Die ifm electronic gmbh ist ein international agierendes Familienunternehmen mit mehreren Produktions- und Vertriebsstandorten in Deutschland. Es bietet Produkte und Systeme für alle Branchen, in denen Automatisierung gefordert ist. Im Werk Wasserburg werden elektronische Schaltungen auf flexiblem Basismaterial (= flexible Leiterplatten) für die Produktion von Sensoren hergestellt. Hier sollte eine Kältemaschine mit Kolbenverdichtern ausgetauscht werden ein Sorgenkind, denn die Anlage fiel häufig aus, war laut und wartungsintensiv. Das Werk liegt in einem Mischgebiet aus Wohngebäuden und Industrie, nachts dürfen daher maximal 45 Dezibel zu hören sein. Die Kolbenverdichter der alten Kälteanlage waren bis in die Büroräume im zweiten Stock zu hören und die Vibration in der Produktion im ersten Stock noch zu spüren. Körperschall und Lärm waren also wichtige Argumente bei der Suche nach einer geeigneten Kältemaschine.
Eine passende Kälteanlage muss her
In einem ersten Schritt galt es, am Wasserburger Standort eine geeignete Nachfolgerin für die bisherige Kältemaschine zu finden. Hier kam uns die Einladung von Cofely Refrigeration zu einem Kältesymposium gerade recht. Das Unternehmen war mir bereits bekannt, nicht jedoch das gesamte Produktportfolio. Auf der Veranstaltung machte ich mich mit den technischen Details der Kältemaschine vom Typ Quantum vertraut, erläutert Günther Hohloch, Abteilungsleiter Gebäudeleittechnik und Elektrik sowie technische Werksplanung der ifm electronic. Nach einem Referenzbesuch bei Geberit in Pfullendorf war ich von der Lösung sehr angetan. Letztlich ausschlaggebend war die Laufruhe und Energieeffizienz der Anlage.
Ifm entschied sich schließlich für zwei Kaltwasseranlagen mit je einem Turbo-Flüssigkeitskühlsatz, einem Kühlturm für die Abwärme sowie einem kompakten Kühlwassermodul (KKM) inklusive Kühlturmbecken, Rohren und anderem Zubehör: zum einen für das Wasserburger Werk, um die bisherige Anlage zu ersetzen, zum anderen für eine komplett neue für das Werk in Tettnang am Bodensee.
Redundanter Aufbau
In Tettnang befindet sich der Hauptproduktionsstandort von ifm electronic. Entwickelt und produziert werden hier Sensoren und Systeme für die Automatisierungstechnik. Für exakte Liefertermine und zufriedene Kunden sind reibungslose Abläufe in der Produktionsanlage entscheidend darunter fällt auch die stabile Kühlung. Neben der Geräusch- und Vibrationsarmut war deshalb für ifm die Versorgungssicherheit durch die Kälteanlage ein wichtiger Punkt. Für unterbrechungsfreie Versorgung sorgt nun ein Turbo-Flüssigkeitskühlsatz mit jeweils drei Verdichtern, von denen jeder für sich autark läuft. Dadurch ergibt sich eine Kälteleistung von insgesamt 900 kW. Fällt einer der Verdichter aus, kann dieser während des laufenden Betriebs und innerhalb kurzer Zeit ausgetauscht werden. Die Kälteanlage arbeitet dabei ohne Unterbrechung weiter. Auch der geringe Verschleiß und die Ölfreiheit der Kältemaschine tragen zu der Stabilität der Anlage bei. Hinzu kommt, dass aufgrund der geringen Geräusch- und Vibrationsentwicklung sowohl die Kaltwasseranlage als auch die Kühltürme die gesetzliche Vorgabe von 45 Dezibel einhalten.
Energieeffizienz großgeschrieben
Zusätzlich zu einer gesicherten Versorgung war ifm die Energieeffizienz der Kältemaschine in Teillast wichtig. Denn das Unternehmen benötigt etwa 70 Prozent der Kälteleistung für die Gebäudeklimatisierung. Die Kälte, die für die Gebäudekühlung gebraucht wird, entsteht vornehmlich in einem breiten Teillastspektrum (25 bis 100 Prozent). Aufgrund der Verdichterredundanz der Kaltwasseranlage ließ sich der Aspekt der Teillast zusätzlich verstärken. Der ideale Teillastbereich der Anlage liegt bei 30 bis 60 Prozent Leistung je Turboverdichter. Durch den redundanten Betrieb der Kälteanlage lastet ifm electronic die 900 kW-Anlage nur bis 600 kW aus. So fährt ifm im Idealbereich die Anlage von 100 kW = ein Verdichter mit 30 Prozent Leistung bis 600 kW = drei Verdichter mit 60 Prozent Leistung. In diesem Teillastbereich erreicht der Quantum einen COP-Wert von bis zu 10. Zudem entstehen durch das sanfte Anlaufen des Turbo-Flüssigkeitskühlsatzes keine Lastspitzen. Dadurch reduzieren sich für ifm die Energiekosten zusätzlich, denn Lastspitzen würden beim Energielieferanten nochmals zu Buche schlagen. Gleichzeitig ist das elektrische Netz jetzt wesentlich ruhiger.
