Erforschung neuer Methoden zur Umluftführung an Werkzeugmaschinen für energie- und verbrauchsreduzierte Schichtlüftung in Werkhallen

Aktenzeichen 27038/01
Zusammenfassung / Abstract:
Abschlussbericht: DBU-Abschlussbericht-AZ-27038.pdf (3.38 MB)
Projektträger: Camfil Handte APC GmbH
Ludwigstaler Str. 149
78532 Tuttlingen
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Telefon: 07461/7011-0
Internet: -
Bundesland: Baden-Württemberg
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Vorhaben hatte zum Ziel, neue Methoden zur Reduzierung des Energie- und Medienverbrauchs von Werkhallen mit Werkzeugmaschinen-Ausrüstung zu untersuchen. Die benötigte Hallenzuluft sollte um 40% reduziert werden. Beim Frischwasser (Verdampfungsausgleich bei wasserbasiertem Kühlschmierstoff - KSS) war eine bis zu 90 %ige Reduzierung vorgesehen, ebenso bei organischen Emissionen. Allgemeine Verbesserung der Halleninnenluft sowie Erhöhung der Standzeit des KSS waren weitere umweltrelevante Ziele.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenI. Grundlagen I / Strömungsverhältnisse an der WZM
Generelle Berechnungen und Simulationen zum Umluft-Ansatz; Theoretische Analysen (Simulationen) zu möglichen Austrittsstellen von Emissionen als Grundlage zu einer ersten Festlegung sinnvoller Erfas-sungsstellen; Adäquate Untersuchungen zu möglichen Einleitungsstellen
II. Grundlagen II / Strömungsverhältnisse in einer Werkhalle, in der sich eine WZM mit Kreislaufführung der Prozessluft befindet; separate Untersuchung der Szenarien:
- eine WZM
- mehrere WZM
III. Grundlagen III / Untersuchungen zur Erzeugung zuverlässiger Sättigungszustände in der WZM
Versuche/Berechnungen zur Kühlung; Bestehen eventuell Konsequenzen für das Umluftsystem (u. U. korrosive Verhältnisse)?
IV. Experimentelle Absicherung
Konzeption und Aufbau eines Laborversuchsstandes im Handte Technikum; Übertragung erfolgversprechender Simulationen/Berechnungen in entsprechende Experimente; Evaluierung der theoretischen Ar-eiten; Rückführung der Versuchsergebnisse in die Modellbildung / optimierung
V. Konzeptfixierung
Herausarbeitung eines abgesicherten Modellverständnisses vom beschriebenen Lüftungsszenario; klare Definition aller bekannten (bzw. im Laborexperiment zugänglichen) Einflussparameter; Modell- und Versuchsdokumentation


Ergebnisse und Diskussion

Auf der Grundlage fundierter und umfassender Simulationen und Berechnungen wurden technisch praktikable Konzepte für eine Kreislaufführung von Prozessluft an Werkzeugmaschinen erarbeitet. Eine Evaluierung in einer realen Produktionsumgebung zeigte die volle Praxistauglichkeit der gefundenen Lösungsansätze.

Alle Lösungsansätze sind detailliert theoretisch untersetzt. Zum Teil wurden zu Validierungszwecken auch verschiedene Szenarien gegenübergestellt. Davon ausgehend kann von einer guten Verallgemeinerbarkeit bzw. Übertragbarkeit der Ergebnisse auf interessierte Anwender ausgegangen werden.

Im Einzelnen wurden folgende Projektziele erreicht:

o Reduzierung der (bisher als Verdampfungsausgleich bei wasserbasierten KSS benötigten) Frisch-wassermenge an der WZM um bis zu 90 % -> Allerdings lassen die Versuche erwarten, dass durch das Wegfallen der bisherigen Verdunstungskälte zusätzliche Kühltechnik installiert werden muss.
o Reduzierung der C-org-Emission in Abhängigkeit von der Schmierungsart um bis zu 90 %
o Reduzierung der benötigten Zuluft um bis zu 40 %
o Reduzierung der Schadstoffemission aus der WZM in Abhängigkeit von der Schmierungsart z. T. über 50 %.
o Die Ergebnisse lassen eine Verbesserung der Halleninnenluft erwarten. Für einen großtechnischen quantitativen Nachweis fehlten im Projekt die Voraussetzungen.
o Standzeitverbesserungen beim KSS konnten während der Projektlaufzeit nicht erkannt werden. Erweiterte Versuche hierzu hätten den Projektrahmen gesprengt. Angesichts der sehr guten sonstigen Ergebnisse schmälert dies das Projektergebnis aber nur marginal.

Insgesamt ist es gelungen, gleichermaßen effektive Lösungen sowohl für wassermischbare als auch nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe zu erarbeiten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das wichtigste Instrument zur Verbreitung der Ergebnisse ist unsere aktive Tätigkeit im entsprechenden VDI-Arbeitskreis, über den alle interessierten Nutzer und andere relevanten Stellen effektiv und kompe-tent über unsere Ergebnisse unterrichtet werden. Über diesen Kanal können auch konkrete weiterführende Maßnahmen angeschoben werden. Flankiert werden diese Aktivitäten von entsprechenden Veröffentlichungen auf unserer Homepage. Ergänzend ist angedacht, auch Möglichkeiten von Messeauftritten und Fachveröffentlichungen in Zeitschriften zu nutzen.


Fazit

Generell ist die Rückführbarkeit von Prozessluft sowohl aus Systemen mit wassermischbaren als auch mit nicht-wassermischbaren Kühlschmierstoffen praxistauglich nachgewiesen. Das Projektziel ist damit vollinhaltlich erfüllt.

Insbesondere sind die anlässlich eines Besuchs bei Fa. Daimler von Herrn Dr. Schwake/DBU in Augen-schein genommenen Versuche zur Verwendung eines neuen Filtermediums (Betrieb ohne Additiv) sehr positiv verlaufen. Im Ergebnis wird eine erste größere Anlage aktuell auf das neue Filtermaterial umgerüstet. Für den Projekterfolg ist dies vor allem mit Blick auf Verfahren der Mindermengenschmierung von entscheidender Bedeutung, da auch feinste Aerosole ausgefiltert werden und sich nicht im Kreislauf aufkonzentrieren.

Förderzeitraum: 28.01.2009 - 28.07.2010 (1 Jahr und 6 Monate)
Fördersumme: 120.000,00
Förderbereich: I.1.2
Themengebiet: Umwelttechnik
Stichworte: Umweltforschung, Klimaschutz, Umwelttechnik
Publikationen: