DGUV Information 209-200: Absauganlagen Konzeption, Plan ... / 4.3.6.3 Bewertung von Kosten- und Energieeffizienz

Neben den Investitionskosten für den Erwerb und die Errichtung der Absauganlage spielen die Kosten für den Betrieb der Anlage eine Rolle.

Da die Wartungskosten im Allgemeinen relativ gering sind, sind vor allem die Kosten für den Energieverbrauch, speziell die Kosten für die elektrische Antriebsenergie relevant.

Der Energieverbrauch von Absauganlagen ist erheblich und macht zum Beispiel im handwerklichen Schreinerei-Betrieb ca. 30 %, in Extremfällen bis zu 50 % des Gesamtbedarfs an elektrischer Energie aus.

Da die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Absauganlagen, bedingt durch höhere gesetzliche Anforderungen, aber auch größeres Qualitäts- und Kosten-Bewusstsein auf der Betreiberseite ständig gewachsen sind und zugleich in näherer Zukunft mit steigenden Energiekosten gerechnet werden muss, wird die Bedeutung des Energiebedarfs einer Anlage wachsen.

Die wesentlichen Faktoren zur Bestimmung des Energiebedarfs und dessen Kosten sind:

• die Anforderungen an die Absauganlage,
• die Randbedingungen beim Betrieb der Anlage,
• die strömungstechnische Konstruktion und Auslegung der Absauganlage.

Der Energiebedarf einer Anlage bestimmt sich aus zwei wesentlichen Leistungskomponenten:

1. der Luftleistung, die sich als "Output" des Ventilators ergibt und
2. der Netzleistung, quasi dem "Input" des den Ventilator antreibenden Elektromotors (bzw. Umrichters).

Beide Leistungen sind durch die diversen Verluste direkt miteinander verbunden. Sie sind außerdem vom tatsächlichen Betrieb der Anlage, das heißt, der Zusammensetzung und der Häufigkeit einzelner Betriebszustände, abhängig. Zu diesen rein auf die eigentliche Absaugung konzentrierten Komponenten sind im Allgemeinen auch noch der Strombedarf von diversen "Hilfseinrichtungen", zum Beispiel Schnecken und Zellenradschleusen für die Austragung, Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen sowie von Kompressoren, zur Erzeugung benötigter "Fremdenergien" wie Druckluft zu berücksichtigen.

Die Luftleistung ergibt sich physikalisch nach der Beziehung:

PLuft = Luftleistung [Watt]

V = Volumenstrom [m³/s]

Δpges = Totaldruckerhöhung [Pa]

Die Netzleistung ergibt sich aus dem aufgenommenen Motorstrom nach der Beziehung:

PNetz = Netzleistung [Watt]

cosϕ = Phasenverschiebungswinkel

U = Netzspannung [V]

I = Stromstärke [A]

Der Vereinfachungsfaktor √3 · cosϕ · U = 0,58 gilt für eine Netzspannung von 400 Volt.

Die von beiden Leistungen "eingerahmten" Verluste determinieren den Gesamt-Wirkungsgrad.

Schon bei der Anlagen-Konstruktion können sich durch konsequentes Anwenden physikalischer Zusammenhänge (z. B. Trassierung und Dimensionierung des Leitungsnetzes) und Beschränkung der Volumenströme erhebliche Leistungseinsparungen und damit Reduktionen beim Energiebedarf ergeben.

Weitere Einsparungen können sich aus der Wahl des richtigen Ventilator-Konzepts ergeben. Grundlegende Frage ist dabei, ob der Ventilator auf der Rohluft- oder der Reinluftseite der Anlage angeordnet werden soll.

Verluste, die die erforderliche Ventilator-Leistung und damit deren elektrische Leistungsaufnahme beeinflussen, sind gegeben durch:

• Ventilator-Wirkungsgrad (Anordnung und Form des Laufrads)
• Antrieb zwischen Ventilator und Motor (Direktantrieb, Riemenantrieb)
• Motorwirkungsgrad
• Antrieb des Motors (z. B. Umrichter)

Der Gesamt-Wirkungsgrad beträgt:

Darüber hinaus spielt für die Gesamtleistungsaufnahme auch das Anlaufverhalten des Ventilators eine wesentliche Rolle, vor allem beim Anlagenbetrieb mit häufigen Einschalt-/Ausschaltvorgängen.

Als Fazit kann gezogen werden: Wesentliche Energieeinsparungen sind durch die richtige Anlagenkonzeption (Konstruktion) zu erzielen. Der Einfluss des Ventilator-Konzepts auf den Energieverbrauch hängt vom Betrieb der Anlage (abzudeckendes Luftmengenspektrum, Häufigkeit und Variationsbreite der einzelnen Betriebszustände) in der Praxis ab. Häufig hat ein Konzept mit reinluftseitiger Ventilator-Anordnung und Drehzahlregelung energetische Vorteile, das ist aber nicht grundsätzlich so! Es ist daher immer eine Untersuchung im Einzelfall erforderlich.