Vor einiger Zeit wurde die Project Engineering GmbH beauftragt, das Konzept der bestehenden Planung für das Kühlwassersystem in einer neu geplanten Druckgießerei mit 4 x 2.800 t Gießzellen zu beurteilen. Vorgefunden wurde eine 4 x 2.800 t Druckgießmaschine mit einer Gesamtwärmeleistung von 1250 KW. Die Temperaturdifferenz des Kühlwasservor-/Rücklaufs wurde auf 5 K eingestellt, was einen Massenstrom von 214 m3/h erfordert. Dieser Massenstrom sollte durch ungeregelte Pumpen erzeugt werden, der Betriebsdruck wurde auf 6 bar eingestellt. Die Abfuhr der Wärme sollte über einen offenen Kühlturm erfolgen, dessen Kreislauf über einen Wärmetauscher angeschlossen und mit einem Notkühlsystem ausgestattet ist. Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung waren nicht vorgesehen und wurden nicht berücksichtigt. Diese Art der Aufstellung ist in vielen Gießereien üblich und wurde in Zeiten eingeführt, als Energie sehr billig war.
Bevor die optimierte Version vorgestellt wird, ist eine kurze Einführung in die physikalischen und technischen Grundlagen notwendig:
1. Wärmestrom und Temperaturunterschied
Wärmestrom (Q) = Massenstrom (m) * spezifische Wärmekapazität (cp) * Temperaturdifferenz (∆t)
Die spezifische Wärmekapazität (cp) kann in diesem System als konstant angenommen werden, da sie sich in dem betrachteten Temperaturbereich nicht wesentlich ändert. Daher verbleiben die indirekt proportionalen Faktoren Massenstrom (m) und Temperaturdifferenz (∆t) als Regelgrößen.
Gratis dazu: Einerseits wird die Temperaturdifferenz von "kalt nach warm" von der zu kühlenden Gießmaschine sozusagen kostenlos erzeugt. Auf der anderen Seite haben wir es mit einem Massenstrom zu tun, der mechanisch durch stromfressende Pumpen erzeugt werden muss und damit Kosten verursacht.
Es rechnet sich also und es ist notwendig, den Massenstrom zu reduzieren. Dies kann durch eine Erhöhung der Temperaturdifferenz (∆t) durch Veränderung der Sollwerte erreicht werden. Außerdem ist es weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, die abgeführte Wärme ungenutzt in einen Kühlturm steigen zu lassen, während z.B. im Winter die Gießerei zusätzlich beheizt wird. Deshalb ist der Anschluss einer Wärmerückgewinnungsanlage zu empfehlen.
