DE2945914C2

DE2945914C2 - Lackieranlage mit Lackspritzkabinen

Info

Publication number: DE2945914C2
Application number: DE2945914A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7000 Stuttgart Dürr; Rolf 7257 Dietzingen Gutjahr
Original assignee: Otto Duerr Anlagenbau 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Otto Duerr Anlagenbau 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1979-11-14
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE2945914A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Lackieranlage mit Lackspritzkabinen, die ständig vcn einem temperierten Frisch- oder Mischluftstrom durchströmt sind und deren mit Farbnebel angereicherte Ablüfte durch eine mit Umlaufwasser betriebene Waschvorrichtung gereinigt werden, der durch die aufgeheizte Frisch- oder Mischluft Wärr.ii zugeführt wird, wobei das Verunreinigungen enthaltende Um'aufwas ;r in einem Behälter gesammelt wird, und mi· einer Wärmepumpe zur Energierückgewinnung, wobei dir durch die Wärmepumpe rückgewonnene Energie zur Aufheizung der die Lackspritzkabinen durchströmenden Frisch- oder Mischluft dient

Es ist bekannt, daß Lackieranlagen, insbesondere solche für großflächige Werkstücke, z. B. Automobilkarosserien, einen sehr hohen Energiebedarf haben. Da für die Belüftung der Spritzkabinen nur Frisch- oder Mischluft in Frage kommt, die immer wieder auf eii.e Temperatur von ca. 24° C erwärmt werden muß, ist hier

— insbesondere in den Monaten der kälteren Jahreszeit

— der Energiebedarf am größten.

Angesichts rasch fortschreitender Verknappung der z. Z. verfügbaren Primärenergieträger, insbesondere des Erdöls, gewinnen Wärmepumpen zunehmend an Bedeutung. w

Hierbei wird umgebenden Wärmequellen, die ι η wesentlichen überall zur Verfügung stehen, z. B. der umgebenden Luft, Erdreich, Regenwasser, Schneeschmelzwasser, Hausabwässer, Wärme entzogen und für Heizzwecke nutzbar gemacht.

Von den verschiedenen bisher zur Verfügung stehenden Wärmepumpen haben sich bei der Beheizung von Gebäuden, vornehmlich von Wohnräumen, bereits Wärmepumpen bewährt, die mit einem Wasserspeicher arbeiten, der einerseits über einen Verdampfer mit den umgebenden Wärmequellen und andererseits mit dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe in Wärmetausch steht. Durch den Entzug von Wärme aus dem Wasserspeicher in den Kältemittelkreislauf steht der Wasserspeicher ständig auf einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau. Derartige Wärmepumpen-Systeme sind durch die DE-AS 26 34 233 und die DE-OS 27 15 075 bekanntgeworden.

Die vorgenannten Wärmepumpen lassen sich — wie durch die DE-OS 27 44 615 bekannt — wesentlich dadurch verbessern, daß man den Kältemittelkompressor durch Primärenergie antreibt und die Abwärme des Primärenergie-Antriebs mit dem Wasserspeicher in Wärmetausch bringt. Nach dem heutigen Stand der Technik kommen als Primärenergie-Antriebe Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, in Frage. Deren Abgase werden nicht nur durch Wärmetausch mit dem. Wasserspeicher weitgehend entgiftet, sondern sie geben auch den größten Teil ihres Wärmeinhalts in den Wasserspeicher ab. Zusätzlich wird ein Teil der Abgaswärme sowie der Kühlwasserwärme direkt in den Heizungskreislauf überführt, welche Wärmemenge durch die Wärmepumpe nicht mehr aufgebracht zu werden braucht

Aus der DE-OS 29 07 310 sind luftdurchströmte Lackspritzkabinen bekannt, deren Energiebedarf für die Klimatisierung der Zuluft durch die Verwendung einer Wärmepumpe reduziert werden soIL Im Heizbetrieb soll bei dieser bekannten Anordnung Wärme aus dem Abluftstrom auf den Verdampfer einer Wärmepumpe übertragen werden, die ihrerseits über ihren Kondensator Wärme zur Aufheizung der Zuluft abgeben soll.

Die in der DE-OS 29 07 310 beschriebenen Anordnungen zur Aufheizung der Lackspriukabinen-Zuluft haben jedoch vor allem die folgenden schwerwiegenden Nachteile:

a) Soll eine große Wärmemenge bei kleinen Temperaturdiffereni^n aus einem Luftstrom entnommen werden, so sind derart große Wärmetauschflächen mit engen Kanälen erforderlich, daß selbst bei weiter steigenden Energiepreisen ein wirtschaftlicher Einsatz kaum erreicht werden kann.

