AFK: Wydajne formowanie wtryskowe dla branży medycznej – technologia pomieszczeń czystych i oszczędność energii idą w parze
Firma AFK z regionu Sauerland, zajmująca się formowaniem wtryskowym, postawiła sobie za cel dostarczanie kompleksowych rozwiązań, obejmujących również projektowanie i optymalizację narzędzi. Obecnie firma rozbudowuje dział technologii medycznej, w związku z czym powstało nowe pomieszczenie czyste klasy ISO 7. Zadaniem związanym z tym przedsięwzięciem było zapewnienie szczególnie energooszczędnej eksploatacji pomieszczenia czystego, co stanowi uzupełnienie koncepcji oszczędzania energii stosowanych w pozostałych obszarach formowania wtryskowego.
Wrażliwe obszary produkcyjne, w których oprócz stężenia cząstek należy również przestrzegać określonych wartości temperatury, ciśnienia i wilgotności powietrza, a które ponadto podlegają regularnym, certyfikowanym kontrolom, są zazwyczaj umieszczane w zamkniętych pomieszczeniach czystych. Wymagania dotyczące ich projektowania, wykonania, eksploatacji i kontroli określa między innymi wytyczna VDI 2083, wytyczne GMP UE, inne wytyczne krajowe lub specyficzne dla klienta. Ze względu na wysokie wymagania jakościowe i higieniczne dotyczące części produkowanych dla techniki medycznej firma AFK Kunststoffverarbeitung stosuje kompletny system pomieszczeń czystych ONI.
Kompletny system pomieszczeń czystych ONI. W tym pomieszczeniu czystym klasy ISO 7 – co odpowiada starszej normie amerykańskiej 10 000 – odbywa się również końcowe pakowanie wyprodukowanych części. Podczas opracowywania koncepcji absolutnym priorytetem było zapewnienie niezawodności działania systemów pomieszczeń czystych, jednak równie istotnym wymogiem są niskie koszty eksploatacji.
Aby jak najbardziej ograniczyć zużycie energii w pomieszczeniu czystym, zastosowano specjalną technologię filtrowania i zapewniono szczególnie efektywny rozkład powietrza. „Jako firma energochłonna, niskie koszty energii mają dla nas szczególne znaczenie z punktu widzenia zabezpieczenia przyszłości. Jako partner w tej dziedzinie, ONI świadczy również usługi, takie jak wsparcie w pozyskiwaniu dotacji”, opisuje sytuację dyrektor zarządzający Andreas Franke.
Znaczne ograniczenie eksploatacji agregatów chłodniczych
W celu chłodzenia form wtryskowych przez cały rok konieczne jest zapewnienie mocy chłodniczej wynoszącej obecnie 130 kilowatów przy stałej temperaturze wody chłodzącej wynoszącej 15 stopni Celsjusza za pośrednictwem sieci zasilającej. Do wytwarzania wody chłodzącej w wielu przypadkach przez cały rok stosuje się obecnie napędzane elektrycznie agregaty chłodnicze, co prowadzi do znacznych kosztów z powodu wysokiego zużycia energii elektrycznej. Koncepcja wody chłodzącej w firmie AFK ogranicza natomiast wykorzystanie agregatów chłodniczych do pracy w okresie letnim i niewielkiej części okresu przejściowego.
W okresie przejściowym i zimowym zimna woda do chłodzenia narzędzi i urządzeń wentylacyjnych jest wytwarzana w sposób oszczędny dzięki tak zwanemu odciążeniu zimowemu. Sercem tego odciążenia zimowego jest opatentowany wymiennik ciepła powietrze-woda bez glikolu, który wykorzystuje darmowe powietrze zewnętrzne do schładzania wody chłodzącej. Jeśli temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa od temperatury powrotu wody chłodzącej, rozpoczyna się odciążanie agregatów chłodniczych.
Konkretnie oznacza to, że wstępne chłodzenie odbywa się za pomocą wymiennika ciepła zainstalowanego na zewnątrz, a niezbędne chłodzenie resztkowe nadal za pomocą agregatu chłodniczego. Gdy temperatura powietrza zewnętrznego osiągnie wartość tylko o kilka stopni niższą od temperatury wody chłodzącej na wlocie, agregat chłodniczy wyłącza się całkowicie, a wymiennik ciepła przejmuje samodzielnie chłodzenie powrotne wody chłodzącej. Praktyka pokazuje, że dzięki odciążeniu zimowemu w większości przypadków przez ponad 70 procent czasu pracy można zrezygnować z użycia agregatów chłodniczych.
Woda chłodząca dostarcza darmowe ciepło grzewcze
Aby ogrzać zakład o powierzchni kilku tysięcy metrów kwadratowych, obejmujący hale produkcyjne, biura i magazyny, w miesiącach przejściowych i zimowych, zazwyczaj potrzeba znacznych ilości gazu ziemnego lub oleju opałowego. Koszty te mają wyraźny wpływ na koszty produkcji. W koncepcji zaopatrzenia w energię opracowanej przez ONI dla zakładu AFK w Finnentrop energia wykorzystana raz jest wykorzystywana podwójnie. Umożliwia to podział systemu wody chłodzącej na dwa zamknięte obiegi.
