Energieeffiziente Kühlung in der Spritzgusstechnik

Durch den Einsatz energieeffizienter Kälteerzeugungen, die mit einem natürlichen Kältemittel (R290)[1] betrieben werden, konnte der Energiebedarf für die Kühlung der vollelektrischen Spritzgussmaschinen signifikant reduziert werden. Dazu gehört die Kombination von Freiluftkühlungen und die Integration in ein umfassendes MSR-System.

[1] Propan

Auf Initiative der Hermann Hauff GmbH & Co. KG haben die Frank Schlittenhardt GmbH und SECON GmbH in enger Zusammenarbeit ein energieeffizientes Kühl- und Kältesystem geplant und Mitte 2025 in Betrieb genommen. 

SECON lieferte für das Projekt die insgesamt je drei Kühl- und drei Kältemaschinensätze sowie zwei geschlossene Freikühler, welche zusammen in Abstimmung mit allen Projektpartnern ausgelegt wurden. Die Werkzeugkühlung der Spritzgussmaschinen erfolgt über einen Niedertemperatur-Kühlkreis mit einer Vorlauftemperatur von ca. 13 °C und einer Rücklauftemperatur von ca. 18 °C, um eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität sicherzustellen.

Für die Hydraulik- und Maschinenkühlung wird ein separater Hochtemperatur-Kühlkreis betrieben, mit einer Vorlauftemperatur von ca. 28 °C und einer Rücklauftemperatur von ca. 35 °C. Die extensive Nutzung der Freikühlung wird durch diese Auslegung ermöglicht. Die Einhaltung enger Temperaturtoleranzen ist für einen stabilen Produktionsprozess und eine hohe Prozesssicherheit zwingend erforderlich. Die Hydraulikkühlung erreicht einen SEPR[1] von 32,57, was einer Kälteleistung von 32,57 kW je 1 kW elektrischer Leistung entspricht. 

Die Werkzeugkühlung erfolgt über drei Kompakt-Kältemaschinen mit dem natürlichen Kältemittel R290 und erreicht eine SEPR von 9,07. Zwei Rückkühler sind zusätzlich installiert, um die Freikühlung abzudecken. Die Leistungsregelung erfolgt stufenlos über Inverter. Die Freikühlung ermöglicht im Zusammenspiel mit zwei separaten Kältekreisen eine sehr hohe Gesamteffizienz.

Die Frank Schlittenhardt GmbH übernahm die Konzeption der Steuerung und Integration der Gebäudetechnik in die neue Mess-, Steuerungs- und Regelungs-Technik (MSR-System) darunter Brandschutzklappen, Lüftung und Wärmepumpe. So entstand eine durchgängige Monitoring-Infrastruktur mit Echtzeitdaten, automatischen Status- und Störmeldungen. Dies gewährleistet maximale Transparenz und Betriebssicherheit – auch in unbesetzten Schichten. Zudem wurde die Steuerung der Drucklufterzeugung und deren Abwärmenutzung, die Brandschutzklappen, die Lüftung und eine Wärmepumpe in das neue MSR-System integriert. Die Abwärme der Druckluftkompressoren wird über einen integrierten Wärmetauscher zur Gebäudeheizung genutzt. Die Umschaltung zwischen Wärmepumpe (nur an produktionsfreien Tagen) und Abwärmenutzung erfolgt vollautomatisch über die MSR-Steuerung. Eine direkte Nutzung der Kälteanlagenabwärme ist aufgrund der niedrigen Temperaturniveaus der Kälteprozesse (Werkzeugkühlung 7-10 °C; Hydraulikkühlung 28 °C) und der zeitlichen Entkopplung von Kühl- und Heizbedarf wirtschaftlich und technisch nur eingeschränkt sinnvoll. Die energieeffiziente Neuauslegung mit bedarfsgerecht regelbaren Komponenten senkt den Energieverbrauch der Gesamtanlage um ca. 300.000 kWh pro Jahr. Das entspricht einer CO₂-Einsparung von rund 110 Tonnen jährlich. Zusätzlich reduziert der Verzicht auf sprühwasserbasierte Rückkühlung den Wasserverbrauch um ca. 1.000 m³ jährlich.

[1] Seasonal Energy Performance Ratio (Saisonale Energieeffizienzkennzahl)