Es zieht! Kalte Luft in Produktionsprozessen beherrschen

• Autor: Rolf Multhauf, Thermoscreens GmbH, Köln

(3.3.2008) In Produktionshallen steht der Komfortaspekt nicht unmittelbar im Vordergrund. Vielmehr ist der Fertigungsprozess wichtig und die Einhaltung definierter Abläufe und Qualitätskriterien. Allerdings können die durch Zugluft entstehenden Folgen den Produktionsprozess vielfältig beeinflussen und durcheinander bringen. Von krankheitsbedingten Ausfällen bis hin zu Produktionsproblemen durch nicht konstante Temperaturen in der Fertigung reichen die Möglichkeiten. Die Möglichkeiten von Luftschleieranlagen sind durch ihren Einsatz an Toren und Türen bekannt - es gibt allerdings weit mehr Anwendungsgebiete im industriellen Verarbeitungsprozess. Mit viel Erfahrung, Know How und nicht zuletzt Kreativität lassen sich relativ viele Probleme mit Zugerscheinungen und Luftströmungen im industriellen Prozess lösen.

Thermografie macht Luft "sichtbar" und zeigt die Temperaturverteilungen an offenen Toren, Dächern und Maschinen.

Warum "zieht" es eigentlich? Industriehallen sind, lufttechnisch gesehen, sehr komplexe und dynamische Umgebungen.

• Hohe Hallen,
• undichte Dächer oder geöffnete Dachhauben,
• Maschinen mit hohem Wärmeanfall,
• miteinander verbundene Hallen unterschiedlicher Höhe und
• Luftströmungen durch Wind verursacht,

... sind nur ein Ausschnitt der in der Praxis vorkommenden Möglichkeiten, warum die Luft durch die Hallen strömt. Die Luftmengen, die insbesondere über die "Dachflächen" der Hallen nach draußen strömen, ergänzt um die Luft der Absauganlagen können in der Praxis enorme Werte von 100.000m³/h und mehr erreichen. Diese "Fehlmengen" müssen ausgeglichen werden, in aller Regel reichen die Zuluftanlagen dafür nicht aus. Daher sind die Türen und Tore in der Fassade, der "Ort des geringsten Widerstandes", über den die Luft "nachgezogen" wird. Die Folge sind mächtige Querströmungen in den Hallen und "Sturm" in den Toröffnungen.

Luft sucht sich immer den geringsten Widerstand

Verfolgt man den Weg der Luft vom Tor, in die Halle, bis wieder hinaus über das Dach, zeigt sich, dass die Luft sich immer den Weg des geringsten Widerstandes sucht. Ein offenes Tor setzt der Luft beim Eintreten in die Halle keinen Widerstand entgegen. Je höher die Luftverluste der Halle desto größere Luftmengen "zwängen" sich durch das Tor in das Innere der Halle. Je kleiner dabei der Torquerschnitt, desto höher die Luftgeschwindigkeiten in der Toröffnung.

Die Luft "schießt" mit hoher Geschwindigkeit in die Halle hinein und fächert dann auf. Kalte Luft ist "schwerer" als warme Luft und breitet sich daher in Bodennähe aus. Es bildet sich ein "Kältesee" in der Halle. An warmen Maschinen und durch die Vermischung mit warmer Raumluft erwärmt sich die Luft und steigt unter das Dach der Halle, wo sie durch Undichtigkeiten (Fugen, Ritze, offene Dachhauben,...) wieder entweicht.

Die Physik kann man nicht ändern, aber?

Man kann den Weg der Luftströmung mittels geeigneter Messtechnik gut nachvollziehen und sich darüber ein Bild der individuellen Situation machen. Dazu haben Unternehmen wie Thermoscreens die nötigen Instrumente und die Erfahrung aus vielen unterschiedlichen Situationen sammeln können. Die Aufgabe ist es, individuell eine Lösung für die vorhandenen Probleme zu entwerfen. Reicht es in einem Fall, eine Torluftschleieranlage an den Toren zu installieren und die Hallenlüftung neu einzustellen, so kann es in einem anderen Fall notwendig sein, die Gesamtplanung der Halle zu überdenken.

Entscheidend bei der Betrachtung von Strömungsproblemen in der Halle sind die individuellen Auswirkungen, die es lokal an Arbeitsplätzen und Maschinen zu vermeiden gilt. So kann es beispielsweise unmöglich sein, an einem Tor die eintretende Luft zu stoppen, da die Luftgeschwindigkeiten viel zu hoch sind und so jegliche Maßnahmen ohne Wirkung bleiben würden. In solchen Fällen können beispielsweise Arbeitsplatzluftschleier eine Lösung darstellen. Diese Luftschleieranlagen werden in der Nähe von Arbeitsplätzen eingesetzt, um die querströmende Luft zu stoppen bzw. zu erwärmen. Zumal sich die Luft nach den Toren entspannt und an Geschwindigkeit verliert. In den breiten Hallen sind die verbleibenden Luftgeschwindigkeiten wesentlich geringer und dadurch einfacher zu konditionieren:

Luft kommt mit hoher Geschwindigkeit durch das Tor, entspannt sich und lässt sich tiefer im Raum gut konditionieren.

Vielfach sind es die kleinen Veränderungen, die nachhaltige Wirkungen zeigen und die leicht umgesetzt werden können.

Komplexe Probleme auch im eigentlichen Produktionsprozess

Für den Menschen ist Zug eine unangenehme Erscheinung, die letztendlich auch krank machen kann. Im Fertigungsprozess können Temperaturunterschiede oder Luftströmungen großen Schaden anrichten. In vielen temperatursensiblen Prozessen geht es darum, die Innentemperatur der Prozesse möglichst konstant zu halten. Auch hier können Luftschleieranlagen, richtig eingesetzt und eingestellt, einen wertvollen Beitrag leisten. Mitunter sind dazu Tests nötig um die individuelle Situation zu analysieren und eine geeignete Lösung zu entwerfen. Thermoscreens begleitet die Kunden bereits im Vorfeld, beim Entwurf der Maschinen und Anlagen, und berät hinsichtlich der Möglichkeiten, aber auch der Grenzen von Luftschleieranlagen. Dazu können auch CFD (Computer Fluid Dynamics) durchgeführt werden, in denen die individuellen Situationen der Kunden nachgebildet werden und die theoretischen Strömungen simuliert werden können.

Variable Lösungen für die Vielzahl von Möglichkeiten im industriellen Prozess. Thermoscreens ist mit 15.000 produzierten Anlagen pro Jahr einer der weltweit größten Hersteller von Luftschleieranlagen. Als Partner der Industrie, aber auch der Hersteller von Maschinen und Anlagen, besitzt das Unternehmen viel Erfahrung mit industriellen Prozessen und den Problemen die durch Luftströmungen in Hallen verursacht werden. Individuelle Beratung und vor-Ort-Analyse sind für die Erarbeitung zugeschnittener Lösungen unerlässlich. Die Produktpalette ist auf eine Vielzahl möglicher industrieller Einsatzfälle zugeschnitten und bietet ausgereifte Technologien.