Wärme- und Dampfverteilung

Die lange Tradition der Nutzung von Dampf für energieintensive Prozesse liegt in den technischen Vorteilen begründet:

• Dampf strömt von alleine. Zusätzlicher technischer Aufwand für Pumpen ist nicht erforderlich.
• Dampf enthält große Mengen Energie, so dass bereits kleine Rohrdurchmesser in der Regel ausreichen.
• Dampf lässt sich einfach regeln und besitzt eine „Selbstregelfähigkeit“: Die größte Menge Dampf kondensiert an der kältesten Stelle, so dass z.B. Wärmetauscherflächen weitgehend gleichmäßig erwärmt werden.

Diese Eigenschaften bringen den Nachteil mit sich, dass auch an kalten, unzureichend oder nicht isolierten Dampf- und Kondensatleitungen Dampf kondensiert. Neben hoher Rohrtemperatur (Verbrennungsgefahr für Mitarbeiter) gehen erhebliche Mengen Energie verloren.

Die in Dampfleitungen eingebauten Kontensatableiter haben den Zweck entstehendes Kondensat aus Dampfleitungen, Wärmetauschern und Maschinen zu entfernen und Dampf zurückzuhalten. Es gibt unterschiedliche Wirkprinzipien, woraus unterschiedliche Bauarten resultieren (weitere Informationen erhalten Sie direkt bei den Herstellern).

Dieses Kondensat stört nicht nur in der Dampfleitung:

• Dampf darf erheblich schneller (bis 30 m/s) als Kondensat (max. 3 m/s) strömen. Werden jedoch Tröpfchen mitgerissen, wirken diese wie Sand an den Rohrwandungen (erhöhter Verschleiß) oder zerstören beim Auftreffen auf Bögen und Armaturen diese Bauteile.
• Weitere (schlagartige) Kondensation von Dampf kann zu schlagenden Geräuschen und Belastungen der Rohrleitungen führen, starkes Schwingen erhöht die mechanische Belastung der Dampfleitungen.
• Ein hoher Kondensatanteil im Dampf reduziert die im Dampf enthaltene Wärmemenge und Aufheizvorgänge dauern länger.
• "Spucken" des Bügeleisens bzw. des Finishers mit der möglichen Folge von Wasserflecken auf dem Textil sind unerwünscht. Erfahrene Mitarbeiter betätigen bei Betriebsbeginn und nach Pausen das Dampfventil, um Kondensat aus dem Leitungssystem zu entfernen. Das kostet Zeit, Energie und damit Geld.
• Der Zusatzwasserbedarf (Nachspeisung Speisewasser) für die Dampferzeugung erhöht sich (Kosten, Salz- und Härtebildnereintrag, Energie für Entgasung, Chemikalien für die Wasseraufbereitung)

Ein grundsätzliches Risiko von erhöhtem Kondensatgehalt im Dampf besteht bei Schnelldampferzeugern, weil hier größere Mengen Wassertröpfchen mitgerissen werden können.

Eine Abhilfe ist einfach:

• Dampfleitung mit leichtem Gefälle (ca. 0,5 - 1 %) in Strömungsrichtung montieren
• Eine ungedämmte Dampfleitung hat einen spezifischen Wärmeverlust von ca. 125 W/m (DN15) bis ca. 750 W/m (DN 100). Deshalb: Dampfleitung ausreichend dämmen, empfehlenswert ist eine Dämmung mit zugelassenen Dämmschalen aus Steinwolle in der Stärke der Rohrleitung.
• Zudem dient Dämmung gleichzeitig dem Schutz der Mitarbeiter vor Verbrennungen!
• Bei den Dämmungen werden regelmäßig die Anschlussschläuche (Panzerschläuche) der Dampfverbraucher vergessen: Es gibt temperaturbeständige Dämmschläuche, die für Dampf- und Kondensatleitungen zugelassen sind.
• Kondensatabscheider vorsehen bzw. nachrüsten:
  • Direkt nach einem Schnelldampferzeuger zur Trennung von Wasser und Dampf
  • Am Ende jeder Hauptdampfleitung; dort sollte ein Bogen/Rohrwinkel mit einer Länge von min. 250 mm nach unten zur Aufnahme für einen Kondensatabscheider und für eine Handentwässerung vorgesehen werden. Die Handentwässerung dient im Anfahrvorgang zur Entlüftung und zur manuellen Kondensatabfuhr für eine schnellere Betriebsfähigkeit der Dampfversorgung.
  • An jedem "Tiefpunkt" (Rohrbogen nach unten) der Dampfleitung; Bögen nach oben zum Überqueren von Hindernissen sind zu vermeiden!
  • Nach jedem Verbraucher mit ausreichend hohem Abstand zum Wärmetauscher / Dampfverbraucher, um eine rückstaufreie Wärmetauscherfläche zu gewährleisten. Bei Rückstau von Kondensat tritt „Absaufen“ des Wärmetauschers auf.

