EP4627271A1 - Behandlungsanlage zum behandeln von werkstücken und verfahren zum behandeln von werkstücken - Google Patents

Behandlungsanlage zum behandeln von werkstücken und verfahren zum behandeln von werkstücken

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EP4627271A1
EP4627271A1 EP23828960.7A EP23828960A EP4627271A1 EP 4627271 A1 EP4627271 A1 EP 4627271A1 EP 23828960 A EP23828960 A EP 23828960A EP 4627271 A1 EP4627271 A1 EP 4627271A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
gas
heat transfer
heat
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23828960.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver IGLAUER-ANGRIK
David Carl
Kevin Woll
Dietmar Wieland
Gerhard Steurer
Jens Goetze
Adrian Bamler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying goods
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • each recirculation and fresh air module is usually equipped with its own heating register.
  • Direct heating converts electrical energy into thermal energy or heat by allowing the electrical current to flow through a resistive heating coil, a heating wire or similar.
  • the thermal energy is transferred directly to the gas flow to be tempered, such as the circulating air flow or the fresh air flow, via heat conductors such as heating fins.
  • the dryer exhaust air is cleaned independently of the dryer heating. Thermal processes are usually used to clean the solvent-containing and odorous exhaust air.
  • Another disadvantage is that the total connected load of the individual electrical heating sources or heating registers is usually higher (by approx. 10%) than in the case of a central solution with only a single heating source.
  • the treatment system comprises a treatment room which comprises several treatment room sections, each of which is assigned to one of several separate circulating air modules of the treatment system.
  • the treatment system also comprises a heating system which comprises a self-contained heating gas duct, wherein several circulating air modules are coupled to the heating gas duct, in particular for heating the gas guided through the treatment room sections.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a treatment plant which enables sustainable operation.
  • the treatment plant is in particular a drying plant for drying vehicle bodies.
  • the treatment system comprises the following: at least one treatment room, which comprises one or more treatment room sections, wherein the at least one treatment room and/or the one or more treatment room sections are each assigned to one of several separate recirculation modules, and wherein each recirculation module is arranged to guide a separate, circulating gas flow; and a heat transfer system for indirectly heating the gas flows, which comprises a heating device, wherein it can optionally be provided that a) at least one recirculation module has a heat exchanger, by means of which the respective recirculation module is coupled to the heat transfer system; and/or b) several recirculation modules are integrated into one or more heating circuits, in particular heating gas circuits, which are coupled to the heat transfer system via a central heat exchanger.
  • one or more heating gas circuits can be coupled to the central heat exchanger, into each of which one or more recirculation modules can be integrated.
  • the heat transfer system comprises: a closed heat transfer circuit which has at least one flow line and at least one return line and in which a heat transfer medium, in particular a liquid heat transfer medium, circulates.
  • the heating circuit carries a heating gas or another heat transfer medium to which heat energy from the heat transfer system has been transferred.
  • this is mixed directly into the gas streams circulating in the recirculation modules, whereas in the case of another heat transfer medium
  • the heating device is preferably installed centrally (e.g. in a non-explosive location) and the heat is supplied to individual consumers, such as recirculation and/or fresh gas modules, via a branched pipe network using the heat transfer medium or the heating gas.
  • the heat transfer medium can be solid, liquid or gaseous.
  • the aim is to keep the thermal oil temperature as low as possible in order to avoid the formation of low-boiling components (decomposition of the hydrocarbon chains into smaller fragments).
  • decomposition results in a reduction in the flash point and increases the risk of the formation of an ignitable mixture on the one hand and the tendency to cavitation on the other, which can lead to increased wear on system components (e.g. pumps). If you avoid reaching the so-called film temperature of the thermal oil, you will promote or at least maintain the longevity of the oil.
  • thermal oil also has a higher specific heat capacity and a higher density, which means that the pipe cross-sections of the heat transfer circuit can be significantly reduced compared to hot air ducts. Significantly smaller pipe cross-sections also mean significantly lower surface heat losses. Integration into existing systems is therefore easier.
  • the central installation of the heating device has the advantage, particularly compared to the decentralized heating mentioned above, that a heat source can be easily replaced or several different heat sources can be kept in parallel. This option is particularly advantageous in times of the energy transition, as many operators cannot yet foresee which form of energy will be the energy of the future for their location.
  • the central installation enables the heating device to be easily and gradually expanded.
  • the advantage is that smaller cable cross-sections and lower cable losses can be achieved compared to low voltage. Savings can also be made if the center station cannot be set up in the immediate vicinity of the heating device and thus the lower costs for the cabling and the transformer center station more than compensate for the remaining costs (e.g. additional costs on the heater side).
  • the transformation effort is reduced or the transformer center station can be saved if the electrical heating register can be operated directly at the medium voltage level of the system network. Compared to low voltage, however, A more complex medium-voltage technology on the heater side with the corresponding costs is required.
  • the gas-fired boiler is preferably used so that in the event of an increased power requirement when heating the cold treatment plant compared to the required production or operating output, an unnecessary electrical power installation can be dispensed with by providing the difference in power compared to the electrically provided operating power with a gas-fired boiler.
  • concentrating solar thermal energy can be used as additional solar thermal heating for system heating in sunny locations with a high direct solar share.
  • Fresnel collectors installed on the roof of the treatment plant can be integrated into the thermal oil circuit either directly or by means of a heat exchanger.
  • the first approach of direct integration would have the advantage that the thermal oil circuit already provided could be used for solar thermal energy.
  • the heating device can be operated using pure hydrogen heating or in a hybrid mode.
  • the installed electrical power is preferably reduced by a hydrogen-assisted heating operation of the treatment plant,
  • the demand for hydrogen can be covered with a hydrogen tank.
  • Hydrogen heating offers the possibility of a CC>2-neutral operation of the system.
  • the pipes are welded and are therefore permanently technically tight.
  • a certain number of weld seams are regularly X-rayed and all threaded and flange connections must be checked regularly. It is advisable to implement hydrogen detection using one or more sensors and connect these to a gas warning system, which means that, for example, solenoid valves can switch off or block corresponding areas or sections in the event of an alarm.
  • Outdoor installation is made possible by the fact that the thermal energy generated by the hydrogen-powered boiler or the hydrogen-powered central heating unit is transferred to the heating gas circuit via the heat carrier circuit and the central heat exchanger, whereby the central heat exchanger is preferably arranged within the building or hall of the treatment plant.
  • the aforementioned heating gas circuit with a gaseous heat transfer medium is then suitable for heat distribution in the treatment plant area, whereby the heat supply to the recirculation modules is achieved by adding the heating gas.
  • no heat exchangers are required in the recirculation modules, instead so-called mixing flaps are required to control and/or regulate the supplied heating gas volume flow.
  • the return of the heating gas circuit to the central heat exchanger can also be designed as a simple return channel; preferably within the treatment room or the dryer tunnel ("triangular channel" in the rear wall-ceiling area), which means that there are almost no surface heat losses.
  • the central heat exchanger is preferably located close to the treatment plant. This reduces the risk of the plant being contaminated with thermal oil and, as a result, significantly reduces the fire load. In other words, locating the central heat exchanger at the treatment plant means that fewer pipes need to be provided or shorter pipes can be laid, which reduces the total circulating volume of thermal oil and, in the event of an accident, also reduces the fire load.
  • the heating device can already provide two or more different heat sources, so that depending on the
  • the aim is to achieve the lowest possible exhaust gas temperature, which is achieved, among other things, by a heat exchanger downstream of the exhaust gas purification device, which further cools down the exhaust gas discharged from the treatment plant in order to utilize the calorific value effect.
  • the boilers preferably require a minimum exhaust gas temperature in order to avoid condensation phenomena.
  • the heating gas circuit comprises the following: at least one electrical heating device for heating the heating gas, at least one mixing device which is arranged downstream of the at least one electrical heating device, and at least one heat storage unit for storing and releasing heat, wherein the at least one heat storage unit is fluidly connected to the at least one mixing device.
  • the intermediate buffering of the heat in the at least one heat storage unit of the heating gas circuit is preferably carried out by storing the heat during the weekend or during production breaks.
  • the stored heat can thus be accessed in parallel with the heat provided or generated by the electric heating device when the treatment plant has to be heated up to operating temperature or when more heat is required during production peaks.
  • heat storage units form a heat storage unit, wherein it is advantageous if the heat storage units can be individually charged or discharged with heat.
  • the mixing device is designed such that heating gas heated in the electric heating device can be fed to the heat exchanger, or to the at least one heat storage unit for storing at least a portion of the heat contained in the heating gas, or to the heat exchanger with the addition of at least a portion of the heat stored in the at least one heat storage unit.
  • the mixing device advantageously has at least three switching positions, via which the heating gas flow can preferably be directed.
  • the heat generated from electrical energy in the at least one heating device is stored in the at least one heat storage unit at times when electricity prices are low and, conversely, stored when electricity prices are high. It is therefore advantageous if the control variable in this context is the electricity price. By storing heat generated from electrical energy, it would also be possible to react to a power shortage or a power outage.
  • the heat exchanger is preferably a gas-liquid heat exchanger, wherein to protect against the entrainment of liquid or heat transfer medium from the heat transfer circuit into the heating gas circuit, the heat exchanger preferably has a double wall and a liquid detection device between the inner and outer tubes.
  • the heat transfer system comprises a pump device with at least one pump for conveying the heat transfer medium through the heat transfer circuit and at least part of the heating device.
  • the at least one pump can be a circulation pump, for example. It is also conceivable that two or more pumps are operated in parallel.
  • the treatment plant comprises an exhaust gas purification device, in particular an electrically thermal exhaust gas purification device, for cleaning exhaust air, which can be fed from the treatment room to the exhaust gas purification device via an exhaust gas duct, wherein the exhaust gas purification device leads clean gas obtained by cleaning out of the treatment plant via a clean gas duct.
  • an exhaust gas purification device in particular an electrically thermal exhaust gas purification device, for cleaning exhaust air, which can be fed from the treatment room to the exhaust gas purification device via an exhaust gas duct, wherein the exhaust gas purification device leads clean gas obtained by cleaning out of the treatment plant via a clean gas duct.
  • an electrical thermal exhaust gas purification device is preferably an exhaust gas purification device which also uses electrical energy from renewable energy sources.
  • catalytic afterburning is known as an exhaust gas purification process. This process is also known as catalytic oxidation and is preferably used to reduce hydrocarbon emissions.
  • the advantage over thermal afterburning is the lower reaction temperature. A reaction temperature of around 790 °C is required so that the exhaust air is sufficiently cleaned, although this temperature is essentially independent of whether an RTO or thermal afterburning is used.
  • certain ingredients in the paint can act as catalyst poisons and clog the catalyst. The maintenance requirements of the system and the risk of failure can therefore be high.
  • a thermal process is therefore preferable for cleaning the solvent-containing and odorous exhaust air.
  • a thermal process enables autothermal operation using the heat energy released by the oxidation of solvents.
  • a low clean gas temperature level is obtained following the post-combustion and the clean gas enthalpy can be used to preheat the fresh gas supplied to the system.
  • the low Clean gas temperature is basically due to the design or construction of the exhaust air purification device and is therefore essentially not a characteristic of the actual solvent combustion.
  • an electrical and thus flameless operated, regenerative-thermal single-bed exhaust air purification device which achieves a high energy efficiency, is preferred for the exhaust air purification device.
  • the flow through the electrically heated bed is controlled and/or regulated using disk valves and switched cyclically.
  • the core is preheated; a chemical reaction takes place without the addition of combustion gas, but with the addition of electrical energy.
  • the gas then cools down on the other half of the bed.
  • the already preheated fresh gas flow only needs to be brought to the final or target temperature of the inlet or outlet lock of the treatment room, for example with the help of another downstream heat exchanger such as a thermal oil-gas heat exchanger, which is coupled to the heat transfer medium circuit.
  • another downstream heat exchanger such as a thermal oil-gas heat exchanger, which is coupled to the heat transfer medium circuit.
  • a fan for conveying the exhaust air is arranged in the exhaust gas duct.
  • the one or more heating circuits each comprise at least one heating flow and at least one heating return, and wherein heating gas can be fed into the at least one treatment chamber and can be fed out of the at least one treatment chamber by means of the heating circuit.
