Nachhaltigkeit in der gewerblichen Wäscherei

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1 Leonardo da vinci Projekt Nachhaltigkeit in der gewerblichen Wäscherei Modul 5 Energie in Wäschereien Kapitel 2 Energieeinsatz in Wäschereien ein Beitrag von 1

2 Inhalt Energieverteilung in der Wäscherei Energiearten in der Wäscherei Wärmeinhalte verschiedener Energiequellen Wärmeversorgung kleine und große Wäscherei Dampferzeugung Kesseltypen Energieumwandlung bei Dampfbeheizung Vergleich Direktbeheizung mit Erdgas und Dampfbeheizung Energieeinsparung Mangeln aktive und passive Maßnahmen zur Energieeinsparung 2

3 Lernziele Am Ende dieses Kapitels werden Sie die Energieverteilung und die wichtigsten in der Wäscherei eingesetzten Energiearten kennen die Wärmeinhalte der verschiedenen Energiequellen vergleichen können die Bedeutung der Wärmeenergie und deren unterschiedliche Erzeugungsarten unterscheiden können sowie hinsichtlich Vor- und Nachteilen vergleichen können die verschiedenen Dampferzeugungsarten bewerten können die Vorteile der direkten Beheizung am Beispiel des Trockners erkennen Möglichkeiten der Energieeinsparung beim Mangeln erläutern können sowie aktive und passive Maßnahmen zur Energieeinsparung anwenden können 3

4 Energieeinsatz in Wäschereien in Wäschereien wird Energie hauptsächlich zur Erzeugung der Prozesswärme (Dampf, Heißwasser u. a.) benötigt als Energieträger werden Erdgas, Strom und Heizöl EL (extra leicht) sowie Heizöl S (schwer) eingesetzt, wobei Erdgas und Strom sowohl zur direkten Gerätebeheizung wie auch für den indirekten Einsatz zur Wärmeträgererwärmung eingesetzt werden können Heizöl S wird wegen der mit seinem Einsatz verbundenen gesetzlichen Auflagen in der Regel nur noch in der Industrie genutzt 4

5 Umrechnung Wärmeeinheiten cal kcal Mcal J = Ws MJ kwh 1 cal 1 0,001 0, ,1868 0, , kcal , ,8 0, , Mcal ,1868 1,163 1 J = Ws 0,2388 0, , , , MJ ,8 0, , kwh , ,6 1 5

6 Gesamtenergieverteilung Wäscherei Beispiel: Wäscherei mit 600 t/a Wäschedurchsatz (spez. Energieverbrauch Strom/Brennstoff 0,3/3,4 kwh/kg Wäsche) Strom 8 % 183 MWh/a Waschstraße Waschmaschine Mangel Kompressor Licht 100 % Brennstoffeinsatz 92 % MWh/a Verluste Dampferzeugung Verluste Dampfverteilung Waschstraße Trockner Mangel Waschmaschine Reinigen Pressen Sonstige Sonstige Prozentänderungen ergeben sich, wenn Geräteausstattung, Maschinenauslastung und Waschprogramme geändert werden Quelle: BGW 6

7 Energieträger in Wäschereien Beheizungsarten Waschmaschinen, Trockner, Mangeln, Pressen, Finishgeräte Zentrale Wärmeversorgung Wärmeträger: meist Dampf indirekt direkt Erdgas/ Heizöl EL Erdgas/ Heizöl EL Thermoöl* Heißwasser* Hochdruckdampf Niederdruckdampf indirekt direkt Erdgas/ Strom Erdgas Dezentrale Wärmeversorgung Einzelbeheizung Waschmaschinen, Trockner und Mangeln, Pressen (Strom) Trockner * geringere Marktbedeutung Quelle: BGW 7

