneinheiten bilden eine Vierer-Kaskade, die gegenüber einem Einzelgerät mit größerer Leistung mehrere Vorteile bietet. Durch die Kaskadierung können die vier Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Das ist effizienter als ein Modul im Volllastbetrieb arbeiten zu lassen, während die anderen sich im Stand-by-Modus befinden. 

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