  • the heating circuit either supplies heating gas directly into the treatment room or is used to heat the gas flow fed into the recirculation modules using a heat transfer medium, such as thermal oil.
  • the thermal energy generated by the heating device is primarily provided by a hydrogen-based boiler or a hydrogen-based heating unit,
  • the heat transfer system is designed as a compact device in which at least the heating device, the central heat exchanger and the heat transfer circuit are integrated.
  • the pump device can also be integrated into the compact device.
  • the heat source of the heating device is or comprises an electrical heating register, in particular an AC medium-voltage heating register.
  • an AC medium voltage (1 to 35 kV)
  • a liquid heat transfer medium must flow around the heating element to ensure that heat is dissipated at elevated temperatures and to avoid temperature hotspots. The same applies to other voltage ranges.
  • the heat transfer circuit and the heating gas circuit are coupled to one another via the central heat exchanger for heat transfer.
  • the treatment chamber has an inlet lock and/or an outlet lock, and wherein fresh gas can be supplied to the inlet lock and/or the outlet lock via a fresh gas supply.
  • a fresh gas silhouette By supplying fresh gas into the locks, a fresh gas silhouette can be formed there, by means of which the atmosphere of the treatment room can be separated from the ambient atmosphere.
  • At least one fresh gas module is arranged in the fresh gas supply, by means of which the supplied fresh gas can be tempered, in particular heated.
  • Heating of the fresh gas is necessary to prevent condensation in the area of the locks, which could otherwise impair the workpiece treatment in the treatment room.
  • a first fresh gas module is arranged in the fresh gas supply, by means of which at least part of the thermal energy of the clean gas can be transferred to the fresh gas, and that a second fresh gas module is arranged downstream of the first fresh gas module, by means of which the fresh gas can be heated to a target temperature.
  • the second fresh gas module comprises an electric heating register and/or is coupled to the heat transfer medium circuit. Since treatment plants such as drying plants for vehicle bodies are usually equipped with an exhaust air cleaning device, it is advantageous to use the waste heat from the cleaning process by using the cleaned, hot clean gas enthalpy stream with the help of a heat exchanger to preheat the fresh gas or fresh air.
  • the fresh air flow is already preheated and only needs to be brought to the final or target temperature for the inlet and/or outlet lock in a second step or stage.
  • waste heat or the thermal energy contained in the cleaned clean gas is particularly suitable if the drying plant and the exhaust air purification device are not installed too far apart from each other.
  • the drying system and the exhaust air purification device are installed too far apart from each other (for example, if the exhaust air purification system is outside the building and/or on a different system level), then preheating the fresh gas is not economically viable.
  • the only preheating or heating stage used is a fresh gas module with a heat exchanger that is coupled to the heat transfer medium circuit, or an electric heating register contained in the fresh gas module to heat the fresh gas.
  • each recirculation module is assigned at least one control and/or regulating device, in particular a 3-way control valve, for controlling and/or regulating the temperature of the gas flows guided by the recirculation modules, wherein the control and/or regulating devices are preferably arranged in the flow of the heat transfer medium circuit and/or in the heating gas flow of the heating gas circuit.
  • the control and/or regulating device thus supplies the recirculation modules and, if applicable, the affected fresh gas module with the required amount of thermal oil or - in the case of a central heat exchanger - the recirculation modules with the required amount of heating gas, whereby the controlled variable is the recirculation air temperature in the treatment room or the treatment room sections.
  • the heat exchanger of each treatment room section or each zone is designed according to the greater heating output in the operating or heating case.
  • the control and/or regulating devices or control groups can now distribute the central, relatively constant electrical heating output of the heating device to the treatment room sections depending on the operating mode, whereby it must be taken into account that the necessary heating output in the operating and heating cases differ considerably from one another.
  • each treatment chamber section is also assigned at least one control and/or regulating device, by means of which the respective volume flow of the heating gas returned to the central heat exchanger can be controlled and/or regulated.
  • the process is used to treat workpieces, in particular to dry vehicle bodies.
  • the procedure includes the following steps:
  • the heating device has i) at least one exchangeable heat source; and/or ii) at least two different heat sources for parallel and/or alternating heating of the heat transfer medium.
  • the method preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the air recirculation system.
  • the air recirculation system preferably also has one or more of the features and/or advantages described in connection with the method.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a
  • a first embodiment of a treatment system designated as a whole by 100, shown in Fig. 1 is used for the treatment of workpieces (not shown).
  • each treatment room section 105 is assigned a recirculation module 106.
  • the treatment room 104 further comprises an inlet lock 108 and an outlet lock 110, which are each supplied with fresh gas 114, in particular fresh air, via a fresh gas supply 112 in order to form a fresh gas silhouette.
  • a first fresh gas module 116 and a second fresh gas module 118 are arranged upstream of the fresh gas supply 112, each of which has a heat exchanger 117.
  • the first and second fresh gas modules 116, 118 can preheat the sucked-in or supplied fresh gas 114 in two stages, in particular to avoid condensation in the inlet and outlet locks 108, 110.
  • the treatment plant further comprises a heat transfer system 120, which has a closed heat transfer circuit 122, a heating device 124 and a pump device 126.
  • the heat transfer medium circuit 122 which has a flow line 128 and a return line 130, preferably carries a liquid heat transfer medium such as a thermal oil, water or an ionic liquid in a circuit.
  • a thermal oil is preferably used as the heat transfer medium, ideally with a flow temperature of 250 °C and a return temperature of 230 °C.
  • the heating device 124 further comprises an expansion tank (not shown) which is connected to the one or more heat sources 132 via a non-closable expansion line (not shown), whereby the heat transfer medium can expand.
  • a nitrogen blanket ensures the required pressure equalization and a closure against an oxygen supply, which in the case of thermal oil as a heat transfer medium prevents oxidation of the thermal oil.
  • the heating device 124 also preferably comprises a control and/or regulating group (not shown), by means of which the circulation in the heat transfer medium circuit 122 can be controlled and/or regulated.
  • the heat transfer medium heated in the heating device 124 is led via the flow line 128 of the heat transfer circuit 122 to the recirculation modules 106 and the second fresh gas module 118.
  • Each recirculation module 106 has a heat exchanger 144, in particular an oil-air heat exchanger, and a circulating fan 146, in particular a fan, wherein by means of the circulating fan 146 a gas flow is guided through the associated treatment chamber section 105 in a circuit.
  • a heat exchanger 144 in particular an oil-air heat exchanger
  • a circulating fan 146 in particular a fan
  • the heat transfer medium cooled by heat transfer is returned from the recirculation modules 106 or the second fresh gas module 118 via the return line 130 of the heat transfer medium circuit 122 to the heating device 124 in order to be heated up again there.
  • Each recirculation module 106 and the second fresh gas module 118 are each assigned a control and/or regulating device 148, in particular a 3-way control valve, which is arranged upstream of the respective recirculation module 106 or the second fresh gas module 118 in the flow line 128 of the heat transfer medium circuit 122.
  • a control and/or regulating device 148 in particular a 3-way control valve, which is arranged upstream of the respective recirculation module 106 or the second fresh gas module 118 in the flow line 128 of the heat transfer medium circuit 122.
  • a clean gas 154 is discharged from the exhaust air purification device 150 as cleaned exhaust air via a clean gas duct 155.
  • the clean gas duct passes through the heat exchanger 117 of the first fresh gas module 116 and transfers at least part of the thermal energy contained in the clean gas in the heat exchanger 117 of the first fresh gas module 116 to the fresh gas 114 supplied to the treatment system 100.
  • the cooled clean gas 154 is finally discharged from the treatment plant 100 via the roof.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere eine Trocknungsanlage (102) zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien, umfassend: mindestens einen Behandlungsraum (104), welcher einen oder mehrere Behandlungsraumabschnitte (105) umfasst, wobei der mindestens eine Behandlungsraum (104) und/oder der eine oder die mehreren Behandlungsraumabschnitte (105) jeweils einem von mehreren separaten Umluftmodulen (106) zugeordnet sind, und wobei jedes Umluftmodul (106) angeordnet ist, um einen separaten, kreisläufigen Gasstrom zu führen; und eine Wärmeträgeranlage (120) zum indirekten Heizen der Gasströme, welche eine Heizvorrichtung (124) umfasst, wobei a) mindestens ein Umluftmodul (106) einen Wärmeübertrager (144) aufweist, mittels welchem das jeweilige Umluftmodul (106) mit der Wärmeträgeranlage (120) gekoppelt ist; und/oder b) mehrere Umluftmodule (106) in einen oder mehrere Heizkreislauf (160), insbesondere Heizgaskreisläufe, eingebunden sind, welche über einen zentralen Wärmeübertrager (158) mit der Wärmeträgeranlage (120) gekoppelt sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken.

Description

Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken und Verfahren zum Behandeln von Werkstücken
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken.
Aus der Praxis ist bekannt, dass im Zuge der Bekämpfung der globalen Erderwärmung immer mehr Automobilhersteller eine Umstellung bestehender Behandlungsanlagen wie Trocknungsanlagen für Fahrzeugkarosserien von einer fossilen Befeuerung mit Gas, Erdöl etc. auf eine Beheizung mittels elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen erwägen.
Es ist bekannt, dass bisher bei der Beheizung solcher Trocknungsanlagen bzw. Trockner eine Kombination von Wärmebereitstellung und Abluftabreinigung vorherrscht, wobei die noch vorhandene Restwärme der gereinigten Trocknerabluft bzw. des Reingases mit Hilfe von - üblicherweise in Reihe geschalteter - Wärmeübertrager auf die Trockneratmosphäre, d.h. die Umluft und/oder das Frischgas bzw. die Frischluft, übertragen wird, ohne dass dabei die beiden Medien vermischt werden.
Bei der Umstellung bzw. Umrüstung einer Trocknungsanlage von einer fossilen auf eine elektrische Beheizung ist es üblich, auf dezentrale elektrische Wärmequellen für die Beheizung der Umluft- und Frischluftmodule, auch Umluft- und Frischluftaggregate genannt, zurückzugreifen und damit die Möglichkeiten einer elektrischen Direktbeheizung zu nutzen, wobei hierfür jedes Umluft- und Frischluftmodul in der Regel mit einem eigenen Heizregister ausgestattet ist.
Eine Direktbeheizung wandelt elektrische Energie in Wärmeenergie bzw. Wärme um, indem der elektrische Strom durch eine widerstandsbehaftete Heizspirale, einen Heizdraht o.ä. fließt. Über Wärmeleiter - wie z.B. Heizrippen - wird die Wärmeenergie direkt an den zu temperierenden Gasstrom, wie z.B. den Umluftstrom oder den Frischluftstrom, abgegeben. Die Abreinigung der Trocknerabluft erfolgt unabhängig von der Trocknerbeheizung. Zumeist kommen hier thermische Verfahren zur Abreinigung der lösemittelhaltigen und geruchsbelästigenden Abluft zum Einsatz.
Diese Abreinigungsprozesse werden im Zuge der Elektrifizierung nun ebenfalls mit Hilfe elektrischer Energie auf Betriebstemperatur gebracht. Sobald das System die erforderliche Betriebstemperatur erreicht, ist oftmals - abhängig von der Lösemittelfracht bzw. -last - nur die durch die Oxidation von Lösemitteln freigesetzte Wärmeenergie erforderlich, um einen autarken und autothermen Betrieb der Abluftreinigungsvorrichtung zu erreichen.
Allerdings hat die Festlegung und Einrüstung auf die dezentralen elektrischen Heizregister in den einzelnen Umluft- und Frischluftmodulen zur Folge, dass zur Trocknerbeheizung Wärmequellen mit nachhaltigen Energieträgern wie z.B. Wasserstoff, Biogas, Solarthermie, Pellets etc. nicht austauschbar sind. Auch ein paralleles Vorhalten bzw. ein paralleler Einsatz mehrerer unterschiedlicher Wärmequellen in einer sogenannten Hybridfahrweise ist bei einer dezentralen elektrischen Direktbeheizung nicht möglich.
