Moderne Kompressoren - Wärmerückgewinnung

Funktionsweise

Hauptbestandteil eines Kompressors ist sein Motor, welcher den Verdichter antreibt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Verdichter oft selbst als Kompressor bezeichnet, obwohl dieser nur einen Teil des Kompressors darstellt. Die vom Kompressor komprimierte Luft wird nicht direkt wieder ausgestoßen. Ein Druckbehälter, in den das komprimierte Gas hineingepumpt wird, unterscheidet den Kompressor wesentlich von Luftpumpe und Motor und birgt verschiedene Vorteile. So kann der Druckbehälter beispielsweise größere Mengen an Luft speichern als der Kolben des Verdichters durchgehend fördert. Diese Luft kann anschließend als Gesamtmenge ausgestoßen werden. Auch muss der Kompressorenmotor dadurch nicht durchgängig in Betrieb sein. Wichtige Kenngrößen sind somit:

Ansaugleistung

Bei der Ansaugleistung handelt es sich um die Luftmenge, die das Gerät zieht, um sie zu verdichten und zu Druckluft umzuwandeln. Der Wert wird in Liter pro Minute angegeben (l/min). Die Ansaugleistung eines Kolben-Kom­pressors ist immer größer als die Ausgabeleistung, der eine deutlich höhere Bedeutung zukommt. Daher ist die Ansaugleistung als Leistungskennzahl nicht ideal und nur eingeschränkt aussage­kräftig. Anders verhält es sich jedoch bei einem Schraubenkompressor. Hier wird nicht zwischen Ansaugleistung und Ausgabeleistung unterschieden, da die Druckluft-Verluste (auch als Blow by bezeichnet) sehr viel geringer sind als vergleichsweise beim Kolbenkompressor. Der Druckverlust beträgt bei einem Schraubenkompressor im Allgemeinen weniger als 0,2 %. Jedoch sind preisbedingt die wenigsten Druckluft­erzeuger für den privaten Gebrauch Schraubenverdichter.

Ausgabeleistung

Die Ausgabeleistung eines Kompressors, auch Liefermenge genannt, gibt die Menge an Druckluft an, die der Kompressor bereitstellen kann. Dieser Kompressor-Kennwert stellt die wichtigste Vergleichsgröße dar. Die Ausgabeleistung wird anhand einer Norm ermittelt. Dabei wird – je nach Ausschaltdruck des jeweiligen Kompressors – die Liefermenge bei einem Gegendruck zwischen 6 und 8 bar (ü) gemessen. In der Praxis kann sich die real vorliegende Ausgabeleistung eines Kom­pressors folglich vom angegebenen Wert unterscheiden, da der Wert abhängig vom eingestellten Druck ist.

Füllvolumen

Mit dem Füllvolumen ist die Menge an Luft gemeint, die vom Kompressor in den Druckluftbehälter gepumpt wird (falls ein Behälter vorhanden ist). Es handelt sich dabei um verdichtete Luft, also Druckluft. Die Menge kann sehr unterschiedlich ausfallen, da sie vom anliegenden Gegendruck abhängig ist. Beim Heranziehen dieses Vergleichswerts für Kompressoren ist also Vorsicht geboten. Vor allem, wenn der Hersteller nur die Füllleistung bei 0 bar Gegendruck angibt, sollte man das Angebot nochmal genau prüfen. Das Füllvolumen wird in Liter pro Minute deklariert (l/min).

Kesselgröße

Die Kesselgröße gibt das Volumen des Druckbehälters an. Je nach Anforderung und Verwendung kann das Kesselvolumen ein wichtiger Kompressor-Vergleichswert sein. Dieser Kompressor-Kennwert gibt an, wie hoch das Füllvolumen des Druckluft-Behälters ist. Je höher die Kesselgröße, desto größer ist die Reserve an Druckluft und somit wird auch der Kompressor geschont, da er nicht mehr so oft anspringen muss. Der Motor springt erst dann wieder an, wenn ein Mindestdruck im Behälter unterschritten wurde. Die Kesselgröße wird in Litern angegeben.

Leistung

Die Leistung eines Kompressors beschreibt die Stärke des Elektromotors, der den Kolben antreibt. Die Leistung wird in Watt oder PS angegeben. Als Kompressor-Kennzahl ist die elektrische Leistung nur von zweitrangiger Bedeutung, da die Ausgabeleistung – also die reale Luftleistung – hier viel entscheidender ist.

Maximaler Druck

Der maximale Druck eines Kompressors, stellt den höchsten erreichbaren Grad der Verdichtung der Luft dar, der mit dem jeweiligen Drucklufterzeuger realisierbar ist. Wider Erwarten kommt dieser Kompressor-Vergleichsgröße in vielen Fällen keine hohe Bedeutung zu. Denn ein außergewöhnlich hoher Luftdruck wird nur für sehr wenige Arbeiten benötigt. In den meisten Fällen reicht ein durchschnittlicher Druck, womit dieser Kompressor-Vergleichswert also nur in Einzelfällen ausschlaggebend für eine Kaufentscheidung sein sollte. Der Druck wird außerdem in bar gemessen.

Die größten Nachteile elbsterzeugter Luft

• Die Erzeugung von kompressierter Luft ist relativ teuer (je nach Leistung)
• Die Anschaffung einer gut funktionierenden Anlage ist teuer
• Die Wartung nach ca. 3000 Betriebsstunden ist teuer (je nach verwendetem Öl)
• Geräuschpegel, je nach Einsatzzweck und Ort.

Um so wichtiger ist es, ein vollumfängliches Konzept mit modernster und energiesparender Technik zu haben.

Welche Kompressoren gibt es?

• Ölfreie Kompressoren
• Ölgeschmierte Kompressoren
• Kolbenkompressor
• Schraubenkompressor

Wir haben uns für einen ölgeschmierten Schraubenkompressor mit frequenzgeregeltem Motor entschieden. (Abbildung 1). Um die Betriebsstunden zu erhöhen, haben wir ein synthetisches Öl verwendet, somit kommen wir statt auf 2500 auf 3000 Betriebsstunden. Wird wenig Luft benötigt, regelt die Steuerung den Motor runter, somit benötigen wir einen relativ kleinen Druckkessel.Abb. 2: Wärmerückgewinnung für den Kompressorraum und die Halle

Die Abluft der Kompressoren wird so gedrosselt, dass im Winter zuerst der Druckluftraum mit Warmluft erwärmt wird und danach die Klappen in die Halle aufgemacht werden (Abbildung 2). Als weiterer Vorteil hat es sich bewährt, einen zweiten gleichwertigen Kompressor redundant zu verwenden. Auch bei den Lufttrocknern wird ein zusätzliches System angewendet. Dies haben wir im Übrigen bei allen leistungs- und sicherheitsrelevanten Anlagen so umgesetzt.

Als Highlight haben wir alle Anlagen im Betrieb mit der Luftsteuerung so vernetzt, dass bei Feierabend das Hauptventil der Druckluft geschlossen wird. Somit werden die Kompressoren geschont und sollte es eine Leckage geben, gibt es keinen Druckluftverlust am Wochenende.

In der nächsten Ausgabe: Elektromobilität-Ladeinfrastruktur