Die Oculus Optikgeräte GmbH aus Wetzlar stellt mit knapp 400 Mitarbeitern Instrumente für die Augendiagnostik für Augenärzte, Augenkliniken, Optiker, Optometristen und Arbeitsmediziner her. Das dynamische Wachstum des Unternehmens stellt laufend neue Anforderungen an die in den Werken installierte Gebäudetechnik. Im Fokus liegen hier unter anderem die Kühlsysteme, welche nicht nur für die Klimatisierung der Gebäude und Reinräume im Sommer benötigt werden, sondern vor allem für die Prozesskühlung in der Fertigung.
Großer Maschinenpark mit hohem Kältebedarf
Der große Werkzeugmaschinenpark besteht unter anderem aus automatischen Fertigungsstraßen mit Robotertechnik. Außerdem aus Kunststoff-Spritzgussmaschinen, Schleif- und Poliermaschinen, die mit Prozessfluiden zentral aus einer Aufbereitungsanlage versorgt werden. Alle diese Geräte und Räume erfordern eine konstante Temperierung, um mit höchster Qualität fertigen zu können.
Die heimlichen Stars der Gebäudetechnik bei Oculus sind daher zwei Kälteerzeugungsanlagen Quantum von Engie mit je 400 kW Kälteleistung und freier Kühlungsfunktion. Bei diesen Anlagen kommen besonders kompakte Turboverdichter zum Einsatz, die mithilfe einer speziellen Technik ölfrei, weitgehend drehzahlkonstant und somit sehr effizient gefahren werden können. Trotz deren Drehzahlniveau von ca. 28 000 min-1 konnte Oculus bereits eine Energieersparnis von ca. 40 Prozent gegenüber den ehemaligen konventionellen Kälteanlagen feststellen.
Der Bau der Kälteanlage im Werk 1 war aufgrund der gegebenen Raumsituation sehr anspruchsvoll und machte eine dreidimensionale Leitungs- und Verteilertechnik erforderlich. Diese wurde durch die ausführende SHK-Firma Michael Lautz GmbH & Co. KG umgesetzt.
Reines Kühlwasser dringend notwendig
Zum problemlosen und störungsarmen Betrieb der Kältetechnik und -verteilung trägt auch das äußerst saubere Umlaufwasser in den Leitungssystemen bei Oculus einen großen Teil bei. Da die Prozesse und damit auch die Kühlung einem nahezu ständigen Umbau und Erweiterungen unterliegen, ist die Wasserqualität hier besonders wichtig.
Denn auch in Kühlsystemen, die, wie bei Oculus, stets richtlinienkonform mit aufbereitetem Wasser befüllt und nachgespeist werden, können Verschmutzungen auftreten. Die Gründe dafür sind vielfältig und resultieren beispielsweise aus der nie völlig auszuschließenden Sauerstoffkorrosion innerhalb der geschlossenen Wassersysteme. Auch Erosion durch Strömung, galvanische Prozesse, Restverschmutzungen aus den verbauten Komponenten und Rohren sowie Schweißrückstände aus der Installation können zu Verschmutzungen führen.
Die Partikel und Korrosionsprodukte wandern mit dem Zirkulationswasser umher. Mit der Zeit setzen sie sich ab oder lagern sich an, was vielerlei Störungen und vor allem zunächst einen schleichenden Effizienzverlust zur Folge haben kann. Denn die aufwachsenden Schmutzschichten behindern die effektive Wärme- bzw. Kälteübertragung in allen Wärmeübertragern bereits dann, wenn sie noch sehr dünn sind.
Systemumstellung ohne Schmutzfänger
Bei Oculus stand der systemische Zusammenschluss zweier Kühlnetze bevor. Dabei wird ein Bestandsnetz mit einem neuen Kältenetz verbunden. Gerade bei solchen Projekten ist zu befürchten, dass Schmutzpartikel aus dem Bestandssystem sehr schnell in das neu angebundene Leitungsnetz wandern und dort Störungen verursachen. In der Vergangenheit wurde zudem oft beobachtet, dass sich die konventionellen Schmutzfänger mit ihren groben und sehr groben Maschenweiten komplett zusetzen können. Das erzeugt einen erheblichen Druckverlust und daraus resultierend auch einen Volumenstrom- und Kühlleistungsverlust an den Verbrauchern.