Der parallele Einsatz bzw. zumindest das Vorhalten mehrerer Möglichkeiten ist gerade in Zeiten der Energiewende von entscheidendem Vorteil, zumal viele Betreiber von Trocknungsanlagen oder ähnlichen Anlagen zum jetzigen Zeitpunkt noch gar nicht absehen können, welche Energieform für ihren Standort die Energie der Zukunft sein wird.
Ferner bringt das Konzept einer Trocknerbeheizung mit dezentralen elektrischen Wärmequellen wie Heizregistern einen hohen Flächenbedarf mit sich. Es müssen Schaltschränke mit der erforderlichen Leistungssteuerung (z.B. Thyristoren) der einzelnen Heizregister aufgestellt werden.
Hinzukommt die Aufstellung von Transformator-Schwerpunktstationen zur Stromversorgung der einzelnen Wärmequellen. Da die Umspannung von der Mittelspannungsebene (mit kleinen Kabelquerschnitten) auf die Niederspannungsebene idealerweise dort erfolgt, wo die elektrische Energie benötigt wird, d.h. an den dezentralen Wärmequellen, entsteht ein Bedarf an Aufstellungsflächen, der in Bestandsanlagen oftmals aufgrund der beengten Gebäudesituation nicht bedient werden kann. Gelingt es nicht, die Schwerpunktstationen in der Nähe der Verbraucher, also der Wärmequellen aufzustellen, dann sind auf der Niederspannungsebene große und teure Kabelquerschnitte erforderlich, um zu hohe Leistungsverluste zu vermeiden.
Darüber hinaus bedingt das bisherige Konzept einer Trocknerbeheizung mit dezentralen elektrischen Heizregistern einen hohen Aufwand an Leistungsverkabelung, denn jede Einheit bzw. jedes Register muss eigens angeschlossen werden.
In diesem Zusammenhang dürfen die damit einhergehenden Verlustleistungen (Leitungsund Schaltschrankverluste) nicht unerwähnt bleiben, die sich bei einer Trocknungsanlage für Fahrzeugkarosserien mit einem bespielhaften Durchsatz von 31 Einheiten pro Stunde auf bis zu 173 kW und damit ca. 11 % der Gesamtleistung addieren können. Diese hohen elektrischen Verluste stehen im Kontrast zu dem ursprünglichen Nachhaltigkeitsgedanken, der der Umrüstung zugrunde liegt. Diesen Leitungsverlusten kann zwar partiell durch höher dimensionierte Kabelquerschnitten begegnet werden, was aber mit höheren Investitionskosten einhergeht.
Ein weiterer nachteiliger Aspekt ist, dass die Summe der Anschlussleistungen der einzelnen elektrischen Heizquellen bzw. Heizregister in der Regel größer ist (um ca. 10 %) als im Falle einer zentralen Lösung mit nur einer einzigen Heizquelle.
Im Falle einer einzigen Heizquelle kann der Leistungsbedarf eines Trockners bzw. Trocknungsanlage, der sich bei einer Aufheizzeit von nur zwei bis drei Stunden im Betriebs- bzw. Produktionsfall kaum vom Aufheizfall unterscheidet, von dieser einen Heizquelle in beiden Betriebsmodi abgedeckt werden.
Im Vergleich dazu gibt es auf Abschnitts- bzw. Zonenebene, d.h. bei der separaten Beheizung einzelner Abschnitte bzw. Zonen des Trockners, aber erhebliche Unterschiede zwischen den beiden Modi "Aufheizen" und "Betrieb bzw. Halten". So ist in der Regel bei Aufheizabschnitten der Leistungsbedarf im Betriebsfall höher als im Aufheizfall und bei Halteabschnitten verhält es sich genau umgekehrt.
Folglich müssen bei einer dezentralen elektrischen Lösung die elektrischen Heizregister nach der jeweils größeren Heizleistung von Betriebs- oder Aufheizfall dimensioniert werden, da jeder Trocknerabschnitt für sich beheizt und somit auch energetisch separat zu betrachten ist.
Aus der EP 3 387 354 A1 ist bereits bekannt, dass um eine Behandlungsanlage bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und eine energieeffiziente Werkstückbehandlung ermöglicht, die Behandlungsanlage einen Behandlungsraum umfasst, welcher mehrere Behandlungsraumabschnitte umfasst, die jeweils einem von mehreren separaten Umluftmodulen der Behandlungsanlage zugeordnet sind. Die Behandlungsanlage umfasst ferner eine Heizanlage, welche eine in sich geschlossene Heizgasführung umfasst, wobei mehrere Umluftmodule mit der Heizgasführung gekoppelt sind, insbesondere zum Erhitzen des durch die Behandlungsraumabschnitte geführten Gases.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsanlage bereitzustellen, welche einen nachhaltigen Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Behandlungsanlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Behandlungsanlage ist insbesondere eine Trocknungsanlage zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien.
Die Behandlungsanlage umfasst Folgendes: mindestens einen Behandlungsraum, welcher einen oder mehrere Behandlungsraumabschnitte umfasst, wobei der mindestens eine Behandlungsraum und/oder der eine oder die mehreren Behandlungsraumabschnitte jeweils einem von mehreren separaten Umluftmodulen zugeordnet sind, und wobei jedes Umluftmodul angeordnet ist, um einen separaten, kreisläufigen Gasstrom zu führen; und eine Wärmeträgeranlage zum indirekten Heizen der Gasströme, welche eine Heizvorrichtung umfasst, wobei optional vorgesehen sein kann, dass a) mindestens ein Umluftmodul einen Wärmeübertrager aufweist, mittels welchem das jeweilige Umluftmodul mit der Wärmeträgeranlage gekoppelt ist; und/oder b) mehrere Umluftmodule in einen oder mehrere Heizkreisläufe, insbesondere Heizgaskreisläufe, eingebunden sind, welche über einen zentralen Wärmeübertrager mit der Wärmeträgeranlage gekoppelt sind.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass insbesondere bei einer Umrüstung von Bestandsanlagen die Möglichkeit besteht, neben einer Beheizung mittels elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen weitere nachhaltige Energieträger zu nutzen. Zudem sollte eine Umrüstung auch im Falle von Anlagen möglich sein, bei denen im Bereich der Behandlungsanlage, insbesondere im Bereich der Trocknungsanlage, keine freien Aufstellflächen zur Verfügung stehen. Das Gesamtkonzept der Anlage sollte dem Gedanken der Nachhaltigkeit und Energieeinsparung Rechnung tragen, indem vor allem Leistungsverluste soweit wie möglich minimiert werden.
Es ist insgesamt günstig, die Behandlungsanlage hydraulisch in einen Primär- und einen Sekundärkreislauf über eine hydraulische Weiche zu entkoppeln, um ein hydraulisch unabhängiges Betreibern des Erhitzerkreislaufs, d.h. dem Kreislauf der Wärmeträgeranlage, und des Verbraucherkreislaufs, d.h. dem Kreislauf der Umluftmodule, zu gewährleisten und ein mehrfaches Einspeisen des Wärmeträgermediums aus vorzugsweise verschiedenen Wärmequellen in den Erhitzerkreislauf zu ermöglichen.
Es soll verstanden werden, dass mit dem zentralen Wärmeübertrager ein oder mehrere Heizgaskreisläufe gekoppelt sein können, in welche jeweils ein oder mehrere Umluftmodule eingebunden sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn die Wärmeträgeranlage umfasst: einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf, welcher mindestens einen Vorlauf und mindestens einen Rücklauf aufweist und in welchem ein Wärmeträgermedium, insbesondere ein flüssiges Wärmeträgermedium, zirkuliert.
Vorstellbar ist, dass der Heizkreislauf ein Heizgas oder ein anderes Wärmeträgermedium führt, auf welches Wärmeenergie aus der Wärmeträgeranlage übertragen wurde. Im Falle eines Heizgaskreislaufes wird dieses direkt in die in den Umluftmodulen zirkulierten Gasströme beigemischt, wohingegen im Falle eines anderen Wärmeträgermediums vorzugsweise lediglich eine Übertragung der Wärmeenergie in die Gasströme der Umluftmodule erfolgt, ohne dass das entsprechende Medium in diese Gasströme gelangt.
Die Heizvorrichtung wird vorzugsweise zentral (z.B. an einem nicht explosionsgefährdeten Standort) aufgestellt und die Wärme wird über ein verzweigtes Rohrleitungsnetz einzelnen Verbrauchern, wie Umluft- und/oder Frischgasmodulen, mittels des Wärmeträgermediums bzw. mittels des Heizgases zugeführt.
Das Wärmeträgermedium kann fest, flüssig oder gasförmig sein.
Ein festes Wärmeträgermedium kann Kugeln umfassen, welche gefüllt sind mit einem Phasenwechselmaterial, wohingegen ein gasförmiges Wärmeträgermedium aus Sicherheitsgründen vorzugsweise dampfförmig ist.
Ein flüssiges Wärmeträgermedium ist insbesondere ein Thermalöl, Wasser oder eine ionische Flüssigkeit, wobei beispielsweise das Thermalöl drucklos ist und damit einfacher als Dampf in der Wärmeträgeranlage handhabbar oder förderbar ist.
Bei einer Verwendung von Thermalöl als Wärmeträgermedium beträgt die Vorlauftemperatur vorzugsweise 250 °C und Rücklauftemperatur vorzugsweise 230 °C.
Angestrebt ist eine möglichst niedrige Thermalöltemperatur, um die Bildung von Leichtsiedern (Zersetzung der Kohlenwasserstoffketten in kleinere Bruchstücke) zu vermeiden. Eine solche Zersetzung hat eine Flammpunktabsenkung zur Folge und erhöht einerseits die Gefahr der Bildung eines zündfähigen Gemischs und andererseits die Kavitationsneigung, die zu einem erhöhten Verschleiß an Anlagenteilen (z.B. Pumpen) führen kann. Vermeidet man also ein Erreichen der sogenannten Filmtemperatur des Thermalöls, so fördert oder zumindest erhält man die Langlebigkeit des Öls.
Mit dem bevorzugten und für Thermalöl sehr niedrigen Temperaturbereich kann dem bekannten Arrhenius-Gesetz, wonach die Reaktionsgeschwindigkeit exponentiell mit der Temperatur steigt, Rechnung getragen und somit die Gefahr für die Sicherheit und die Lebensdauer von Anlagenkomponenten sehr niedrig gehalten werden. Andererseits reicht die Thermalöltemperatur aus, um auch zugeführtes Frischgas, wie Frischluft aus der Halle der Behandlungsanlage und von außerhalb des Anlagengebäudes, auf die geforderte Zieltemperatur zu bringen. Diese liegt in der Regel 10 bis 20 K über der Umlufttemperatur im Behandlungsraum.
Im Hinblick auf die Thermalöltemperaturen ist noch ein weiterer wichtiger Aspekt zu nennen. Aufgrund der moderat gewählten Temperatur bewegt man sich noch im Bereich von mineralischen Ölen. Höhere Temperaturen würden hingegen ein silikonbasiertes oder synthetisches Öl erforderlich machen. Diese haben aber oftmals den Nachteil, dass sie lackbenetzungsstörende Substanzen enthalten und somit in einer Behandlungsanlage wie einer Lackiererei nicht zum Einsatz kommen dürfen.
Außerdem ist ein mineralisches Öl meist der Wassergefährdungsklasse 1 zuzuordnen, wodurch keine zusätzlichen Vorsorgemaßnahmen erforderlich sind. Des Weiteren ist bei einer Thermalöltemperatur im Bereich 230 °C bis 250 °C ein druckloser Betrieb ist möglich. Lediglich die Druckdifferenz zur Zwangsumwälzung des Thermalöls im Verteilernetz, d.h. im Wärmeträgerkreislauf, muss durch eine Pumpenvorrichtung aufgewendet werden.
Im Vergleich zu Luft besitzt Thermalöl zudem eine höhere spezifische Wärmekapazität und eine höhere Dichte, wodurch die Rohrleitungsquerschnitte des Wärmeträgerkreislaufs im Vergleich zu Heißluftkanälen deutlich verringert werden können. Deutlich geringe Rohrleitungsquerschnitte bedeuten ebenfalls deutlich geringere Oberflächenwärmeverluste. Die Integration in Bestandsanlagen ist somit einfacher möglich.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen umfasst, wobei die Wärmequelle als a) ein elektrisches Heizregister, und/oder b) ein gasbetriebener Heizkessel, und/oder c) ein wasserstoffbetriebener Heizkessel, und/oder d) eine solarthermische Zusatzbeheizung, und/oder e) ein Heizgaskreislauf ausgebildet ist. Im gasbetriebenen Heizkessel kann beispielsweise karbonisierter Wasserstoff, Erdgas, Biogas oder Methan verwendet, d.h. insbesondere verbrannt, werden.