Podstawą nowej koncepcji energii grzewczej dla AFK jest wykorzystanie ciepła odpadowego z chłodzenia oleju w wtryskarkach. Ciepło to jest obecnie przez wielu przetwórców tworzyw sztucznych odprowadzane do atmosfery bez wykorzystania poprzez systemy chłodzenia powrotnego.
Temperatura 35 stopni Celsjusza w powrocie obiegu chłodzącego, która jest wystarczająca dla chłodnic oleju maszyn, idealnie nadaje się jednak do ogrzewania pomieszczeń. W tym przypadku specjalne urządzenia grzewcze do hal i biur zaopatrują większość z około 5000 metrów kwadratowych powierzchni biurowej i magazynowej w bezpłatną energię grzewczą.
W okresach produkcji do celów grzewczych dostępna jest stale moc około 200 kilowatów. Ten rodzaj wykorzystania ciepła odpadowego ma dla operatora podwójną korzyść finansową: ciepło odpadowe, które dotychczas musiało być kosztownie schładzane, staje się darmową energią grzewczą i znacznie obniża koszty ogrzewania, co jest szczególnie cenne w czasach rosnących kosztów energii.
Technologia ogrzewania niskotemperaturowego oferuje dodatkowy pozytywny efekt: urządzenia grzewcze do biur i hal mogą zapewnić korzystny rozkład temperatury w pomieszczeniu. Stosunkowo niewielka różnica temperatur między wylotem ciepła grzewczego a temperaturą powietrza w pomieszczeniu prowadzi do szczególnie dobrego, jednorodnego wymieszania w pomieszczeniu i przyjemnego klimatu w pomieszczeniu.
Nawet najwydajniejsza instalacja wymaga optymalnej organizacji, jeśli ma funkcjonować przy minimalnym zużyciu energii. Z tego powodu w firmie AFK organizacją zasilania energią zajmuje się dynamiczny system zarządzania opracowany przez firmę ONI. Jego sercem jest moduł PLC z oprogramowaniem systemowym optymalizującym zużycie energii.
To właśnie tutaj zbierają się wszystkie informacje o stanie całego systemu, są one analizowane, a stąd komponenty systemu otrzymują wszystkie niezbędne polecenia.
System regulacji rozpoznaje na przykład, kiedy możliwe jest odciążenie agregatu chłodniczego, i automatycznie włącza chłodnicę swobodną. Zapewnia to, że tryb odciążenia zimowego pozostaje aktywny tak długo, jak to możliwe, ponieważ każda godzina, w której agregat chłodniczy pozostaje wyłączony, oznacza dla operatora realne oszczędności.
Podobnie wygląda organizacja odzyskiwania ciepła: jeśli w danym obszarze przedsiębiorstwa potrzebne jest ciepło grzewcze, odpowiednia moc jest pobierana z obiegu chłodzenia maszyn. Zmniejszenie mocy chłodzenia zwrotnego powoduje z kolei zmniejszenie mocy chłodnicy swobodnej, co dodatkowo oszczędza energię elektryczną.
W wielu przemysłowych instalacjach chłodniczych drzemie ogromny potencjał oszczędności energii, który z ekonomicznego punktu widzenia można wykorzystać w opłacalny sposób. Dodatkową zachętę do modernizacji starych, nieefektywnych instalacji chłodniczych stanowi „Program impulsowy na rzecz działań w zakresie ochrony klimatu w przemysłowych instalacjach chłodniczych”, uruchomiony przez Federalne Ministerstwo Środowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Reaktorów.
Dzięki temu działania modernizacyjne, które skutkują znaczną poprawą efektywności energetycznej instalacji chłodniczych, są wspierane bezzwrotnymi dotacjami. Program ten oferuje ponadto możliwość dofinansowania działań związanych z odzyskiem ciepła w połączeniu z optymalizacją instalacji chłodniczych.
W ramach kompleksowej optymalizacji instalacji chłodniczych dostępne są środki pomocowe w dwóch obszarach – tzw. dofinansowanie podstawowe i dodatkowe. „Specjaliści z ONI zwrócili naszą uwagę na możliwości uzyskania dofinansowania i aktywnie wspierali nas w procesie składania wniosku. To właśnie rozumiemy pod pojęciem wartościowej współpracy partnerskiej” – chwali kierownik handlowy Daniel Struwe.
Projekt AFK pokazuje, że kompleksowe koncepcje energetyczne otwierają możliwość szczególnie ekonomicznej, a tym samym oszczędnej produkcji energii. „Dzięki zrealizowanej koncepcji energetycznej stworzyliśmy u siebie sytuację, w której możemy produkować w sposób energooszczędny i ekonomiczny. W ten sposób wzmacniamy naszą konkurencyjność, a jednocześnie wnosimy istotny wkład w zabezpieczenie przyszłości” – podsumowuje Andreas Franke projekt zrealizowany w jego przedsiębiorstwie.