b) Die DE-OS 29 07 310 geht aus von »gefilterter Abluft«. Für die Filterung werden fast ausschließlich verschiedene Bauformen von Wäschern eingesetzt, die durch eine intensive Verwirbelung der lacknebelbeladenen Luft mu fein zerstäubten Wassertropfen die Lackpartikel an die Wassertröpfchen binden und somit aus der Luft entfernen. Auch die DE-OS 29 07 310 beschreibt eine solche Filtervorrichtung. Trotz der hohen Abscheidegrade von beispielsweise 9935% enthält die Abluft immer noch Lackteilchen wenn auch in sehr geringer Konzentration. Erfahrungsgemäß beträgt die Massenkonzentration der Lackteilchen in der Abluft mindestens 5 mg/m³, häufig ein Mehrfaches davon. Aber selbst eine noch geringere Konzentration würde bei den großen durchgesetzten Luftmengen (einige lOOOOOmVh) ausreichen, die Wärmetauscherflächen in unvertretbar kurzer Zeit völlig zu bedecken, die Wärmeübertragung zu beeinträchtigen und die Luftdurchgänge zu verstopfen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, den Primär-Energiebedarf einer Lackieranlage mit Lackspritzkabinen mit Hilfe einer Wärmepumpe wesentlich herabzusetzen, wobei es galt, die oben geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden, die auftreten, wenn die zurückzugewinnende Wärme über einen Wärmetauscher dem Abluftstrom entnommen wird.

Diese Aufgabe wird bei einer der eingangs bezeichneten Art entsprechenden Lackieranlage im wesentlichen gelöst durch eine dieselmotorbetriebene Wärmepumpe, die einen Wasserbehälter als Wasserspeicher verwen-

det, und ferner dadurch, daß der Sammelbehälter für das Urnlaufwasser der Lackspritzkabinen zugleich als Wärmespeicher für die Wärmepumpe dient.

Die Wärmepumpe soll hierbei in erster Linie zur Aufheizung der die Lackspritzkabinen durchströmenden Frisch- oder Mischluft dienen. Durch die Benutzung des Umlaufwasser-Sammelbehälters als Wärmespeicher, dem die Wärmepumpe über ihren Verdampfer Wärme entzieht, wird vorteilhaft die von der erwärmten Frischluft oder Mischluft bei der Lackauswasdiung in das Umlaufwasser eingebrachte Wärme wieder zurückgewonnen und erneut zur Aufheizung der Frisch- oder Mischluft nutzbar gemacht Gleichzeitig wird es dadurch vorteilhaft ermöglicht, einen im Vergleich zu den bisher vorgeschlagenen Abluft-Wärmetauschern sehr viel einfacheren und kompakteren Flüssig-FIüssig-Wärmetauscher einzusetzen, um die dem Verdampfer zuzuführende Wärme zu gewinnen.

Bei der zum Einsatz kommenden Wärmepumpe soll es sich vorzugsweise um eine verbrennungsmotorbetriebene Wärmepumpe handeln, weil diese sich bereits in der Praxis vielfach bewährt hat, und weil sie eine besonders hohe Primärenergie-Einsparung ermöglicht. Als Antrieb für die Wärmepumpe kommt ζ Β. ein Dieselmotor in Betracht.

Durch die Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß sich der Primärenergie-Bedarf der Lackieranlage um bis zu % des bisherigen Bedarfs herabsetzen läßt, wobei jedoch die Anlage, wie bisher, vollkommen ausreichend mit Energie versorgt wird. Die an Primärenergie eingespaite Energiemenge wird durch die Wärmepumpe insbesondere dem erfindungsgemäß gleichzeitig als Wärmespeicher dienenden Sammelbehälter für das Umlaufwasser entzogen. Die Wärmezufuhr erfolgt aus dem Frisch- oder Mischluftstrom.

Die Erfindung ist nun anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung veranschaulicht und nachstehend näher erläutert Die Zeichnung zeigt (schematisch) einen Teil der Lackieranlage.

Mit 10 ist eine Spritzkabine einer Lackieranlage bezeichnet, in der Werkstücke, insbesondere großflächige Metallteile, wie z. B. Automobilkarosserica lackiert werden.

Die Spritzkabine 10 wird, wie durch Pfeile 11, 12 angedeutet von oben her durch Frisch- oder Mischluft versorgt Die Frisch- oder Mischluft muß, einerseits zur Optimierung des Lackiervorganges, andererseits mit Rücksicht auf die in den Spritzkabinen tätigen Personen, ständig auf einer Temperatur von mindestens 24° erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt in einem Wärmetauscher 13. Da sich die der Spritzkabine 10 zugeführte frischluft in Folge des dort stattfindenden Lackiervorganges ständig mit Lacknebel anreichert, ist eine anschließende Reinigung der Spritzkabinenluft erforderlich. Dies erfolgt wie üblich, dufch eine sogenannte Naßauswaschung, die in der Zeichnung mit 14 bezeichnet ist Das verunreinigte, insbesondere mit Lackteilchen angereicherte Waschwasser wird anschließend, wie durch einen Pfeil 15 angedeutet, einem Sammelbehälter 16 zugeleitet, wo eine Reinigung des Waschwassers durch Koagulierung der darin enthaltenen Lackpartikel und Verunreinigungen stattfindet Das gereinigte Waschwasser kann anschließend wieder zur Spritzkabine 10 zurückgeleitet (Pfeil 17) werden, wo es erneut zur Auswaschung der verunreinigten Luft verwendet werden kann. Die gereinigte Spritzkabinenluft wird anschließend, wie durch einen Pfeil 18 verdeutlicht, ins Freie abgeleitet oder erneut zugeführter Frischluft beigemischt Der gereinigte Luftstrom hat beim Reinigungsvorgang einen großen Teil seines Wärmegehaltes an das im Umlauf befindliche Waschwasser (sogenanntes Umlaufwasser) abgegeben. Das im Sammelbehälter 16 befindliche Umlaufwasser hat