Umweltbewusstsein ist ein zentraler Bestandteil der ifm-Unternehmensphilosophie. Zudem ist die ifm electronic Mitglied im Netzwerk für Energieeffizienz Ravensburg und hat für sein erfolgreiches Energieeffizienzmanagement 2008 eine Auszeichnung erhalten. Daher spielte das Thema Energieeffizienz, Energie sparsam und umweltschonend zu nutzen, eine wichtige Rolle bei der Entscheidung. Denn gerade an Produktionsstandorten lauern große Energieverbraucher wie Kompressoren, Kälteanlagen, Lötprozesse, Antriebe sowie Beleuchtung. Auch hier konnte der Quantum entscheidend punkten.
Anlage für umfassende Kälteversorgung
Jede Kaltwassererzeugungsanlage besteht bei ifm neben einem Quantum 3 (mit drei Verdichtern) aus einem Kühlturm sowie einem kompakten Kühlwassermodul samt Kühlwasserbehälter und -ladespeicher. Der Lieferumfang umfasst zudem eine Pumpen-Armaturen-Einheit für den Verdampferkreis und eine für den Kondensator-Kühlturmkreislauf, die Dosierung von Korrosionsschutz und Härtestabilisierung mit schädlingsbekämpfender Wirkung, eine Elektroschrank-Schützsteuerung sowie eine induktive Absalzanlage. Auch die komplette Konzeption, die Verrohrung inklusive Dimensionierung der Rohrleitungen, Installation, Montage sowie Inbetriebnahme übernahm Cofely Refrigeration.
Der Kühlturm aus glasfaserverstärktem Polyester (GFK) wurde in transportfähigen, vormontierten Einheiten geliefert und auf bauseitigem Betonfundament aufgestellt. Er erbringt eine Wärmeübertragungsleistung von 1065 kW bei einem Wasserdurchsatz von 153 m3/h. Das KKM kam anschlussfertig vormontiert inklusive aller erforderlichen Bauteile für einen einwandfreien Betrieb. Damit entfiel vor Ort die zeitaufwendige Montage der wasserseitigen und elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Bauteilen. Die Monteure mussten lediglich die wasserseitigen Verbindungsleitungen an das Rohrnetzsystem sowie die Entleerungs- und Überlaufleitung anschließen. Danach verlegten sie die elektrischen Verbindungsleitungen zum Kühlturm und zum Hauptanschluss.
Kälte: nur so viel wie nötig
Um nur so viel Kälte wie nötig zu produzieren, versorgt die Kaltwasseranlage unterschiedliche Kältekreisläufe mit jeweils konstanten Temperaturen. Diese gewährleisten dank exakter Kühlung eine sehr hohe Qualität der Produktionsprozesse. Im Werk Tettnang hängen an der Kälteanlage drei Kältekreisläufe: zum einen die Gebäudelüftung mit 8 °C Kälte, zum anderen der Kreislauf für die Prozesskälte für Betriebsmittel mit 10 °C sowie die Kühlung von Spritzgussteilen mit 14 °C. Mit den drei unterschiedlichen Kreisläufen stellt ifm sicher, dass nur die Temperatur erzeugt wird, die für die jeweiligen Anforderungen auch tatsächlich benötigt wird, was wiederum Energie einspart.
Das Werk Wasserburg erhält seine Kälte nach demgleichen Prinzip; allerdings sind es nur zwei Kühlkreisläufe, derjenige für Spritzgussteile entfällt hier. Da in Wasserburg eine bestehende Kaltwasseranlage ausgetauscht werden musste, war der Kältekreislauf bereits vorhanden: Während die Monteure den Quantum aufbauten, konnte der Kolbenverdichter der alten Kälteanlage parallel weiterlaufen. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme der neuen Kältemaschine wurde der alte Kolbenverdichter vom Netz genommen.
Fazit
Die bisherigen Erfahrungen mit den neuen Kaltwasseranlagen sind in beiden Werken durchweg gut. So war die Laufruhe der Anlage für die Mitarbeiter der ifm eine ganz neue Erfahrung: Die Techniker gingen mehrmals am Tag in den Maschinenraum, da sie dachten, die Kältemaschine sei ausgefallen, erinnert sich Hohloch schmunzelnd. -
Aladin Vardic
Vertriebsingenieur bei der Cofely Refrigeration GmbH, Lindau/Bodensee
