Optimierung von Druckluftsystemen

Schutzrechtsanmeldungen 202022101073.0 und 202022101072.2
(K. Morgenbesser, T. Neukamm):

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluftsystem, insbesondere für die Druckluftversorgung von mindestens einem Verbraucher mit schwankendem Bedarf.

Druckluftsysteme bestehen in üblicher Weise aus mehreren Fixkompressoren, die bedarfsabhängig über eine sequenzielle Druckbandsteuerung zu- oder weggeschaltet werden können. Eine solche Druckbandsteuerung bedingt eine permanente Überverdichtung, wodurch im Betrieb ein nennenswerter Energieverlust entsteht. Abhängig von der Anzahl der in dem jeweiligen Druckluftsystem integrierten Kompressoren sind Druckbänder zwischen etwa 1,0 bis 2,5 bar üblich. Jedes bar Überverdichtung hat einen um etwa 6-7% höheren Energieverbrauch zur Folge.

Zudem treten in Druckluftsystemen zum Teil erhebliche Leckagen auf, die durch eine Überverdichtung weiter erhöht werden. Pro bar Druckerhöhung erhöht sich die Leckagemenge um etwa 14%.

Weiterhin werden Bedarfsschwankungen üblicherweise durch Zu- und Wegschalten von Druckluftkompressoren ausgeglichen. Jeder Zu- und Wegschaltvorgang von Druckluftkompressoren verursacht Temperaturveränderungen mit entsprechender Materialausdehnung und entsprechendem Verschleiß. Darüber hinaus verursacht jeder Zu- und Wegschaltvorgang einen zusätzlichen Luftverlust (Zu- und Wegschaltverlust). Nur Kompressoren mit geringer Antriebsleistung dürfen beliebig oft zu- und wieder weggeschaltet werden. Kompressoren in der mittleren Leistungsklasse werden nicht direkt abgeschaltet, sondern davor im Leerlauf betrieben. Ein solcher Leerlauf geht einher mit etwa 30% Leistungsbedarf ohne Luftförderung. Die Häufigkeit und Dauer der zulässigen Schaltvorgänge richten sich nach den Vorgaben der jeweiligen Hersteller für die Motoren der Druckluftkompressoren sowie des jeweiligen Stromnetzbetreibers.

Ein energieeffizienter Betrieb verlangt schließlich nach einer verhältnismäßig großen Anzahl von Druckluftkompressoren mit unterschiedlichen Leistungsklassen.

Je nach Betriebssituation werden einzelne Druckluftkompressoren stillstehen oder im Leerlauf betrieben. Es entsteht ein insgesamt hoher Betriebsmittelaufwand.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Druckluftsystem anzugeben, das einen Betrieb mit erhöhter Effizienz und Stabilität bei gleichzeitig verbesserter Wirtschaftlichkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.

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(Anmeldetext noch nicht veröffentlicht)