• Anschluss von Dampfverbrauchern immer rohroberseitig, um das Kondensat nicht in die Maschine einzutragen; das Kondensat soll in der Hauptleitung zum nächsten Kondensatabscheider strömen können.
• Einheitliches Leitungsmaterial verwenden; um sicherzustellen, dass Rohrwandungen und Dämmstärken im Dampfnetz gleich sind und nicht zuletzt die Erkennbarkeit für Mitarbeiter gegeben ist, sollte das Dampfnetz aus dem gleichen Materialien gebaut sein. Gleichzeitig verhindert dies Korrosion an einem unedleren Metall (z.B. Kupfer- und verzinktes Stahlrohr: Zink und Eisen werden aufgelöst).
• Insgesamt kurzes Dampfleitungsnetz, um die Oberflächen der Rohrleitungen als Wärmeverlustquelle gering zu halten. Dies kann wie folgt erreicht werden:
  • zentraler Standort des Dampferzeugers
  • dezentrale Dampferzeugung bei wenig benutzten, weit entfernten Kleinverbrauchern (z.B. Bügeltisch, Detachiertisch)
  • Ringleitung mit geringem Durchmesser
  • Einbau von Dampfabsperrventilen für Teilbereiche, die kürzere Betriebszeiten haben; dadurch wird der Wärmeverlust auf diese Zeiten begrenzt.

MERKE: Kondensatabscheider regelmäßig auf Funktion prüfen. Dies ist möglich durch Temperaturmessung direkt vor und nach dem Kondensatabscheider. Die Temperatur nach dem Kondensatabscheider muss deutlich niedriger sein als davor. Ist dies nicht der Fall, sollte schnellstmöglich (bei drucklosem, abgekühlten Dampfnetz) der Kondensatableiter geöffnet und gereinigt oder ausgetauscht werden.

Textilreinigungen mit angemieteten Betriebsräumen haben wenig Einfluss auf die Ausführung der Gebäudehülle.

Solange hohe Raumlufttemperaturen die Behaglichkeit beeinträchtigen, ist eine Dämmung warmer Rohrleitungen (z.B. Dampf, Kondensat und Warmwasser) schnellstmöglich durchzuführen. Sobald Heizbedarf besteht, der nicht durch Abwärme gedeckt werden kann, ist eine Betrachtung der Gebäudehülle empfehlenswert. Auch Vermieter von Betriebsräumen können bei eigenem Vorteil (höhere Mieteinnahmen, Werterhalt des Gebäudes) an einer Verbesserung der Gebäudeaußenwände interessiert sein.

Es gibt zahlreiche Informationsquellen zur Optimierung der Gebäudebeheizung, so dass an dieser Stelle nur die wichtigsten, grundsätzlichen Empfehlungen dargestellt werden, die besonders auf die Gegebenheiten in Textilreinigungsbetrieben eingehen.

In den meisten Textilreinigungen wird nur außerhalb der Betriebszeiten, meist auch nur bei extrem kalten Wetterlagen eine Raumheizung benötigt. Hauptgründe sind:

• Unvermeidliche Prozessabwärme aus Sprühdampf und Heizgebläse beim Finishprozess
• Wärmeverluste über die Oberflächen von Maschinen
• Wärmeverluste von Dampf-, Kondensat- und Warmwasserleitungen und deren Einbauten (Ventile, Abscheider, Schmutzfangsiebe/Filter)

Diese „heimliche“, im ungeregelten Dauerbetrieb vorliegende Heizung kostet sehr viel Geld und wird gerade im Sommerhalbjahr durch offene Türen und Fenster (Dauerlüften) reguliert.