Durch die zentrale Aufstellung der Heizvorrichtung ergibt sich insbesondere gegenüber der eingangs erwähnten, dezentralen Beheizung der Vorteil, dass eine Wärmequelle einfach ausgetauscht werden kann oder aber mehrere unterschiedliche Wärmequellen parallel vorgehalten werden können. Diese Möglichkeit ist gerade in Zeiten der Energiewende von Vorteil, da viele Betreiber zum jetzigen Zeitpunkt noch gar nicht absehen können, welche Energieform für ihren Standort die Energie der Zukunft sein wird. Zudem ermöglicht die zentrale Aufstellung eine einfache sukzessive Erweiterung der Heizvorrichtung.
Im Falle des elektrischen Heizregisters kommen folgende Stromarten in Frage:
AC-Niederspannunq (400 kV)
Der Vorteil ist eine einfache Niederspannungstechnik auf der Erhitzerseite der Heizvorrichtung, was einhergeht mit niedrigen Investitionskosten. Allerdings ergeben sich höhere Kabelverlustleistungen im Vergleich zu einer Mittelspannung, welche aber minimiert werden können, indem die entsprechende Wärmequelle in der Nähe einer Transformator-Schwerpunktstation aufgestellt wird und die Kabellängen somit kurzgehalten werden können. Die Transformation der Werksspannung bzw. der Anlagenspannung auf ein Niederspannungsniveau ist ferner mit nicht unerheblichen Investitionskosten verbunden.
AC-Mittelspannunq (1 bis 35 kV)
Der Vorteil ist, dass kleinere Kabelquerschnitte und niedrigere Kabelverlustleistungen im Vergleich zur Niederspannung realisiert werden können. Außerdem kann sich eine Einsparung ergeben, wenn die Schwerpunktstation nicht in unmittelbarer Nähe der Heizvorrichtung aufgestellt werden kann und somit die niedrigeren Kosten für die Verkabelung und die Transformator-Schwerpunktstation die restlichen Kosten (z.B. Mehrkosten auf der Erhitzerseite) überkompensieren. Zudem verringert sich der Transformationsaufwand bzw. kann die Transformator-Schwerpunktstation eingespart werden, wenn das elektrisches Heizregister direkt auf dem Mittelspannungsniveau des Anlagennetzes betrieben werden kann. Im Vergleich zur Niederspannung ist allerdings eine aufwändigere Mittelspannungstechnik auf der Erhitzerseite mit den entsprechenden Kosten erforderlich.
Gleichstrom
Die Potentiale der industriellen DC-Energieverteilung sind vielfältig. Durch ein DC- Verteilernetz bzw. -Grid können beispielsweise Photovoltaikmodule oder dezentrale Energiespeicher einfach in die vorhandene Infrastruktur eingebunden werden. Der Gleichstrom aus Photovoltaikmodulen wird z.B. direkt in eingebaute Heizstäbe übertragen und unmittelbar bzw. verlustfrei in Wärme umgewandelt. Durch die damit einhergehende Reduktion von Verlusten bei der Wandlung von AC zu DC als auch ein intelligentes Lastmanagement können Energieverbräuche signifikant reduziert und Spitzenlasten vermieden werden. Das wiederum wirkt sich positiv auf Gerätebauformen, Installationen sowie einen günstigeren Stromtarif aus. Durch die Integration von Photovoltaikmodulen und Speichersystemen erhöht sich außerdem die Versorgungssicherheit.
Der gasbetriebene Heizkessel wird bevorzugt dafür verwendet, dass im Falle eines erhöhten Leistungsbedarfs bei der Aufheizung der kalten Behandlungsanlage gegenüber der erforderlichen Produktions- bzw. Betriebsleistung auf eine unnötige elektrische Leistungsinstallation verzichtet werden kann, indem die Differenzleistung gegenüber der elektrisch erbrachten Betriebsleistung mit gasbetriebenen Heizkessel erbracht wird.
Bei Thermalölvorlauftemperaturen von ca. 250 °C bis 300 °C kann an sonnigen Standorten mit einem hohen direkten Solaranteil die konzentrierende Solarthermie als solarthermische Zusatzbeheizung zur Anlagenbeheizung herangezogen werden. Auf dem Dach der Behandlungsanlage installierte Fresnel-Kollektoren können entweder direkt oder mittels eines Wärmeübertragers in den Thermalölkreislauf eingebunden werden. Ersterer Ansatz einer direkten Einbindung hätte den Vorteil, dass der bereits vorgesehene Thermalölkreislauf für die Solarthermie genutzt werden könnte.
Entsprechend der unterschiedlichen Ausführungsformen der Behandlungsanlage kann die Heizeinrichtung über eine reine Wasserstoffbeheizung oder in einer hybride Betriebsweise betrieben werden.
Bei der hybriden Betriebsweise wird vorzugsweise die installierte elektrische Leistung durch einen wasserstoffunterstützten Aufheizbetrieb der Behandlungsanlage reduziert, wobei der Bedarf an Wasserstoff in diesem Fall mit einem Wasserstofftank abgedeckt werden kann.
Die Wasserstoffbeheizung bietet die Möglichkeit einer CC>2-neutralen Betriebsweise der Anlage.
Eine zentrale Herausforderung beim Einsatz von Wasserstoff ist der Umgang mit der Brand- und Explosionsgefahr, der ausreichende Schutzmaßnahmen erfordert, wobei die Gefahr einer Explosion bei Freisetzung von Wasserstoff in Innenräumen erhöht ist. Zudem sind Leckagen ohne spezielle Detektoren schwer zu erkennen. Außerdem kann es zu Materialversprödung durch die Diffusion von Wasserstoff kommen, wenn entsprechende Materialien verwendet werden.
Um diesen Sicherheitsaspekten bestmöglich Rechnung zu tragen, ist es vorteilhaft, den wasserstoffbetriebenen Heizkessel bzw. die wasserstoffbetriebene zentrale Erhitzereinheit außerhalb des Gebäudes an einem gut belüfteten Ort (z.B. im Freien) zu platzieren. Auch zukünftig erlassene Sicherheitsvorschriften betreffen dann nur die Einrichtung der zentralen Erhitzereinheit und sind mit entsprechend geringerem Aufwand als im Falle einer Installation im Innenraum umsetzbar.
Für den Fall, dass der wasserstoffbetriebene Heizkessel innerhalb der Anlage oder innerhalb eines Gebäudes betrieben werden soll oder muss, werden die Rohrleitungen geschweißt ausgeführt und sind damit dauerhaft technisch dicht. Im Zuge dessen wird eine bestimmte Anzahl von Schweißnähten regelmäßig geröntgt und alle Gewinde- und Flanschverbindungen müssen regelmäßig überprüft werden. Es empfiehlt sich eine Wasserstoffdetektion über einen oder mehrere Sensoren zu implementieren und diese auf eine Gaswarnanlage aufzuschalten, wodurch beispielsweise bei einem Alarm Magnetventile entsprechende Bereiche oder Abschnitte abschalten oder sperren können.
Möglich wird die Außenaufstellung dadurch, dass die erzeugte Wärmeenergie des wasserstoffbetriebenen Heizkessels bzw. der wasserstoffbetriebenen zentralen Erhitzereinheit über den Wärmeträgerkreislauf und den zentralen Wärmeübertrager auf den Heizgaskreislauf übertragen wird, wobei der zentrale Wärmeübertrager vorzugsweise innerhalb des Gebäudes bzw. der Halle der Behandlungsanlage angeordnet ist. Für die Wärmeverteilung im Bereich der Behandlungsanlage bietet sich dann der erwähnte Heizgaskreislauf mit einem gasförmigen Wärmeträgermedium an, wobei hierbei durch Beimischung des Heizgases die Wärmeversorgung der Umluftmodule realisiert wird. Entsprechend sind bei der Ausführungsform der Behandlungsanlage mit Heizgaskreislauf keine Wärmeübertrager in den Umluftmodulen erforderlich, stattdessen sogenannte Beimischklappen zum Steuern und/oder Regeln des zugeführten Heizgasvolumenstromes. Auch kann der Rücklauf des Heizgaskreislaufs zum zentralen Wärmeübertrager als einfacher Rückführkanal ausgeführt sein; vorzugsweise innerhalb des Behandlungsraums bzw. des Trocknertunnels („Dreieckkanal“ im Rückwand- Deckenbereich), wodurch sich nahezu keine Oberflächenwärmeverluste ergeben.
Der zentrale Wärmeübertrager ist vorzugsweise nah an der Behandlungsanlage platziert. Damit geht ein reduziertes Risiko einer Anlagenkontamination mit Thermalöl und infolgedessen eine deutlich reduzierte Brandlast einher. Anders formuliert ergibt eine Aufstellung des zentralen Wärmeübertragers an der Behandlungsanlage, dass weniger Rohrleitungen vorgesehen sein müssen oder kürzere Rohrleitungen verlegt werden können, wodurch das Gesamtumlaufvolumen des Thermalöls sinkt und im Havariefall dadurch auch die Brandlast sinkt.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn a) die mindestens eine Wärmequelle gegen eine andere Wärmequelle austauschbar ist; und/oder b) mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen parallel und/oder alternierend betreibbar sind.
Als Austausch soll verstanden werden, dass der Betreiber der Behandlungsanlage als Reaktion auf eine veränderte Versorgungssituation die bisher verwendete Wärmequelle gegen eine Wärmequelle anderen Typs auf einfache Weise austauschen kann.
Alternativ oder ergänzend kann die Heizvorrichtung bereits zwei oder mehr unterschiedliche Wärmequellen vorhalten, sodass in Abhängigkeit der
Versorgungssituation bzw. des verfügbaren Vorrats die unterschiedlichen Wärmequellen im Sinne einer hybriden Beheizung parallel oder alternierend, d.h. im Wechsel zueinander, betrieben werden können. Günstig ist es, wenn die Heizvorrichtung mindestens einen Expansionsbehälter zum Ausgleich einer thermisch bedingten Volumenänderung des Wärmeträgermediums umfasst.
Über eine nicht absperrbare Ausdehnungsleitung, zwischen Wärmequelle und Expansionsbehälter bzw. Expansionsgefäß, kann sich das Wärmeträgermedium wie das Thermalöl frei ausdehnen. Eine Stickstoffüberlagerung im Expansionsbehälter gewährleistet den erforderlichen Druckausgleich und den Verschluss gegen Sauerstoffzufuhr, damit das Öl nicht oxidiert.
Ergänzend sind als sicherheitstechnische Maßnahmen, insbesondere in Bezug auf die Verwendung von Thermalöl oder Wasserstoff als Wärmeträgermedium, die folgenden Maßnahmen zu nennen:
Überwachung des Volumenstromes, wie u.a. in der DIN 4754 Teil 1 bis 3 definiert;
Niveauschalter im Expansionsbehälter und/oder Mangelsicherung am Heizkessel, damit die Anlage nicht "trocken" gefahren werden kann;
Überwachung der Vorlauftemperatur (maximal zulässige Temperatur des Thermalöls);
Überwachung der maximal zulässigen Rauchgastemperatur (öl- bzw. gasbefeuerter Kessel); und
Überwachung des minimalen Stickstoffdruckes und/oder Überwachung des Drucks der Wärmeträgeranlage mittels Minimaldruckbegrenzer.
Angestrebt ist einerseits eine möglichst geringe Abgastemperatur, was u.a. durch einen Wärmeübertrager stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung realisiert wird, welcher das aus der Behandlungsanlage abgeführte Abgas zur Nutzung des Brennwerteffekts weiter herunterkühlt.
