Vermeidung von Infiltration von Produktionshallen

Problem

Produktionshallen werden gebaut, um Prozesse und die Menschen, die an ihnen arbeiten, gegen äußere Einflüsse zu schützen. Betreiber wollen ihre Hallen so betreiben, dass die Produktionsprozesse nicht gestört werden. In diese Prozesse fließt viel Know-how, um sie effizient und kostengünstig zu gestalten. Die Effizienz wird jedoch oft geschmälert, weil der Infiltration von Produktionshallen wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird: Durch ungewollte Infiltration dringen Schadstoffe jeglicher Art ein oder Energie geht verloren.

Deswegen gilt es, ungewollte Infiltration möglichst kostengünstig zu vermeiden. Dazu müssen Zugerscheinungen in der Halle lokalisiert und passende Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Anhand einer Produktion mit Härteöfen der Firma Stihl in Wil (Schweiz) stellen wir die Vorgehensweise vor.

Der Kunde hatte erhebliche Probleme mit der Druckhaltung einer Produktionshalle, in der vier Härteöfen für die Schneidezähne seiner Sägeketten stehen. Die Abluftventilatoren der vier Öfen, die die Abwärme des Härteprozesses abführen, verursachten erheblichen Über- und Unterdruck im Gebäude. Dadurch entstanden Zugerscheinungen an Fenstern und Toren. Die Druckverhältnisse waren zum Teil so stark, dass mechanische Beschädigungen an den Rolltoren zu verzeichnen waren.

Alle Versuche, die Abluftventilatoren über Berechnungsmodelle mit einem Frequenzumrichter zu regeln, führten zu keinem akzeptablen Ergebnis. Volumenstromregler konnten wegen der hohen Ablufttemperatur nicht verwendet werden.

Die Zugerscheinungen waren für die Mitarbeiter unzumutbar, die Energieverluste in der kalten Jahreszeit enorm. Der Eintrag von Staub und Pollen belastete den Produktionsprozess: Die Produkte verschmutzten und mussten aufwendig nachgereinigt werden. In manchen Gebäudeteilen kam es bei Frost zu starker Auskühlung, weil die Heizungen für diesen Fall nicht ausgelegt waren.

Lösung

Durch den Einsatz von drei HaNu 2009 an der Außenfassade wurde ein Referenznullpunkt realisiert, mit dem eine Differenzdruckmessung zum Gebäudeinneren aufgebaut wurde. Der HaNu 2009 ist für solche Messungen besonders geeignet, weil der Referenznullpunkt sehr ruhig ist und sich damit gute Regelstrecken aufbauen lassen.

Der Differenzdruck zwischen dem Inneren der Produktionshalle und dem Außenbereich wurde mit drei Messumformern der Firma Fischer im Bereich −50 … +50 Pa gemessen. Auf Basis dieser Messungen wurde ein 0–10-V-Regelsignal gebildet, das an die Gebäudeleittechnik weitergegeben wird und den Frequenzumrichter der Abluftventilatoren steuert. Als Skalierung wurde ein Regelbereich von −50 Pa = 0 V bis +50 Pa = 10 V gewählt.

Die Produktionshalle wurde auf einen Sollwert von 5 Pa Überdruck geregelt. Nach der Inbetriebnahme bewegte sich der Überdruck laut Trend-Mitschrift real zwischen 3 Pa und 5 Pa.

Je nach Unter- oder Überdruck werden die Abluftmengen reduziert und/oder der Volumenstrom der Zuluft erhöht. Einprogrammierte Tiefpassfilter beruhigen die neue Regelstrategie. Nach der Umsetzung und einer erfolgreichen Testphase wurde das Konzept auf ein weiteres Gebäude übertragen.

Die Regelung lässt sich mit geringem Aufwand aufbauen, das Betreiben des Gebäudes vereinfacht sich deutlich. Durch die Visualisierung über eine Ampelfunktion auf der Gebäudeleittechnik und das Weiterleiten eines Voralarms kann der Betreiber schnell reagieren, Fehlerursachen verfolgen und beheben.

Fazit

Bei dynamischen Abluftanlagen an Produktionsmaschinen bietet der Einsatz des HaNu 2009 ideale Möglichkeiten, ohne Berechnungsmodelle oder den Einbau von teuren Messeinrichtungen die Druckverhältnisse in einem Produktionsgebäude zu regeln. Hierbei wird das gemessen, was am Ende relevant ist: Die Druckverhältnisse des Gebäudes nach außen.