8 Wärmeträger in der Wäscherei Hochdruck Dampfdruck > 1,0 bar üblich: 8-12 bar (Betriebsüberdruck) Temperaturen: C Dampfeigenschaften hohe Wärmekapazität guter Wärmeübergang konstante max. Arbeitsleistung Anwendungstechnik + direkte Dampfeinströmung (Waschen und Dämpfungsprozess, dadurch sehr kurze Aufheizzeiten der Flotte) + hohe Wirtschaftlichkeit + Reserve bei Spitzenbelastung (Großraumwasserkessel) - hohe Anschaffungskosten - überwachungspflichtige Anlagen Dampf Niederdruck Dampfdruck 0,5-1,0 bar üblich: 0,5 bar (Betriebsüberdruck) Temperaturen: max. 120 C Dampfeigenschaften hohe Wärmekapazität guter Wärmeübergang Anwendungstechnik + kurze Aufheizzeiten + einfache Bedienung und Wartung + niedriger Anschaffungspreis des Dampferzeugers + keine Überwachung durch den TÜV, nur Kesselanmeldung - Temperatur max. 120 ºC, dadurch ungeeignet für Mangel, Tumbler, Pressen etc. 8

9 Wärmeversorgung kleine Wäschereien Dezentrale Beheizung Wärme kann an den Abnahmestellen direkt erzeugt werden Betriebe bis zu etwa 500 kg Wäsche/Tag lassen sich, günstige Tarife vorausgesetzt, in der Regel vollständig mittels Erdgas oder Strom betreiben Vorteil der Einzelbeheizung ist dadurch gegeben, dass betriebliche Ressourcen flexibel, entsprechend dem anfallenden Wäscheaufkommen, genutzt werden können Energie wird immer nur im nötigen Umfang eingesetzt dies führt zu rationellem und umweltschonenden Energieeinsatz 9

10 Dezentrale Beheizung Hotelwäscherei mit 42 kg/h Leistung DN 180 DN 275 DN 180 DN 120 DN Waschschleudermaschine, Beheizung mittels Erdgas/ Strom/ Dampf 2 Trockner Beheizung mittels Erdgas/ Strom/ Dampf 3 Muldenmangel Beheizung mittels Erdgas/ Strom/ Dampf DN 150 SG Abgasleitung AK Abgassammelleitung SL Abgas-/Abluftleitung LK Abluftkamin DN 70 DN 100 Quelle: BGW 10

11 Wärmeversorgung in Großwäschereien Zentrale Wärmeversorgung für Wäschereien mit einem Wäscheaufkommen über 500 kg Wäsche pro Tag ist Nutzung einer zentralen Wärmeerzeugung sinnvoll in Betrieben dieser Größenordnung wird in der Regel Dampf, seltener Heißwasser oder Thermoöl als Wärmeträger eingesetzt wichtigste Beheizungsart ist zentrale Dampfversorgung mit Vorteil einer kontinuierlichen Verteilung des Wärmeträgers zu den Verbrauchsstellen, sowie der Möglichkeit der Direktaufheizung der Waschflotte wichtig ist genaue Auslegung des Dampferzeugers, da in Zeiten hoher Auslastung des Betriebes unter Umständen alle Dampfabnehmer Wärme anfordern - Dampfkessel sollte so ausgelegt sein, dass er bei anfallenden Stoßbelastungen mit hohem Dampfverbrauch zu allen Maschinen ausreichenden Dampf liefern kann 11

12 Großwasserraumkessel Feuerraum 1. Rauchrohrzug 2. Rauchrohrzug Quelle: Loos International 12

13 Großwasserraumkessel Vorteile trockener Dampf konstanter Druck robuste Speisepumpen nutzbar Speichervermögen Brennerregelungsmöglichkeiten geringere Verrußung durch weniger Zündvorgänge niedrige Wartungskosten gute Einbindung in Dampfnetze aus mehreren Kesseln Nachteile Preis Baugröße Aufstellung (Platzbedarf) Genehmigung Überwachung höherer Reparaturaufwand bei Schäden am Druckkörper lange Aufheizzeiten höhere Wärmeverluste bei Stilllegung über mehre Tage Anfahren des Kessels nur unter Aufsicht 13

14 Schnelldampferzeugung Diese Kessel sind, wenn die Dampfkessel den Beschränkungen in den einzelnen Einteilungsgruppen entsprechen, nicht überwachungspflichtig und genehmigungsfrei. Vorteile gegenüber Großraumkesseln geringer Platzbedarf kurze Aufheizzeiten schnelle Anpassung an den Bedarf geringere Anschaffungskosten geringe Wärmeverluste Sondervorschriften für Abnahme der Kessel, bei Wasserinhalten unter 35 l genehmigungsfrei bei l Erleichterungen bei der Aufstellung Nachteile kein Speichervermögen größere Wartung und Pflege hohe Anforderung an das Speisewasser Dampf mit rel. hohem Wassergehalt nicht für Stoßbelastung ausgelegt 14

15 Schnelldampferzeugertechnik stehende Ausführung 1 Saugmantel-Luft 2 Druckmantel-Luft 3 Brenner 4 Ansaug-Gehäuse 5 Reinigungsöffnung 6 Heizsystem 7 Druckregler-Verteiler 8 Flammenüberwachung Quelle: Certuss 15

16 Vergleich Dampf- und Direktgasbeheizung Beispiel: Tunnelfinisher Dampfbeheizt Gasbeheizt Dampfverbrauch Kosten Dampf Gasverbrauch Kosten Gas 285 kg/h 8,72 Euro / h 157 kwh 7,07 Euro / h bei 8 h/d (300 d/a) Euro / a Euro / a Die Durchsatzleistung pro Stunde von Maschinen beider Beheizungsarten ist nahezu identisch 16

17 Energieumwandlung bei Dampfbeheizung Nutzenergie bei Dampfbeheizung Brenner Dampfkessel Wärmetauscher Erdgas/ Heizöl Luft Wirkungsgrad η = 0,85 η = 0,98 η = 0,85 1 kw eingesetzte Energie 0,70 kw nutzbare Energie 17

18 Energieumwandlung bei Direktbeheizung Nutzenergie bei Direktbeheizung (Erdgas) Erdgas Brenner Luft Wirkungsgrad η = 0,85 1 kw eingesetzte Energie 0,85 kw nutzbare Energie 18

19 Vorteile Direktbeheizung - Trockner bessere Temperaturregelgenauigkeit des Trockenprozesses (modulierender Gasbrenner) Leistungskonstanz der Maschine über die Lebenszeit + Maschinen mit Dampf-Wärmetauscher verlieren Leistung, da Wärmetauscher verschmutzt deutlich höhere Trockenleistungen der direkt beheizten Trockner + höherer Wäschedurchsatz bedeutet geringere Kosten geringerer Wartungsaufwand + insbesondere geringere Reinigungskosten Trocknerkapazität ist (beliebig) erweiterbar + bei mit Dampf betriebenen Anlagen grenzt die Kesselkapazität die Erweiterbarkeit ein 19

20 Vergleich Erdgas - Dampfbeheizung - Trockner direkte und indirekte Beheizung von Trocknern Erdgastrockner (direkt) Trockenleistung Trockenleistung 100 % 100 % Dampftrockner (indirekt) 15 % 0 Jahre Lebensdauer 0 Jahre Lebensdauer Verluste Abgas Maschine Verluste Abgas Dampferzeugung Dampfverteilung Maschine Leistungsabfall Heizregister 20

21 Vergleich Erdgas - Dampfbeheizung Trockner 160 % ,3 0,035 /kg Wäsche 230 kg/h Erdgastrockner (direkt) ,042 /kg Wäsche 162 kg/h Dampftrockner (indirekt) Grundlagen Frotteeware Kosten Erdgas: 0,045 /kwh Dampf: 0,036 /kg Dampf 21

22 Energieeinsatz Mangeln Wärmerückgewinnung beim Mangeln Wärmebilanz einer Mangel Textilerwärmung 4 % Wassererwärmung 5 % Wasserverdampfung 40 % Lufterwärmung 17 % Wärmeverluste 37 % Optimierung der Mangel durch Anpassung der Mangelgeschwindigkeit Überwachung der Wäschefeuchtigkeit Regelung d. Muldentemperatur, Anpassung Anpressdruck bzw. Bewicklungsstärke 22

23 Maßnahmen zur Energiereduzierung Aktiver Umweltschutz Energieeinsatz optimieren durch Brenneroptimierung Entwicklung von speziellen Brennern reduzierte Waschtemperaturen optimierte Maschinentechnik ohne negativen Einfluss auf die Waschqualität sowie Funktion und Lebensdauer der Textilien Passiver Umweltschutz Energieeinsatz reduzieren durch technische Maßnahmen zur Reduzierung der eingesetzten Energie Anwendung von Wärmetauschern zum Verringern der Abwassertemperatur 23