Ferner benötigen die Kessel vorzugsweise eine minimale Abgastemperatur, damit Kondensaterscheinungen vermieden werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Heizgaskreislauf, dessen Wärme mittels mindestens eines Wärmeübertragers auf den Wärmeträgerkreislauf übertragbar ist, Folgendes umfasst: mindestens eine elektrische Heizvorrichtung zum Heizen des Heizgases, mindestens eine Mischvorrichtung, welche stromabwärts der mindestens einen elektrischen Heizvorrichtung angeordnet ist, und mindestens eine Wärmespeichereinheit zum Ein- und Ausspeichern von Wärme, wobei die mindestens eine Wärmespeichereinheit mit der mindestens einen Mischvorrichtung fluidwirksam verbunden ist.
Im Heizgaskreislauf wird das Heizgas von der mindestens einen elektrischen Heizvorrichtung erzeugt und dessen Wärme wahlweise in die mindestens eine Wärmespeichereinheit eingespeichert oder mittels des mindestens einen Wärmeübertrages auf den Wärmeträgerkreislauf übertragen. Die in der mindestens einen Wärmespeichereinheit eingespeicherte Wärme kann bei Bedarf ausgespeichert werden und dem Heizgas zugeführt werden. Das Ein- und Ausspeichern der Wärme in die mindestens eine Wärmespeichereinheit bzw. aus dieser heraus erfolgt über die mindestens eine Mischvorrichtung.
Das Zwischenpuffern der Wärme in der mindestens einen Wärmespeichereinheit des Heizgaskreislaufs erfolgt vorzugsweise durch ein Einspeichern der Wärme während des Wochenendes oder während der Produktionspausen. Somit kann die eingespeicherte Wärme parallel zu von der elektrischen Heizvorrichtung bereitgestellten bzw. erzeugten Wärme abgerufen werden, wenn die Behandlungsanlage auf Betriebstemperatur aufgeheizt werden muss bzw. wenn bei Produktionsspitzen mehr Wärme benötigt wird.
Vorzugsweise bilden mehrere Wärmespeichereinheiten einen Wärmespeicher, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Wärmespeichereinheiten einzeln mit Wärme be- oder entladbar sind.
Die zusätzliche Bereitstellung von Wärme aus der mindestens einen Wärmespeichereinheit bzw. aus dem Wärmespeicher ermöglicht in vorteilhafter Weise die Realisierung schnellerer Aufheizraten im Vergleich zu einer Anlage, welche nur über eine elektrische Heizvorrichtung verfügt. Durch einen Wärmespeicher kann ferner die installierte Leistung der elektrischen Heizvorrichtung reduziert werden und somit die benötigte Anschlussleistung der Behandlungsanlage. Ferner ermöglicht der Heizgaskreislauf mit Wärmespeicher eine Erhöhung der Flexibilität in der Strombeschaffung, womit tageszeitabhängige Strompreisschwankungen ausgenutzt werden können. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mischvorrichtung so eingerichtet ist, dass in der elektrischen Heizvorrichtung erhitztes Heizgas dem Wärmeübertrager zuführbar ist, oder der mindestens einen Wärmespeichereinheit zur Speicherung mindestens eines Teils der in dem Heizgas enthaltenen Wärme zuführbar ist, oder dem Wärmeübertrager unter Zumischung mindestens eines Teils der in der mindestens einen Wärmespeichereinheit gespeicherten Wärme zuführbar ist.
Somit weist die Mischvorrichtung vorteilhafterweise mindestens drei Schaltstellung auf, über welche vorzugsweise der Heizgasstrom gelenkt werden kann.
Vorzugsweise wird die aus elektrischer Energie in der mindestens einen Heizvorrichtung erzeugte Wärme zu Zeiten eines geringen Strompreises in die mindestens eine Wärmespeichereinheit eingespeichert und umgekehrt bei hohen Strompreisen ausgespeichert. Es ist daher vorteilhaft, wenn die regelungstechnische Größe in diesem Zusammenhang der Strompreis ist. Durch die Einspeicherung von aus elektrischer Energie erzeugter Wärme könnte ferner auf eine Stromknappheit oder einen Stromausfall reagiert werden.
Der Wärmeübertrager ist vorzugsweise ein Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher, wobei zur Absicherung gegen eine Verschleppung von Flüssigkeit oder Wärmeträgermedium aus dem Wärmeträgerkreislauf in den Heizgaskreislauf der Wärmeübertrager vorzugsweise eine doppelte Wandung und eine Flüssigkeitsdetektionseinrichtung zwischen dem Innen- und dem Außenrohr aufweist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmeträgeranlage eine Pumpenvorrichtung mit mindestens einer Pumpe zum Fördern des Wärmeträgermediums durch den Wärmeträgerkreislauf und zumindest einen Teil der Heizvorrichtung umfasst.
Die mindestens eine Pumpe kann beispielsweise eine Umwälzpumpe sein. Vorstellbar ist ferner, dass zwei oder mehr Pumpen parallel zueinander betrieben werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen dem mindestens einen Behandlungsraum und der Wärmeträgeranlage eine hydraulische Weiche vorgesehen, mittels welcher der Verbraucherkreislauf, welcher die Behandlungsraumabschnitte über die Umluftmodule versorgt, hydraulisch vom Erhitzerkreislauf, d.h. dem Kreislauf der Wärmeträgeranlage, entkoppelt ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Behandlungsanlage eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere eine elektrisch thermische Abgasreinigungsvorrichtung, zum Abreinigen von Abluft umfasst, welche von dem Behandlungsraum über eine Abgasführung der Abgasreinigungsvorrichtung zuführbar ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung über eine Reingasführung durch Abreinigung erhaltenes Reingas aus der Behandlungsanlage herausführt.
Es soll verstanden werden, dass eine elektrisch thermische Abgasreinigungsvorrichtung vorzugsweise eine Abgasreinigungsvorrichtung ist, welche ebenfalls elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen nutzt.
Die Abreinigung der Abluft der Behandlungsanlage erfolgt vorzugsweise losgelöst von der Beheizung.
In diesem Zusammenhang ist als Abgasreinigungsverfahren die katalytische Nachverbrennung bekannt. Dieses Verfahren ist auch als katalytische Oxidation bekannt und wird bevorzugt zur Minderung von Kohlenwasserstoffemissionen eingesetzt. Der Vorteil gegenüber einer thermischen Nachverbrennung liegt in der niedrigeren Reaktionstemperatur. Es wird eine Reaktionstemperatur von ca. 790 °C benötigt, damit die Abluft ausreichend gereinigt wird, wobei diese Temperatur im Wesentlichen unabhängig davon ist, ob eine RTO oder eine thermische Nachverbrennung verwendet wird. Allerdings ist darauf zu achten, dass bestimmte Inhaltsstoffe des Lackes als Katalysatorgifte fungieren können und den Katalysator zusetzen. Der Wartungsbedarf der Anlage bzw. das Ausfallrisiko kann demzufolge hoch sein.
Es ist deshalb ein thermisches Verfahren zur Abreinigung der lösemittelhaltigen und geruchsbelästigenden Abluft zu bevorzugen. Ein thermisches Verfahren ermöglicht insbesondere einen autothermen Betrieb mittels der freigesetzten Wärmeenergie durch die Oxidation von Lösemitteln. Zudem ergibt sich ein niedriges Reingastemperaturniveau im Anschluss an die Nachverbrennung und die Reingasenthalpie kann für die Vorwärmung von der Anlage zugeführtem Frischgas verwendet werden. Die niedrige Reingastemperatur ist grundsätzlich der Konstruktion oder des Aufbaus der Vorrichtung für die Abluftreinigung geschuldet und stellt damit im Wesentlichen kein Merkmal der eigentlichen Lösemittelverbrennung dar.
Für die erfindungsgemäße Anlage wird für die Abluftreinigungsvorrichtung eine elektrische und damit flammenlos betriebene, regenerativ-thermische Einzelbett-Abluftreinigung (RTO), welche eine hohe Energieeffizienz erreicht, bevorzugt.
Die Durchströmung des elektrisch beheizten Bettes wird mit Hilfe von Tellerventilen gesteuert und/oder geregelt und dabei zyklisch umgeschaltet. Beim Durchströmen des Betts erfolgt eine Vorwärmung bis zum Kern; es erfolgt dabei eine chemische Umsetzung ohne Zufuhr eines Verbrennungsgases, aber unter Zufuhr von elektrischer Energie. Anschließend kühlt sich das Gas an der anderen Hälfte des Betts ab.
Sobald das System Betriebstemperatur erreicht, ist oftmals nur die durch die Oxidation von Lösemitteln freigesetzte Wärmeenergie erforderlich, um einen autarken und autothermen Betrieb zu erreichen (ab ca. 1 g Lösemittel pro m3 Luft); eine elektrische Beheizung bzw. Zuheizung ist in diesem Betriebsfall nicht erforderlich. Der hohe Wirkungsgrad dieser Vorrichtung wird daran ersichtlich, dass die Austrittstemperatur des Reingases lediglich 20 K über der Eintrittstemperatur der abzureinigenden Abluft liegt.
Wie weiter oben bereits angesprochen, ist es sinnvoll die Reingasenthalpie mit Hilfe eines Wärmeübertragers für die Frischgasvorwärmung zu nutzen, wenn die Abluftreinigungsvorrichtung in der Nähe der Behandlungsanlage steht.
In diesem Fall muss der bereits vorgewärmte Frischgasstrom nur noch beispielsweise mit Hilfe eines weiteren, nachgeordneten Wärmeübertragers wie einem Thermalöl-Gas- Wärmeübertragers, welcher mit dem Wärmeträgerkreislauf gekoppelt ist, auf die End- bzw. Solltemperatur der Einlauf- bzw. Auslaufschleuse des Behandlungsraums gebracht werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Abgasführung ein Ventilator zum Fördern der Abluft angeordnet ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Heizkreisläufe jeweils mindestens einen Heizvorlauf und mindestens einen Heizrücklauf umfassen, und wobei mittels des Heizkreislaufs Heizgas in den mindestens einen Behandlungsraum hineinführbar und aus dem mindestens Behandlungsraum hinausführbar ist.
Der Heizkreislauf führt dementsprechend entweder direkt Heizgas in den Behandlungsraum oder dient dazu, mittels eines Wärmeträgermediums, wie zum Beispiel Thermalöl, über die Umluftmodule den in diesen jeweils geführten Gasstrom zu erhitzen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Heizvorlauf und/oder im Heizrücklauf mindestens eine Pumpenvorrichtung, insbesondere ein Ventilator, angeordnet ist, mittels welcher das Heizgas oder ein Wärmeträgermedium im Heizkreislauf förderbar ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung räumlich getrennt von dem Behandlungsraum angeordnet ist, vorzugsweise im Freien oder in einem gut belüfteten Raum oder Gebäudeteil.
Dies ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn die von der Heizvorrichtung erzeugte Wärmeenergie vorrangig von einem wasserstoffbasierten Heizkessel bzw. einer wasserstoffbasierten Erhitzereinheit bereitgestellt wird,
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmeträgeranlage als ein Kompaktgerät ausgebildet ist, in welches zumindest die Heizeinrichtung, der zentrale Wärmeübertrager und der Wärmeträgerkreislauf integriert ist.
Des Weiteren kann auch die Pumpenvorrichtung in dem Kompaktgerät integriert sein.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Wärmequelle der Heizeinrichtung ein elektrisches Heizregister, insbesondere ein AC-Mittelspannungsheizregister, ist oder ein solches umfasst. Bei der Verwendung einer AC-Mittelspannung (1 bis 35 kV) muss ein flüssiges Wärmeträgermedium das Heizelement umströmen, um den Abtransport der Wärme bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten und Temperaturhotspots zu vermeiden. Gleiches gilt analog für andere Spannungsbereiche.
Auch beim Einsatz einer als Kompaktgerät ausgebildeten Wärmeträgeranlage werden der Wärmeträgerkreislauf und der Heizgaskreislauf über den zentrale Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung miteinander gekoppelt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Behandlungsraum eine Einlaufschleuse und/oder eine Auslaufschleuse aufweist, und wobei der Einlaufschleuse und/oder der Auslaufschleuse über eine Frischgaszuführung Frischgas zuführbar ist.