Die vielen Schmutzfänger bei Oculus waren überall im System verteilt montiert und oft schwer zugänglich, was deren Reinigung aufwendig und entsprechend teuer machte. Andererseits musste man die Wärmeübertrager sowie alle durchströmten Komponenten im System zwingend bestmöglich vor Verschmutzung schützten.
Besser im Nebenstrom filtern
Dipl.-Ing. Philipp Löfflat, technischer Leiter des federführenden Ingenieurbüros drei eee energie einfach + effizient GmbH & Co KG aus Herborn, empfahl angesichts der anstehenden Umbauten und Erweiterungen Mikrofilteranlagen von FTK Filter Technik Kausch. Besonderer Vorteil dieser Geräte ist die angewandte Mikrofiltration und Magnetitabscheidung im Nebenstrom anstatt herkömmlicher Grobabscheider im Hauptstrom. Auf diese Weise wird die Filtertechnik vom Kühlwassersystem weitgehend entkoppelt und kann mit Filterfeinheiten arbeiten, die konventionellen Schmutzfängern und Schlammabscheidern um ein Vielfaches überlegen sind.
Zum Einsatz kommen am häufigsten Standard-Filterelemente mit einer Porenweite von beispielsweise 15 µm bis herunter zu 1 µm Anfangsfilterfeinheit. Kein Partikel mit größerem Durchmesser kann die Filteranlage passieren. Zum Ende ihrer Schmutzaufnahmekapazität wird die Filtration noch wesentlich feiner, da sich die Poren nach und nach zusetzen, bis schließlich ein Differenzdruck von bis zu 1,5 bar auf der Filteroberfläche erreicht wird.
Dieser Differenzdruck ist für das Kühlsystem an sich völlig unerheblich, weil die FTK-Anlage mit einer eigenen Pumpe ausgerüstet ist und hydraulisch entkoppelt im Nebenstrom installiert wird. Dadurch ist sie gut zugänglich, was wiederum die Wartung vereinfacht: Ein Filterelementaustausch dauert lediglich 4 bis 5 Minuten. Wann dieser erforderlich ist, zeigt die Filteranlage selbst an, da sie mit einer Steuerung und einem Differenzdruckwächter ausgerüstet ist. Das Störsignal kann an der Filteranlage abgelesen und auf die vorhandene Gebäudeleittechnik aufgeschaltet werden.
Um nicht nur feinste Schmutzpartikel je nach ihrem Korngrößendurchmesser zurückzuhalten, sondern auch den für Hocheffizienzumwälzpumpen und Wärmetauscher besonders schädlichen Magnetitschlamm effektiv zurückzuhalten, können FTK-Anlagen mit leistungsfähigen Neodym-Magnetitabscheidern aus- und nachgerüstet werden. Diese halten alle magnetisch reagierenden Partikel zurück. Im Rahmen einer Wartung werden diese Teilchen einfach vom Abscheider abgestreift und dieser anschließend wieder montiert.
Weitere Filteranlagen eingesetzt
Schon kurz nach Einbau der ersten FTK-Mikrofiltrationsanlage konnte eine deutliche Verbesserung der Wasserqualität des etwa 25 m³ umfassenden Umwälzvolumens festgestellt werden. Auch die vorhandenen Schmutzfänger setzten sich nicht mehr zu. Daher wurden eine zweite FTK-Anlage in das Kältenetz des nahe gelegenen Oculus-Werks 2 eingebaut und zudem eine dritte Filteranlage bestellt, die den Kühlwasserkreislauf der Kunststoff-Spritzgussmaschinen im Werk 2 sauber halten wird.
In diesem neigt das Wasser dazu, stärker zu verschmutzen, da das Kühlsystem bei einem Werkzeugwechsel immer wieder an- und abgekoppelt, also geöffnet und geschlossen wird. Beim erneuten Einsatz von Spritzgusswerkzeugen kann sich in diesen noch Restwasser befinden, das durch die offene Lagerung häufig korrosiv ist. Auch hier kann die Mikrofiltertechnik durch die Nebenstrominstallation schnell für sauberes Wasser und eine hohe Prozesssicherheit sorgen.
Mobil filtern
Neben stationärer Mikrofiltertechnik gibt es von FTK auch mobile Filteranlagen, die sich für Betreiber von mehreren Wasserkreislaufsystemen im temporären Einsatz eignen. Besonders Installations- und Contracting-Unternehmen verwenden die mobilen Wasserreinigungsgeräte im Service. Sie sind einfach handhabbar und erreichen eine hohe Filterleistung. ■
