AFK:医疗技术领域的高效注塑——洁净室技术与节能相辅相成

位于绍尔兰地区的注塑企业AFK致力于提供包括模具开发和优化在内的整体解决方案。目前,该公司正在进一步拓展医疗技术领域,为此新建了一间ISO 7级洁净室。与此相关的是,如何以特别节能的方式运行该洁净室,从而补充其他注塑技术的节能方案。

敏感的生产区域通常设在密封的洁净室内,这些区域不仅需要控制颗粒浓度,还必须保持空气温度、压力和湿度的特定数值,并且需接受定期的认证检测。 其规划、施工、运行和检测的要求由VDI 2083指南、欧盟GMP指南、其他国家或客户特定指南等规定。鉴于对医疗技术生产部件的高质量和卫生要求,AFK塑料加工公司采用了ONI全套洁净室系统。

采用了ONI洁净室整体系统。在这间ISO 7级洁净室(相当于旧版美国10,000级标准)中,还对制造完成的零部件进行最终包装。在方案设计阶段,洁净室系统的运行安全性被列为绝对优先事项,但低运营成本同样是必须满足的要求。 

为了尽可能降低洁净室的能耗,采用了特殊的过滤技术,并实现了特别优化的空气分布。“作为高能耗企业,低能耗成本对于确保未来发展至关重要。作为该领域的合作伙伴,ONI还提供包括协助申请补贴在内的各项服务,”总经理安德烈亚斯·弗兰克(Andreas Franke)如此描述当前情况。

大幅减少制冷设备的运行

为了冷却注塑模具,必须通过供冷网络全年提供130千瓦的制冷量,并保持15摄氏度的恒定冷却水温度。 目前,许多情况下全年仍使用电动制冷机来生产冷却水,这导致因高耗电量而产生可观的成本。相比之下,AFK的冷却水方案将制冷机的使用限制在夏季以及过渡期的一小部分时间内。

在过渡期和冬季,用于冷却工具和通风设备的冷水通过所谓的“冬季减负”系统以节省成本的方式生成。 该“冬季减载”系统的核心是一台无乙二醇的、已获专利的空气-水热交换器,它利用免费的室外空气来冷却冷却水。当室外空气温度低于冷却水回水温度时,制冷机的减载过程便开始启动。 

具体来说:预冷却由室外安装的热交换器完成,所需的剩余冷却仍由制冷机承担。当室外空气温度降至仅比冷却水进水温度低几度时,制冷机将完全关闭,热交换器将独自承担冷却水的回水冷却任务。 实践表明,得益于冬季减载,在大多数情况下,制冷机的运行时间可减少70%以上。

冷却水提供免费的供暖热量

要为一家拥有数千平方米生产、办公和仓储面积的企业在过渡季节和冬季供暖,通常需要消耗大量天然气或取暖油。这些成本会显著推高生产成本。 在 ONI 开发的能源供应方案中,AFK 位于芬嫩特罗普的工厂实现了“一用两得”的能源利用。这得益于将冷却水系统分为两个封闭循环。 

AFK新供热方案的基础是利用注塑机油冷却产生的余热。目前,许多塑料加工企业仍通过回冷系统将这种余热直接排放到大气中,未能加以利用。

然而,冷却回路回水35摄氏度的温度(足以满足机器油冷却器的需求)却非常适合用于空间供暖。在此情况下,专门的厂房及办公室供暖设备为约5000平方米的办公和仓储区域提供了免费的供暖热量。 

在生产期间,始终有约200千瓦的热能可供供暖使用。这种废热利用方式为运营商带来了具有经济价值的双重效益:以往必须花费高昂成本进行回冷的废热,如今变成了免费的供暖能源,并大幅降低了供暖成本,这在能源成本不断上涨的时期尤为宝贵。

低温供暖技术还带来另一项积极效果:办公区和厂房供暖设备能够实现室内温度的均匀分布。供暖出口温度与室内空气温度之间的温差相对较小,从而使室内空气混合得特别均匀,营造出舒适的室内环境。

能源管理确保节能

即便是性能最强大的设备,若想以最低能耗运行,也需要进行最优化的组织管理。因此,在AFK系统中,由ONI开发的动态管理系统负责统筹能源供应。其核心是一个搭载了节能优化系统软件的PLC模块。 

整个系统的状态信息均汇集于此进行分析评估,系统组件也由此接收所有必要的指令。

例如,控制系统能够识别何时可以减轻制冷机的负荷,并自动启动自然冷却器。这确保了冬季减载模式能尽可能长时间保持运行,因为制冷机每停机一小时,对运营商而言都意味着实实在在的经济收益。

热回收的运作原理与此类似:当企业某区域需要供暖时,系统会从机器冷却回路中调配相应的热量。由此减少的回冷能力进而导致自然冷却器的运行功率降低,从而进一步节省电力。

政府的资金援助

许多商用制冷系统中蕴藏着巨大的节能潜力,从经济角度来看,这些潜力可以通过经济高效的方式加以挖掘。由德国联邦环境、自然保护与核安全部推出的“商用制冷系统气候保护措施激励计划”,为改造老旧低效的制冷系统提供了额外的激励。 

该计划通过提供无需偿还的补助金,支持那些能显著提高制冷设备能效的改造措施。此外,该计划还为结合制冷设备优化实施的热回收措施提供了资助机会。

为了实现制冷系统的整体优化,通过所谓的“基础补贴”和“奖励补贴”,实际上可以同时获得两个领域的补贴资金。“ONI的专家们向我们介绍了这些补贴机会,并在申请过程中给予了大力支持。这正是我们所理解的宝贵且基于伙伴关系的协作,”商务总监丹尼尔·斯特鲁韦(Daniel Struwe)赞扬道。

AFK项目生动地证明,整体能源方案能够开辟一种特别经济且从而节省成本的能源生产途径。 “通过现已实施的能源方案,我们创造了一种既节能又经济的生产环境。这不仅增强了我们的竞争力,同时也为保障未来发展做出了重要贡献,”安德烈亚斯·弗兰克(Andreas Franke)总结道,他所在的企业已成功实施了该项目。

PDF下载