Forschung zur Wärmerückgewinnung aus Kühlwassersystemen und Klimaanlagen des Spritzgießens
Ein Spritzguss-Kühlwassersystem ist ein industrielles Rückkühlsystem mit geschlossenem Kreislauf, das Kühlwasser im Bereich von 20°C ~ 30°C als Medium zur Kühlung von Anlagen oder Prozessen verwendet. Sein wesentliches Betriebsmerkmal ist die Steuerung der Temperatursenkung. Im Wesentlichen handelt es sich um ein System, bei dem das Kühlwasser die Wärme der von ihm durchströmten Verbraucher aufnimmt und diese Wärme dann über Kühleinheiten (Kältemaschinen), bevor sie wieder in den Kreislauf gelangen.
Bei der Erforschung der umfassenden Nutzung thermischer Energie innerhalb des Kühlwassersystems können Hardwarelösungen wie die Installation von Plattenwärmetauschern und Wärmepumpeneinheiten innerhalb des Kühlnetzes die Wärmerückgewinnung und -wiederverwendung ermöglichen. Allerdings müssen die tatsächlichen Investitionen in die Ausrüstung und die wirtschaftliche Rentabilität sorgfältig geprüft werden.
Im Bereich der Klimatisierung kann die zurückgewonnene Wärme theoretisch für die Raumheizung genutzt werden. Dies ist machbar, insbesondere im Winter, wenn ein großer Teil oder sogar die gesamte Wärme genutzt werden könnte. Allerdings gibt es zwei wichtige Voraussetzungen hinsichtlich der Systemgröße: 1. Die installierte Leistung muss ausreichend groß sein, und 2. Die für den Austausch verfügbare Wärmemenge muss erheblich sein. Hinsichtlich der Anforderungen an die Prozesstemperatur: Der Kühlwasseraustausch muss den Temperaturanforderungen des Spritzgießprozesses entsprechen.
Dennoch gibt es einen erheblichen Nachteil. Der Zeitraum, in dem das industrielle Kühlwassersystem seinen höchsten Kühlbedarf hat, fällt genau mit dem Zeitraum zusammen, in dem auch die Klimaanlage ihren höchsten Kühlbedarf hat. Die Nutzung der Systeme im Verbund während dieser Spitzenzeiten würde die erforderliche installierte Leistung sowohl der Kühlanlagen (Kältemaschinen) als auch der Kühlaggregate erhöhen. Daher muss der Wert einer solchen Integration kritisch bewertet werden.
Zweitens stellt die Nutzung der Wärme für die Beheizung von Klimaanlagen ein neues Problem dar. Das industrielle Kühlwassersystem ist ein System mit konstanter Temperatur. Wenn die Temperatur den Sollwert erreicht, muss der Wärmeaustausch mit dem Wärmepumpensystem der Klimaanlage unterbrochen werden. Dies führt in der Praxis häufig zu Situationen, in denen der Wärmepumpe keine Wärme zur Rückgewinnung zur Verfügung steht. Daher kann bei der Auswahl von Klimageräten die elektrische Heizleistung der Zusatzheizfunktion in den Gebläsekonvektoren keinesfalls reduziert werden. Bei Systemen, bei denen die rückgewinnbare Gesamtwärme begrenzt ist, ist der Nutzungsgrad der rückgewonnenen Wärme gering und die wirtschaftliche Rendite vernachlässigbar.
Drittens werden durch die Integration der Klimageräte in dieses Wärmerückgewinnungssystem die Investitionen in die Kerngeräte nicht verringert. Alle erforderlichen Geräte (Kältemaschinen für die Kühlung, Wärmepumpen für die Heizung) müssen weiterhin installiert werden. Es wird empfohlen, dass die Kunden die Notwendigkeit des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwassersystem und der Klimaanlage auf der Grundlage ihrer tatsächlichen Betriebsanforderungen und der aktuellen Situation beurteilen.