ι ο infolgedessen stets eine Temperatur von ca. 19°.

Der im vorstehenden beschriebenen Sammelbehälter 16 dient nun gleichzeitig als Wärmespeicher einer Wärmepumpe. Es handelt sich hierbei um eine primärenergiebetriebene Wärmepumpe, wobei vor-

zugsweise der schematisch als Kreis angedeutete und mit 19 bezeichnete Kompressor der Wärmepumpe durch einen Dieselmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe ist in der Zeichnung durch Pfeile 20 gekennzeichnet Man kann daraus entnehmen, daß das Kältemittel mittels eines Wärmetauschers 21 dem im F.'.nmelbehälter 16 befindlichen Wasser Wärme entniir.mt und hierbei verdampft (falls das Kältemittel nicht schon vorher in einem separaten Verdampfer verdampft ist). Das verdampfte Kältemittel wird nun dem Kompressor 19 zugeleitet wo es stark komprimiert wird und dabei seine Temperatur wesentlich erhöht Das verdampfte Kältemittel wird nun dem Kompressor 19 zugeleitet wo es stark komprimiert wird und dabei seine Temperatur wesentlich erhöht Das verdampfte und erhitzte komprimierte Kältemittel gelangt nun in einen weiteren Wärmetauscher 24, der sich innerhalb der Frischluft-Erwärmvorrichtung 13 befindet Hier gibt das erwärmte Kältemittel einen wesentlichen Teil seiner Wärme, einschließlich der Verdampfungswärme, an die zugeführte kalte Frischluft ab, wobei sich die Frischluft (oder Mischluft) auf die erforderliche Temperatur von ca. 24° erwärmt Gleichzeitig kühlt sich hierbei das Kältemittel entsprechend ab und kondensiert Anschließend — nach Durchströmen einer Drossel 23 und entsprechender Entspannung und Abkühlung — wird das Kältemittel — eniv.-ader unmittelbar oder über einen separaten Verdampfer (nicht gezeigt) — wieder in den Wärmetauscher 21 innerhalb des Sammelbehälters/Wärmespeichers 16 zurückgeleitet wo der beschriebene Vorgang von neuem beginnt

Infolge der beschriebenen Verwendung eines Teils des in dem Umlaufwasser enthaltenen Wärmeinhalts zur Frischluftaufheizung verringert sich die Temperatur

so des Umlaufwassers auf Werte, die um wenige Grad unterhalb der Umlaufwaschwassertemperaturen bekannter Lackieranlagen liegen. Die Temperaturverringerung des Umlaufwaschwassers bedeutet aber keinerlei Bee'n'rächtigung des Naßauswaschvorgangs. Unter Umständen können die Temperaturunterschiede des Umlaufwaschwassers in Vor- und Rücklbvii für als Koagulierung der in der Spritzkabinenluft enthaltenen Lackierpartikel sogar einen gewissen Vorteil bedeuten. Die schließlich ins Freie abgeführte Abluft weist jedenfalls einen gegenüber dem Abluftwert beim bisherigen Stand der Technik stark verringerten Temperaturwert auf. Hierdurch wird die durch die Erfindung ermöglichte optimale Energieausnutzung der in der erwärmten Frischluft enthaltenen Wärme deutlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Lackieranlage mit Lackspritzkabinen, die ständig von einem temperierten Frisch- oder Mischluftstrom durchströmt sind und deren mit Farbnebel angereicherte AblQfte durch eine mit Umlaufwasser betriebene Waschvorrichtung gereinigt werden, der durch die aufgeheizte Frisch- oder Mischluft Wärme zugeführt wird, wobei das Verunreinigungen enthaltende Umlaufwasser in einem Behälter gesammelt wird, und mit einer Wärmepumpe zur Energierückgewinnung, wobei die durch die Wärmepumpe rückgewonnene Energie zur Aufheizung der die Lackspritzkabinen durchströmenden Frisch- oder Mischluft dient, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmepumpe eine dieselmotorbetriebene Wärmepumpe (19 bis 24) mit einem Wasserbehälter (16) als Wärmespeicher verwendet wird, und daß der Sammelbehälter (16) für das Umlaufwasser der Lackspritzkabinen (10) zugleich als Wärmespeicher für die dieseknotorbetriebene Wärmepumpe dient.