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Machine Heat Recovery System – das igus Heizkonzept mit Abwärme

Seit dem Jahr 2021 beziehen wir am Produktionsstandort in Köln zu 100 % Ökostrom. Wir haben alte Spritzgussmaschinen gegen neue ausgetauscht, die 40 % energieeffizienter sind, und konnten den Stromverbrauch dadurch in Relation zu gestiegenen Produktionsstunden um 11 % reduzieren. Für unsere Heizungen in Produktions- und Bürogebäuden nutzen wir Gas. Wir sind 2021 auf klimaneutrales Gas umgestiegen, aber uns hat beschäftigt, dass wir Ressourcen zum Heizen verwenden, wo doch genug Wärme anfällt, und zwar an den Spritzgussmaschinen. Und davon haben wir Stand 2023 rund 800 Stück, verteilt auf mehrere Gebäude. 

Wie schaffen wir es, die Abwärme zu nutzen? Das fragte sich ein Team von igus Ingenieuren und fing an, auszuprobieren. Das Ergebnis: Das Konzept für eine Heizung, die ohne Gas auskommt, indem sie die Abwärme der Maschinen nutzt. Der Plan: Kein Gebäude am Standort Köln mehr mit Gas heizen und das Konzept Ingenier:innen und Maschinenbauer:innen frei zugänglich zu machen, also: der Industrie.


Die Idee


Innerhalb des Spritzgießprozesses werden die Hydraulikmotoren der Spritzgussmaschinen warm. Damit sie nicht überhitzen, werden die Motoren mit Kühlwasser gekühlt. Das Kühlwasser wird dabei durch Kühltürme bereitgestellt, von denen aus das kalte Wasser zu den Maschinen gepumpt wird. Dort nimmt das Kühlwasser die Abwärme des Motors auf und wird erwärmt zum Heizlüfter geführt. Durch einen Ventilator, der sich auf dem Heizlüfter befindet, wird angesogene Luft erwärmt und heizt damit die Halle. Gleichzeitig kühlt bei diesem Vorgang das erwärmte Kühlwasser ab und wird wieder zum Kühlturm gepumpt und der Prozess beginnt von vorn.

Das System ist variabel anpassbar und erlaubt, auch in bestimmten Produktionsbereichen konstante Temperaturen sicherzustellen. Es nutzt dabei nicht den Umweg über einen Wärmetauscher, dieser würde zu Temperaturverlusten führen. Auch zusätzliches Erwärmen des Wassers mithilfe von Kompressoren ist nicht erforderlich. Da dem Warmwasser beim Durchlaufen des Heizlüfters Wärme entzogen wird, sinkt zudem der Kühlbedarf des Kühlturms, was wiederum Energie spart.

Schematische Darstellung des Heizkonzepts Schematische Darstellung des Heizkonzepts

Detaildarstellung Regelgerät Detaildarstellung Regelgerät

Das Regelgerät im Detail


Das von unseren Ingenieuren entwickelte Gerät regelt, dass ein Heizlüfter innerhalb der Produktionshalle mit einem Maximum an Wärmeenergie versorgt wird und verhindert gleichzeitig, dass Maschinen durch zu hohe Temperaturen im Rücklauf geschädigt werden. 
Über den Zulauf auf der rechten Seite des Gerätes gelangt das erwärmte Kühlwasser von den Maschinen in das Gerät. Wasser fließt über den elektrisch verstellbaren Kugelhahn zu einem Durchflussmesser, der die Temperatur misst. Die Temperatur des Kühlwassers in diesem Bereich muss mindestens gleich groß der gewünschten Raumtemperatur sein, damit das Wasser weiter über den Schmutzfänger und den manuellen Kugelhahn zum Heizlüfter geleitet werden kann. Andernfalls sperrt der elektrische Kugelhahn den Durchgang und öffnet den Bypass über den elektrischen Kugelhahn. Das Wasser kühlt sich beim Durchlaufen des Heizlüfters ab. Diese Temperatur wird über den Temperatursensor erfasst. Aus der Temperaturdifferenz und dem Durchfluss lässt sich die Heizleistung des Lüfters berechnen, welche über das Display angezeigt wird. Da sich innerhalb der Leitungen warmes Wasser befindet, ist das Gerät abschließbar, um Verbrennungen zu vermeiden. Da sich in den Rücklaufleitungen immer auch Schmutz befindet, dient ein Schmutzfänger der Filterung grober Partikel. Damit dieser auch von Zeit zu Zeit getauscht werden kann, lässt sich der Kugelhahn manuell umlegen. Dadurch wird verhindert, das sämtliches Wasser aus dem Heizlüfter wieder nach unten fließt und das Gerät überflutet.


Wie es weiter geht


Manchmal geht es schnell von der Idee zur Umsetzung, so auch bei unserem Projekt der "Hallenheizung". Man testet und probiert aus und plötzlich kommt der Durchbruch und die Kolleg:innen können im T-Shirt arbeiten, obwohl das Gas abgedreht ist. Stand April 2023 sind wir dabei, unser Konzpt so aufzubereiten, dass wir es kostenlos zur Verfügung stellen können. Darüber reden werden wir schon zur Hannover Messe 2023. Wenn Sie erfahren möchten, ab wann und wie Sie von unserem Abwärme-Konzept profitieren können, abonnieren Sie unseren Newsletter oder schauen Sie regelmäßig auf dieser Seite vorbei.
 

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