Es ist sinnvoll, zuerst die Wärmeverluste zu minimieren und dann nach Bedarf die Betriebsräume auf ein behagliches Niveau aufzuheizen. Wegen der derzeit relativ hohen Verluste von Maschinen besteht Heizbedarf vor allem in den frühen Morgenstunden, um morgens bei Betriebsbeginn die über Nacht aufgetretenen Wärmeverluste auszugleichen.

Die bauliche Situation von Textilreinigungen ist sehr unterschiedlich. Es ist bekannt, dass die Möglichkeiten zur Optimierung der Gebäudeheizung in Betrieben in Mietobjekten und Einkaufszentren über bauliche Maßnahmen erheblich stärker eingeschränkt sind als bei einem Neubau auf der grünen Wiese. Dennoch lassen sich mit Unterstützung engagierter Fachplaner und eigener Kreativität einige Verbesserungen umsetzen.

Die ideale Heizung in Textilreinigungen besteht aus folgenden Komponenten:

• Heizflächen für Niedertemperaturnutzung (Fußbodenheizung, Wandheizflächen)
• Elektronisch geregelte Umwälzpumpen
• (vorhandener) Kühlwassertank
• Pufferspeicher für Heizungswasser
• Primäre Wärmequelle:
  • Direkte Nutzung von Kühlwasser oder
  • Wärmepumpe zur Anhebung des Temperaturniveaus auf Heiztemperatur oder
  • Abwasserwärmetauscher oder
  • Abluftwärmetauscher (Luft-/Wasser-Wärmetauscher)

• Sekundäre Wärmequelle:
  • Kondensatwärmetauscher – Auskopplung der Wärme aus Dampferzeugung oder
  • Wärmeerzeuger mit Brennstoffnutzung nach lokalen, betrieblichen Vorgaben

Der Idealfall der Heizung in Textilreinigungsbetrieben lässt sich wie folgt beschreiben:

Zur ausreichenden Temperierung der Betriebsräume wird Abwärme auf niedrigem Temperaturniveau verwendet. Es bieten sich dazu Abwärmequellen mit einer Temperatur von ca. 30 - 40 °C an, die ihre Wärme direkt an eine Flächenheizung abgeben. Die Abwärmequellen können sowohl der Kühlkreis einer Reinigungsmaschine, das Abwasser aus Waschprozessen oder die Abluft von Trocknern und Mangeln sein. Bei zu niedrigem Temperaturniveau kann durch eine Wärmepumpe und ggf. mit einem Speicher für Heizungswasser einerseits das Temperaturniveau angehoben und andererseits der zeitliche Unterschied zwischen Wärmeerzeugung und Wärmebedarf ausgeglichen werden. Die aktive Kühlung des Kühlwassertanks mittels Wärmepumpe zur Gebäudebeheizung (und Warmwasserbereitung) kann helfen, die Prozessdauer (Trocknung, Destillation) der Reinigungsmaschine zu verkürzen. Je größer der vorhandene Kühlwassertank, desto mehr Wärme kann für die Gebäudebeheizung bereitgestellt werden. Bei längeren Betriebspausen – z.B. Wochenende mit Feiertagen – wird die fehlende Energie über vorhandene Wärmeerzeuger zugeführt.

MERKE: Für einen wirtschaftlichen Betrieb einer Wärmepumpe ist ein möglichst hoher Jahresnutzungsgrad nötig. Dieser sollte größer 5 sein. Das bedeutet, dass mit 1 kWh elektrischer Energie 5 kWh Wärme erzeugt werden.

Generell gilt: Je höher die Temperatur der Abwärme (Abluft, Abwasser) und je niedriger die notwendige Temperatur bei der Nutzung (Fußbodenheizung, Warmwasserbereitung) ist, umso höhere Jahresnutzungsgrade können erreicht werden.

Zur Minimierung des elektrischen Energiebedarfs für den Wärmetransport sollten auf die Förderleistung ausgelegte, elektronisch geregelte Umwälzpumpen eingebaut werden.