Durch die Zuführung von Frischgas in die Schleusen kann dort jeweils eine Frischgassilhouette ausgebildet werden, mittels welcher die Atmosphäre des Behandlungsraums von der Umgebungsatmosphäre separiert werden kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Frischgaszuführung mindestens ein Frischgasmodul angeordnet ist, mittels welchem das zugeführte Frischgas temperierbar, insbesondere aufheizbar, ist.
Eine Aufheizung des Frischgases ist erforderlich, um Kondensation im Bereich der Schleusen zu verhindern, welche sonst die Werkstückbehandlung im Behandlungsraum beeinträchtigen könnte.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Frischgaszuführung ein erstes Frischgasmodul angeordnet ist, mittels welchem zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Reingases auf das Frischgas übertragbar ist, und dass stromabwärts des ersten Frischgasmoduls ein zweites Frischgasmodul angeordnet ist, mittels welchem das Frischgas auf eine Solltemperatur aufheizbar ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Frischgasmodul ein elektrisches Heizregister umfasst und/oder mit dem Wärmeträgerkreislauf gekoppelt ist. Da Behandlungsanlagen wie Trocknungsanlagen für Fahrzeugkarosserien in der Regel mit einer Abluftreinigungsvorrichtung ausgestattet werden, ist es von Vorteil, die Abwärme des Abreinigungsprozesses zu nutzen, indem der abgereinigte, heiße Reingasenthalpiestrom mit Hilfe eines Wärmeübertragers zur Frischgas- bzw. Frischluftvorwärmung genutzt wird.
In solch einem Fall ist der Frischluftstrom bereits vorgewärmt und muss nur noch in einem zweiten Schritt bzw. in einer zweiten Stufe auf End- bzw. Solltemperatur für die Einlauf- und/oder Auslaufschleuse gebracht werden.
Die Nutzung der Abwärme bzw. der in dem abgereinigten Reingas enthaltenen Wärmeenergie bietet sich insbesondere dann an, wenn die Trocknungsanlage und die Abluftreinigungsvorrichtung nicht zu weit voneinander entfernt aufgestellt sind.
Sind die Trocknungsanlage und die Abluftreinigungsvorrichtung zu weit voneinander entfernt aufgestellt (zum Beispiel, wenn die Abluftreinigungsanlage außerhalb des Gebäudes und/oder auf einer anderen Anlagenebene steht), dann ist eine Vorwärmung des Frischgases wirtschaftlich nicht sinnvoll. Um das Frischgas bzw. in der Regel die Frischluft von der Ausgangstemperatur, wie z.B. einer Hallentemperatur von 20 °C, auf die Solltemperatur zu bringen, wird lediglich als einzige Vorwärm- bzw. Aufheizstufe ein Frischgasmodul mit einem Wärmeübertrager, welcher mit dem Wärmeträgerkreislauf gekoppelt ist, oder ein im Frischgasmodul enthaltenes elektrisches Heizregister zum Aufheizen des Frischgases verwendet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Frischgaszuführung ein Ventilator zum Fördern des Frischgases angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedem Umluftmodul mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung, insbesondere ein 3- Wege-Regelventil, zur Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der von den Umluftmodulen geführten Gasströme zugeordnet ist, wobei die Steuer- und/oder Regelvorrichtungen vorzugsweise im Vorlauf des Wärmeträgerkreislaufs und/oder im Heizgasvorlauf des Heizgaskreislaufs angeordnet sind. Über die Steuer- und/oder Regelvorrichtung werden somit die Umluftmodule und ggf. das betroffene Frischgasmodul mit der erforderlichen Thermalölmenge bzw. - im Falle eines zentralen Wärmeübertragers - die Umluftmodule mit der erforderlichen Menge an Heizgas versorgt, wobei die Regelgröße hierbei die Umlufttemperatur in dem Behandlungsraum bzw. den Behandlungsraumabschnitten ist.
Bei einer zentralen Erhitzung mit Wärmeträgerkreislauf wird der Wärmeüberträger jedes Behandlungsraumabschnitts bzw. jeder Zone nach der jeweils größeren Heizleistung von Betriebs- oder Aufheizfall ausgelegt. Durch die Steuer- und/oder Regelvorrichtungen bzw. Regelgruppen kann nun die zentrale, relativ konstante elektrische Heizleistung der Heizvorrichtung abhängig vom Betriebsmodus auf die Behandlungsraumabschnitte verteilt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die notwendige Heizleistung im Betriebs- und Aufheizfall sich erheblich voneinander unterscheiden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass jedem Behandlungsraumabschnitt ebenfalls jeweils mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung zugeordnet ist, mittels welcher der jeweilige Volumenstrom des zum zentralen Wärmeübertrager zurückgeführten Heizgases steuer- und/oder regelbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Behandeln von Werkstücken gelöst.
Das Verfahren dient zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Durchströmen von mehreren Behandlungsraumabschnitten eines oder mehrerer Behandlungsräume einer Behandlungsanlage mit mehreren in separaten Kreisläufen geführten Gasströmen, wobei die Gasströme von separaten Umluftmodulen geführt werden, welche jeweils einem Behandlungsraumabschnitt zuordnet sind;
Erhitzen der Gasströme mittels eines Wärmeträgerkreislaufs einer Wärmeträgeranlage, welche eine Heizvorrichtung umfasst, wobei optional vorgesehen sein kann, dass die im Wärmeträgermedium des Wärmeträgerkreislaufs enthaltene Wärmeenergie a) über Wärmeübertrager der Umluftmodule auf die Gasströme übertragen wird; und/oder b) über einen zentralen Wärmeübertrager auf einen oder mehrere Heizkreisläufe, insbesondere Heizgaskreisläufe, übertragen wird, mittels welchen Heizgas über die Umluftmodule den Gasströmen beigemischt wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung i) mindestens eine austauschbare Wärmequelle; und/oder ii) mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen für ein paralleles und/oder alternierendes Heizen des Wärmeträgermediums aufweist.
Das Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Umluftanlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. Vorzugsweise weist ferner die Umluftanlage einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer
Behandlungsanlage;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer
Behandlungsanlage;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer
Behandlungsanlage;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer
Behandlungsanlage; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer
Behandlungsanlage; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer
Behandlungsanlage.
Gleiche oder funktional gleichwirkende Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig. 1 dargestellte, erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Behandlungsanlage dient der Behandlung von Werkstücken (nicht dargestellt).
Die Behandlungsanlage 100 ist insbesondere eine Trocknungsanlage 102 zum Trocknen von zuvor beschichteten bzw. lackierten Fahrzeugkarosserien.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst einen Behandlungsraum 104 mit vorzugsweise mehreren Behandlungsraumabschnitten 105.
Den Behandlungsraumabschnitten 105 ist vorzugsweise jeweils ein Umluftmodul 106 zugeordnet.
Der Behandlungsraum 104 umfasst ferner eine Einlaufschleuse 108 und eine Auslaufschleuse 110, welche jeweils zur Ausbildung einer Frischgassilhouette über eine Frischgaszuführung 112 mit Frischgas 114, insbesondere Frischluft, versorgt werden.
Die Frischgassilhouetten im Ein- und Auslauf des Behandlungsraums 104 dienen dazu, die Atmosphäre innerhalb des Behandlungsraums 104 von der Umgebung zu separieren.
In der Frischgaszuführung 112 ist ein erstes Frischgasmodul 116 und stromaufwärts dazu ein zweites Frischgasmodul 118 angeordnet, welche jeweils einen Wärmeübertrager 117 aufweisen. Durch das erste und das zweite Frischgasmodul 116, 118 kann das angesaugte bzw. zugeführte Frischgas 114 zweistufig vorgeheizt werden, um insbesondere Kondensation in der Ein- und Auslaufschleuse 108, 110 zu vermeiden. Die Behandlungsanlage umfasst ferner eine Wärmeträgeranlage 120, welche einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf 122, eine Heizvorrichtung 124 und eine Pumpenvorrichtung 126 aufweist.
Der Wärmeträgerkreislauf 122, welcher einen Vorlauf 128 und einen Rücklauf 130 aufweist, führt vorzugsweise ein flüssiges Wärmeträgermedium wie z.B. ein Thermalöl, Wasser oder eine ionische Flüssigkeit in einem Kreislauf. Bevorzugt wird als Wärmeträgermedium ein Thermalöl, idealerweise mit einer Vorlauftemperatur von 250 °C und einer Rücklauftemperatur von 230 °C.
Die Heizvorrichtung 124 weist mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen 132 auf, wobei die Wärmequelle 132 als a) ein elektrisches Heizregister 134, und/oder b) ein gasbetriebener Heizkessel 136, und/oder c) ein wasserstoffbetriebener Heizkessel 138, und/oder d) eine solarthermische Zusatzbeheizung 140 ausgebildet ist.
Jede Wärmequelle 132 der Heizvorrichtung 124 ist entweder austauschbar oder die Heizvorrichtung 124 hält mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen 132 zum hybriden Heizen des Wärmeträgermediums vor. Somit ist sichergestellt, dass der Betreiber der Behandlungsanlage 100 auf Veränderungen am Energiemarkt hinsichtlich beispielsweise Verfügbarkeit oder Preis reagieren kann.
Die Pumpvorrichtung 126, welcher vorzugsweise im Rücklauf 130 des Wärmeträgerkreislaufs 122 angeordnet ist, umfasst zwei Pumpen 142, insbesondere zwei Umwälzpumpen, mittels welchen das Wärmeträgermedium insbesondere in einem kontrollierten Zwangsumlauf durch den Wärmeträgerkreislauf 122 gefördert wird. Die zwei Pumpen 142 sind insbesondere parallel zueinander angeordnet.
Die Heizvorrichtung 124 umfasst ferner einen Expansionsbehälter (nicht dargestellt), welcher über eine nicht absperrbare Ausdehnungsleitung (nicht dargestellt) mit der einen bzw. den mehreren Wärmequellen 132 verbunden ist, wodurch sich das Wärmeträgermedium ausdehnen kann. Im Expansionsbehälter gewährleistet eine Stickstoffüberlagerung den erforderlichen Druckausgleich und einen Verschluss gegen eine Sauerstoffzufuhr, womit im Falle von Thermalöl als Wärmeträgermedium eine Oxidation des Thermalöls vermieden wird.
Die Heizvorrichtung 124 umfasst außerdem vorzugsweise eine Steuer- und/oder Regelgruppe (nicht dargestellt), mittels welcher der Umlauf im Wärmeträgerkreislauf 122 steuer- und/oder regelbar ist.
Das in der Heizvorrichtung 124 erhitzte Wärmeträgermedium wird über den Vorlauf 128 des Wärmeträgerkreislaufs 122 zu den Umluftmodulen 106 und dem zweiten Frischgasmodul 118 geführt.
Jedes Umluftmodul 106 weist einen Wärmeübertrager 144, insbesondere einen Öl-Luft- Wärmeübertrager, und einen Umlaufventilator 146, insbesondere einen Ventilator auf, wobei mittels des Umlaufventilators 146 jeweils ein Gasstrom durch den zugeordneten Behandlungsraumabschnitt 105 in einem Kreislauf geführt wird.
Die Wärmeübertrager 128 der Umluftmodule 106 übertragen zumindest einen Teil der Wärmeenergie des über den Vorlauf 128 zugeführten Wärmeträgermediums auf den Gasstrom des jeweiligen Behandlungsraumabschnitts 105.
In vergleichbarer Weise wird auch zumindest ein Teil der Wärmeenergie vom Wärmeträgermedium im Vorlauf 128 auf das Frischgas 114 im zweiten Frischgasmodul 118 mit Hilfe des entsprechenden Wärmeübertragers 117 übertragen.
Das durch Wärmeübertragung abgekühlte Wärmeträgermedium wird von den Umluftmodule 106 bzw. dem zweiten Frischgasmodul 118 über den Rücklauf 130 des Wärmeträgerkreislaufs 122 zur Heizvorrichtung 124 zurückgeführt, um dort erneut aufgeheizt zu werden.
Jedem Umluftmodul 106 sowie dem zweiten Frischgasmodul 118 ist jeweils eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 148, insbesondere ein 3-Wege-Regelventil, zugeordnet, welche stromaufwärts des jeweiligen Umluftmoduls 106 bzw. des zweiten Frischgasmoduls 118 im Vorlauf 128 des Wärmeträgerkreislauf 122 angeordnet ist. Mittels den Regelvorrichtungen 148 kann die Temperatur des jeweils von den Umluftmodulen 106 in dem zugeordneten Behandlungsraumabschnitt 105 zirkulierten Gasstromes bzw. die Temperatur des durch das zweite Frischgasmodul 118 geförderten Frischgases 114 gesteuert und/oder geregelt werden.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst ferner eine Abluftreinigungsvorrichtung 150, insbesondere eine elektrisch thermische Abluftreinigung. Besonders bevorzugt ist eine als katalytische Nachverbrennung ausgebildete Abluftreinigung.
Die Abluftreinigungsvorrichtung 150 reinigt zumindest einen Teil der Abluft des Behandlungsraums 104, welche ihr über eine Abluftführung 152 zugeführt wird, wobei die Abluftführung 152 vorzugsweise an einem der mittleren Behandlungsraumabschnitte 105 abgeführt wird.
Aus der Abluftreinigungsvorrichtung 150 wird als abgereinigte Abluft ein Reingas 154 über eine Reingasführung 155 abgeführt. Die Reingasführung durchläuft den Wärmeübertrager 117 des ersten Frischgasmoduls 117 und überträgt zumindest ein Teil der im Reingas enthaltenen Wärmeenergie im Wärmeübertrager 117 des ersten Frischgasmoduls 116 auf das der Behandlungsanlage 100 zugeführte Frischgas 114.
Das abgekühlte Reingas 154 wird schließlich über Dach aus der Behandlungsanlage 100 herausgeführt.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen weisen vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf und vice versa.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage 100 schematisch dargestellt.
In der zweiten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 124 vorzugsweise wasserstoffbetrieben, d.h. das Wärmeträgermedium, welches bevorzugt flüssig ist, wird primär durch den wasserstoffbetriebenen Heizkessel 138 aufgeheizt. Aus Sicherheitsgründen empfiehlt es sich bei einer wasserstoffbetriebenen Heizvorrichtung 124, diese außerhalb einer Gebäudegrenze 156 der Behandlungsanlage 100 anzuordnen, z.B. im Freien oder in einem separaten und gut gelüfteten Gebäudeteil der Behandlungsanlage 100.
Die räumliche Trennung von Wärmeträgeranlage 120 und Behandlungsraum 104 bedingt, dass die Wärmeübertragung vom Wärmeträgermedium in den Behandlungsraum 104 bzw. in die Behandlungsraumabschnitte 105 anders ausgebildet sein muss, um nicht einen Teil der im Wärmeträgermedium zwischengespeicherten Wärmeenergie entlang des Vorlauf 128 bzw. der Zuführung zu verlieren.
Der Wärmeträgerkreislauf 122 ist deshalb über einen zentralen Wärmeübertrager 158 mit einem Heizkreislauf 160 gekoppelt, welcher als Heizgaskreislauf ausgebildet ist. Der Heizkreislauf 160 weist einen Heizvorlauf 162 ausgehend vom zentralen Wärmeübertrager 158 und einen Heizrücklauf 164 zurück zum zentralen Wärmeübertrager 158 auf.
Auf das im Heizkreislauf 160 zirkulierte Heizgas wird im zentralen Wärmeübertrager 158 Wärmeenergie vom im Wärmeträgerkreislauf 122 geführten Wärmeträgermedium übertragen und über den Heizvorlauf 162 des Heizkreislaufs 160 zu den Umluftmodulen 106 geführt.
Im Heizvorlauf 162 des Heizkreislaufs 160 ist ein Ventilator 166 angeordnet, insbesondere direkt stromabwärts des zentralen Wärmeübertragers 158.
Die Umluftmodule 106 in der zweiten Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 weisen keine eigenen Wärmeübertrager auf, da ihnen das bereits erhitzte Heizgas zugeführt, welches dann dem im jeweiligen Behandlungsraumabschnitt 105 zirkulierten Gasstrom beigemischt wird. Für das Beimischen können die Umluftmodule 106 jeweils mindestens eine Beimischklappe (nicht dargestellt) aufweisen.
Auch im Falle der zweiten Ausführungsform in Fig. 2 sind im Heizvorlauf 162 jedem Umluftmodul 106 eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 148 zugeordnet, mittels welcher die Temperatur des vom entsprechenden Umluftmodul 106 zirkulierten Gasstromes gesteuert und/oder geregelt werden kann. Das Heizgas wird über den Heizrücklauf 164, welcher vorzugsweise als Rückführkanal innerhalb des Behandlungsraums 104 und besonders bevorzugt als Dreieckkanal im Deckenbereich ausgebildet ist und sich entlang des gesamten Behandlungsraums 104 erstreckt, zum zentralen Wärmeübertrager 158 zurückgeführt. Dort wird erneut Wärmeenergie vom Wärmeträgerkreislauf 122 auf das Heizgas übertragen.
Jedem Behandlungsraumabschnitt 105 kann eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 167 zugeordnet sein, mittels welcher der jeweilige Volumenstrom des in den Heizrücklauf 164 zurückgeführten Heizgases gesteuert und/oder geregelt werden kann.
Im Vergleich zur ersten Ausführungsform in Fig. 1 ist alternativ oder ergänzend in der Abluftführung ein Ventilator 168 sowie eingangs der Frischgaszuführung 112 ein Ventilator 170 angeordnet, welche den jeweiligen geführten Gasstrom in Richtung Abluftreinigungsvorrichtung 150 bzw. erstes Frischgasmodul 116 fördern.
Die zweite Stufe der Frischgasaufheizung, d.h. das zweite Frischgasmodul 118, ist in Abhängigkeit entweder mit dem Wärmeträgerkreislauf 122 gekoppelt. In diesem Fall weist das zweite Frischgasmodul 118 einen Wärmeübertrager 117 auf. Alternativ ist das zweite Frischgasmodul 118 nicht mit dem Wärmeträgerkreislauf 122 gekoppelt und umfasst anstatt des Wärmeübertragers 117 ein elektrisches Heizregister, mittels welchem das Frischgas ebenfalls auf die Solltemperatur für die Einlauf- und/oder Auslaufschleuse 108, 110 aufgeheizt wird.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage 100 schematisch dargestellt.
Im direkten Vergleich mit der zweiten Ausführungsform ist die Wärmeträgeranlage 120, welche vorzugsweise innerhalb der Gebäudegrenzen des Behandlungsraums 104 angeordnet bzw. aufgestellt ist, als ein Kompaktgerät 172 ausgebildet.
Das Kompaktgerät 172 umfasst den zentralen Wärmeübertrager 158, welcher mit dem Heizkreislauf 160 gekoppelt ist, den Wärmeträgerkreislauf 122, die Pumpenvorrichtung 126, welche aufgrund des verkürzten Vor- und Rücklaufs 128, 130 lediglich eine Pumpe 142 umfasst bzw. ist, sowie die Heizvorrichtung 124, welche ein elektrisches Heizregister 134, insbesondere ein AC-Mittelspannungsheizregister 174, ist oder dieses umfasst.
Ein derartiges Kompaktgerät 172 kann so in der Behandlungsanlage 100 angeordnet werden, dass kurze Leitungswege für den Heizkreislauf 160 realisiert werden können. Wenn zudem das AC-Mittelspannungsheizregister 174 direkt auf dem Mittelspannungsniveau des Werknetzes bzw. Anlagennetzes betrieben werden kann, entfällt die Notwendigkeit einer Transformator-Schwerpunktstation.
Die in Fig. 4 dargestellte, vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage 100 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Fig. 1 dadurch, dass die Behandlungsanlage 100 anstatt einem Behandlungsraum 104 mit mehreren Behandlungsraumabschnitten 105 mehrere separate Behandlungsräume 104 umfasst, welche jeweils eine Einlaufschleuse 108, eine Auslaufschleuse 110 und lediglich einen Behandlungsraumabschnitt 105 für die Behandlung von Werkstücken aufweisen.
Jedem Behandlungsraum 104 ist ein Umluftmodul 106 zugeordnet.
In den Einlauf- und/oder die Auslaufschleusen 108, 110 kann eine Frischluftsilhouette zur atmosphärischen Trennung der jeweiligen Behandlungsraumabschnitte 105 von der Umgebung ausgebildet sein. Vorstellbar ist aber auch, dass die Einlauf- und/oder Auslaufschleuse 108, 110 alternativ oder ergänzend ein Verschlusselement wie ein Tor umfassen oder solches ausgebildet sind.
Die in Fig. 5 dargestellte, fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage 100 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Fig. 1 dadurch, dass bezogen auf die Förderrichtung, welche in den Fig. 1 bis 5 vorzugsweise von links nach rechts verläuft, stromaufwärts des Behandlungsraums 104 ein Vortrocknerraum 176 angeordnet ist, in welchem die Werkstücke eine vorgelagerte Behandlung erfahren, wie einer Vortrocknung. Dadurch lässt sich beispielsweise das Temperaturniveau in den Behandlungsraumabschnitten 105 des Behandlungsraums 104 beeinflussen, insbesondere reduzieren. In Fig. 6 ist die Wärmequelle 132 der Heizvorrichtung 124 ein Heizgaskreislauf 178, wobei die Wärme des im Heizgaskreislauf 178 geführten Heizgases mittels eines Wärmeübertragers 180 auf den Wärmeträgerkreislauf 122 übertragen lässt.
Der Heizgaskreislauf 178 umfasst vorzugsweise eine elektrische Heizvorrichtung 182, eine Mischvorrichtung 184 und mindestens eine, vorzugsweise drei Wärmespeichereinheiten 186, welche zusammen einen Wärmespeicher bilden.
Der Heizgaskreislauf 178 umfasst ferner vorzugsweise einen ersten und einen zweiten von einem Motor 188 angetriebenen Gebläseverdichter 190, 192, welche den Heizgasstrom in dem Heizgaskreislauf 178 fördern.
Des Weiteren umfasst der Heizgaskreislauf vorzugsweise eine Schalldämpfereinheit 194, welche die Schallemission bei der Zuführung von Frischluft 196 in den Heizgaskreislauf 178 reduziert.
Daneben umfasst der Heizgaskreislauf 178 vorzugsweise neun gesteuerte und/oder geregelte Ventile 198 zur Steuerung und/oder Regelung des Heizgasstroms in dem Heizgaskreislauf 178.
Im Normalbetrieb wird dem Heizgaskreislauf 178 Frischluft 196 zugeführt, welche eingangs die Schalldämpfereinheit 194 zur Schallemissionsreduzierung passiert.
Über ein Ventil 198, welches stromabwärts des Schalldämpfers 194 angeordnet ist und vorzugsweise kolbengesteuert und/oder -geregelt ist, wird der Volumenstrom der Frischluftzufuhr gesteuert und/oder geregelt.
Die zugeführte Frischluft wird mittels des ersten Gebläseverdichters 190 in Richtung der elektrischen Heizvorrichtung 182 gefördert, in welcher die zugeführte Frischluft 196 erhitzt wird.
Stromabwärts der elektrischen Heizvorrichtung 182 ist die Mischvorrichtung 184 angeordnet, welche im Normalbetrieb das in der elektrischen Heizvorrichtung 182 erhitzte Gas, d. h. das Heizgas, entsprechend seiner Schaltstellung leitet. Die Mischvorrichtung 184 weist vorzugsweise mindestens drei Schaltstellung auf.
Im ersten Schaltzustand wird das von der elektrischen Heizvorrichtung 182 zugeführte Heizgas ausschließlich in Richtung des stromabwärts der Mischvorrichtung 184 angeordneten Wärmeübertragers 180 geleitet.
Im zweiten Schaltzustand wird das Heizgas ausschließlich in Richtung der Wärmespeichereinheiten 186 zur Einspeicherung der Wärme geleitet.
Und in der dritten Schaltstellung wird das von der elektrischen Heizvorrichtung 182 kommende Heizgas unter Zumischung der in den Wärmespeichereinheiten 186 gespeicherten Wärme in Richtung des Wärmeübertragers 180 geleitet.
Im Normalbetrieb leitet die Mischvorrichtung 184 in ihrer ersten Schaltstellung das Heizgas durch ein stromabwärts angeordnetes Ventil 198 in Richtung des Wärmeübertragers 180, wobei dieses Ventil 198 den Volumenstrom des Heizgases regelt und/oder steuert.
Somit wird im sogenannten Normalbetrieb kein Heizgas in die Wärmespeichereinheiten 186 zur Einspeicherung geleitet.
Dem Wärmeübertrager 180 sind zwei Ventile 198 zugeordnet, welche das Heizgas durch den Wärmeübertrager 180 leiten oder an diesem vorbeileiten.
Ferner ist dem Wärmeübertrager 180 eine Pumpe 200 zugeordnet, welche das über die Mischvorrichtung 184 kommende Heizgas durch den Wärmeübertrager 180 zirkuliert.
Der Gasstrom stromabwärts des Wärmeübertragers 180 wird dann mittels des zweiten Gebläseverdichters 192 zur erneuten Erhitzung in Richtung der elektrischen Heizvorrichtung 184 gefördert.
Stromabwärts des zweiten Gebläseverdichters 192 sind vorzugsweise zwei gesteuerte und/oder geregelte Ventile 198 angeordnet, welche den Volumenstrom in Richtung der elektrischen Heizvorrichtung 182 steuern und/oder regeln. Im Falle der Einspeicherung von Wärme in die Wärmespeichereinheiten 186 leitet die Mischvorrichtung 184 in ihrer zweiten Schaltstellung das erzeugte Heizgas in diese, wobei in Fig. 6 drei parallele Wärmespeichereinheiten 186 dargestellt sind, in welche parallel Wärme eingespeichert wird.
Vorstellbar ist aber auch, dass nur einer Wärmespeichereinheit 186 oder nur einem Teil der Wärmespeichereinheiten 186 Wärme zugeführt, wofür zusätzliche Ventile zwischen der Mischvorrichtung 184 und den Wärmespeichereinheiten 186 vorgesehen sein können.
Während des Einspeichervorgangs sind die der jeweiligen Wärmespeichereinheit 186 zugeordneten Ventile 198, welche stromabwärts der jeweiligen Wärmespeichereinheiten 186 angeordnet sind, zumindest teilweise geöffnet, um vorzugsweise das von dem zugeführten Heizgas verdrängte, in den Wärmespeichereinheiten 186 enthaltene Restgas, welches vorzugsweise eine geringe Temperatur als das zugeführte Heizgas aufweist, in den Heizgaskreislauf 178 strömen zu lassen.
Am Ende des Einspeicherns der Wärme werden die den Wärmespeichereinheiten 186 zugeordneten Ventile 198 geschlossen und die Mischvorrichtung 184 wird vorzugsweise in ihre erste Schaltstellung geschaltet.
Im Volllastbetrieb, in welchem es beispielsweise erforderlich ist, dem Wärmeübertrager 180 sehr kurzfristig auf die notwendige Betriebstemperatur zu bringen, ist die Mischvorrichtung 184 in ihre dritte Schaltstellung geschaltet, um dem in der elektrischen Heizvorrichtung 182 erhitzten Heizgas die in den Wärmespeichereinheiten 186 gespeicherte Wärme, vorzugsweise temporär, zuzumischen.
Vorzugsweise sobald die erforderliche Betriebstemperatur erreicht wurde, schaltet die Mischvorrichtung 184 zurück in ihre erste Schaltstellung, womit keine weitere Wärme aus den Wärmespeichereinheiten 186 ausgespeichert wird.
In etwaigen Stillstands- oder Pausenzeiten oder zu Zeiten eines niedrigen Strompreises kann dann vorzugsweise wieder Wärme in die Wärmespeichereinheiten 186 eingespeichert werden, um diese beispielsweise für den Volllastbetrieb vorzuhalten. Bezugszeichenliste
Behandlungsanlage Trocknungsanlage Behandlungsraum Behandlungsraumabschnitt Umluftmodul
Einlaufschleuse
Auslaufschleuse Frischgaszuführung Frischgas erstes Frischgasmodul Wärmeübertrager zweites Frischgasmodul Wärmeträgeranlage Wärmeträgerkreislauf Heizvorrichtung Pumpenvorrichtung Vorlauf
Rücklauf
Wärmequelle elektrisches Heizregister gasbetriebener Heizkessel wasserstoffbetriebener Heizkessel solarthermische Zusatzbeheizung Pumpen
Wärmeübertrager Umlaufventilator
Steuer- und/oder Regelvorrichtung Abluftreinigungsvorrichtung Abluftführung
Reingas
Reingasführung Gebäudegrenze zentraler Wärmeübertrager
Heizkreislauf
Heizvorlauf
Heizrücklauf
Ventilator
Steuer- und/oder Regelvorrichtung
Ventilator
Ventilator172 Kompaktgerät
AC-Mittelspannungsheizregister
Vortrocknerraum
Heizkreislauf
Wärmeübertrager elektrische Heizvorrichtung
Mischvorrichtung
Wärmespeichereinheit
Motor für Gebläseverdichter erster Gebläseverdichter zweiter Gebläseverdichter
Schalldämpfereinheit
Frischluft gesteuertes und/oder geregeltes Ventil Pumpe

Claims

Patentansprüche Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere eine Trocknungsanlage (102) zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien, umfassend: mindestens einen Behandlungsraum (104), welcher einen oder mehrere Behandlungsraumabschnitte (105) umfasst, wobei der mindestens eine Behandlungsraum (104) und/oder der eine oder die mehreren Behandlungsraumabschnitte (105) jeweils einem von mehreren separaten Umluftmodulen (106) zugeordnet sind, und wobei jedes Umluftmodul (106) angeordnet ist, um einen separaten, kreisläufigen Gasstrom zu führen; und eine Wärmeträgeranlage (120) zum indirekten Heizen der Gasströme, welche eine Heizvorrichtung (124) umfasst, wobei a) mindestens ein Umluftmodul (106) einen Wärmeübertrager (144) aufweist, mittels welchem das jeweilige Umluftmodul (106) mit der Wärmeträgeranlage (120) gekoppelt ist; und/oder b) mehrere Umluftmodule (106) in einen oder mehrere Heizkreisläufe (160), insbesondere Heizgaskreisläufe, eingebunden sind, welche über einen zentralen Wärmeübertrager (158) mit der Wärmeträgeranlage (120) gekoppelt sind. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgeranlage (120) umfasst: einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf (122), welcher mindestens einen Vorlauf (128) und mindestens einen Rücklauf (130) aufweist und in welchem ein flüssiges Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, Wasser oder ionische Flüssigkeit, zirkuliert. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (124) mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen (132) umfasst, wobei die Wärmequelle (132) als a) ein elektrisches Heizregister (134), und/oder b) ein gasbetriebener Heizkessel (136), und/oder c) ein wasserstoffbetriebener Heizkessel (138), und/oder d) eine solarthermische Zusatzbeheizung (140), und/oder e) ein Heizgaskreislauf (178) ausgebildet ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass a) die mindestens eine Wärmequelle (132) gegen eine andere Wärmequelle (132) austauschbar ist; und/oder b) mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen (132) parallel und/oder alternierend betreibbar sind. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizgaskreislauf (178), dessen Wärme mittels mindestens eines Wärmeübertragers (180) auf den Wärmeträgerkreislauf (122) übertragbar ist, Folgendes umfasst: mindestens eine elektrische Heizvorrichtung (182) zum Heizen des Heizgases, mindestens eine Mischvorrichtung (184), welche stromabwärts der mindestens einen elektrischen Heizvorrichtung (182) angeordnet ist, und mindestens eine Wärmespeichereinheit (186) zum Ein- und Ausspeichern von Wärme, wobei die mindestens eine Wärmespeichereinheit (186) mit der mindestens einen Mischvorrichtung (184) fluidwirksam verbunden ist. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgeranlage (120) eine Pumpenvorrichtung (126) mit mindestens einer Pumpe (142) zum Fördern des Wärmeträgermediums durch den Wärmeträgerkreislauf (122) und zumindest einen Teil der Heizvorrichtung (124) umfasst. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsanlage (100) eine Abgasreinigungsvorrichtung (150), insbesondere eine elektrisch thermische Abgasreinigungsvorrichtung, zum Abreinigen von Abluft umfasst, welche von dem Behandlungsraum (104) über eine Abgasführung (152) der Abgasreinigungsvorrichtung (150) zuführbar ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (150) über eine Reingasführung (155) durch Abreinigung erhaltenes Reingas (154) aus der Behandlungsanlage (100) herausführt. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Heizkreisläufe (160) jeweils mindestens einen Heizvorlauf (162) und mindestens einen Heizrücklauf (164) umfassen, und wobei mittels des einen oder der mehreren Heizkreisläufe (160) Heizgas in den mindestens einen Behandlungsraum (104) hineinführbar und aus dem mindestens einen Behandlungsraum (104) hinausführbar ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizvorlauf (162) und/oder im Heizrücklauf (164) mindestens eine Pumpenvorrichtung, insbesondere ein Ventilator (166), angeordnet ist, mittels welcher das Heizgas oder ein Wärmeträgermedium im Heizkreislauf (160) förderbar ist. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (124) räumlich getrennt von dem Behandlungsraum (104) angeordnet ist, vorzugsweise im Freien oder in einem gut belüfteten Raum oder Gebäudeteil. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgeranlage (120) als ein Kompaktgerät (172) ausgebildet ist, in welches zumindest die Heizeinrichtung (124), der zentrale Wärmeübertrager (158) und der Wärmeträgerkreislauf (122) integriert ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (132) der Heizeinrichtung (124) ein elektrisches Heizregister (134), insbesondere ein AC-Mittelspannungsheizregister (170), ist oder ein solches umfasst. Behandlungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsraum (104) eine Einlaufschleuse (108) und/oder eine Auslaufschleuse (110) aufweist, und wobei der Einlaufschleuse (108) und/oder der Auslaufschleuse (110) über eine Frischgaszuführung (112) Frischgas (114) zuführbar ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Frischgaszuführung (112) mindestens ein Frischgasmodul (116, 118) angeordnet ist, mittels welchem das zugeführte Frischgas (114) temperierbar, insbesondere aufheizbar, ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Frischgaszuführung (112) ein erstes Frischgasmodul (116) angeordnet ist, mittels welchem zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Reingases (154) auf das Frischgas (114) übertragbar ist, und dass stromabwärts des ersten Frischgasmoduls (116) ein zweites Frischgasmodul (118) angeordnet ist, mittels welchem das Frischgas auf eine Solltemperatur aufheizbar ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Frischgasmodul (118) ein elektrisches Heizregister umfasst und/oder mit dem Wärmeträgerkreislauf (122) gekoppelt ist. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Umluftmodul (106) mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung (148), insbesondere ein 3-Wege-Regelventil, zur Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der von den Umluftmodulen (106) geführten Gasströme zugeordnet ist, wobei die Steuer- und/oder Regelvorrichtungen (148) vorzugsweise im Vorlauf (128) des Wärmeträgerkreislaufs (122) und/oder im Heizvorlauf (162) des Heizkreislaufs (160) angeordnet sind. Verfahren zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Durchströmen von mehreren Behandlungsraumabschnitten (105) eines oder mehrerer Behandlungsräume (104) einer Behandlungsanlage (100) mit mehreren in separaten Kreisläufen geführten Gasströmen, wobei die Gasströme von separaten Umluftmodulen (106) geführt werden, welche jeweils einem Behandlungsraumabschnitt (105) zuordnet sind; Erhitzen der Gasströme mittels eines Wärmeträgerkreislaufs (122) einer Wärmeträgeranlage (120), welche eine Heizvorrichtung (124) umfasst, wobei die im Wärmeträgermedium des Wärmeträgerkreislaufs (122) enthaltene Wärmeenergie a) über Wärmeübertrager (144) der Umluftmodule (106) auf die Gasströme übertragen wird; und/oder b) über einen zentralen Wärmeübertrager (158) auf einen oder mehrere Heizkreisläufe (160), insbesondere Heizgaskreisläufe, übertragen wird, mittels welchen Heizgas über die Umluftmodule (106) den Gasströmen beigemischt wird. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (124) i) mindestens eine austauschbare Wärmequelle; und/oder ii) mindestens zwei unterschiedliche Wärmequellen für ein paralleles und/oder alternierendes Heizen des Wärmeträgermediums aufweist.
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