Was kosten Druckabfall und Leckagen in Druckluft-Leitungssystemen?

Posted by Volkan Özdemir on 02.12.2019 16:00:00

Ein neuer Kompressor soll immer so effizient wie möglich sein –warum nicht auch das Druckluftleitungssystem? Wenn man die bestmögliche Effizienz eines Druckluftsystems betrachtet, ist es wichtig, den gesamten Weg der Druckluft von der Erzeugung über die Aufbereitung bis hin zur Verteilung im Rohrsystem zu betrachten. Alles muss bestens aufeinander abgestimmt sein. Druckverluste und Leckagen sollten in jedem Fall vermieden werden – sonst kann es teuer werden.

 

Airnet Rohrleitungssystem, Montage

Druckluftleitungen werden unter Missachtung der Energieeffizienz ausgewählt, sodass falsche Planung und Auslegung des falschen Produktes einen drastischen Einfluss auf die Kosten der Druckluftproduktion haben. Statistisch gesehen wird in 80 von 100 Betrieben über die Hälfte der Energie über die Druckluftverteilung vergeudet. Ein modernes Rohrleitungsnetz muss folgende Bedingungen erfüllen:

- Für alle Verbraucher einen ausreichenden Volumenstrom zur Verfügung stellen
- Überall in der Produktion den notwendigen Arbeitsdruck garantieren
- Zu jeder Zeit überall die entsprechende Druckluftqualität halten
- Einen so gering wie möglich gehaltenen Druckabfall im Netz erreichen

Druckverlust im Leitungssystem

Eine zu geringe Dimensionierung bzw. falsche Auslegung der Leitungen verursacht einen hohen Druckabfall bis zum Verbraucher. Der Kompressor arbeitet durch den unzureichenden Durchmesser viel uneffizienter und muss dem Druckabfall mit einem zusätzlichen Energieaufwand entgegenwirken. Der Druckabfall von der Erzeugung bis zum Abnehmer darf 0,1 bar nicht überschreiten.
Viele Rohrleitungen haben einen hohen Rauhigkeitswert im Inneren des Rohres. Der hohe Reibungsfaktor beeinflusst in hohem Maße den Druckverlust. Korrosion hat auch einen schlechten Einfluss auf die Druckluftqualität und den Durchfluss. Bei korrosionsanfälligen Materialien erhöht sich der Reibungsfaktor mit der Zeit deutlich. Viele konventionelle Rohrleitungen sind nicht gemäß ISO 8573-1, Klasse 0, zertifiziert. Schon über eine kurze Betriebszeit korrodiert die innere Beschaffenheit vieler konventionellen Leitungen drastisch und nimmt exponentiell zu, was zu einer deutlich schlechteren Druckluftqualität und vor allem einem hohen Durchflusswiderstand im Rohr führt, die sich am Ende auf der Energierechnung bemerkbar macht.
Verzinkter Stahl beispielsweise wird mit der Zeit immer rauher und beeinflusst somit die Betriebskosten dramatisch. Die Durchflussleistung eines Premium-Aluminiumrohres ist bis zu 24% höher als die eines verzinkten Stahlrohres. (berechnet auf eine Anlage mit 30 m Länge, Durchschnittswert bei gleichem Durchmesser von Aluminium und verzinktem Stahl zwischen 20 mm bis 80 mm)

Tip: Durch eine schlechte Qualität der Leitungen erhöht sich auch der Wartungsaufwand für das System. Einer wartungsfreien Rohrleitung sollte man schon aus Kostengründen immer den Vorzug geben.

Rauhigkeitswerte von Rohrleitungen. Sandrauigkeit k in mm
• Aluminium,neu 0,0013 mm bis 0,0015 mm
• Stahl, verzinkt, neu 0,1 mm bis 0,16 mm

Leckagen im Leitungssystem

Leckageverluste in Druckluftleitungen

Beispielrechnung:
bei nur EINEM Loch mit einem Durchmesser von 3 mm:
Ein Lochdurchmesser von 3 mm verursacht einen Luftverlust von 11,2 l/s bei 7 bar Betriebsdruck.
11,2 l/s entsprechen 0,67 m³/min = 40,3 m³/h
40,3 m³/h x 7.500 Betriebsstunden/Jahr = 302.000 m³/Jahr
302.000 m³/Jahr x 0,0998 kWh/m³ x 0,15 €/kWh = 4.527,00 €/Jahr

Annahme:
Maschinenlaufzeit: 7.500 Betriebsstunden/Jahr (3-Schichtbetrieb)
Strompreis: 0,15 €/kWh.
Angenommene spezifische Leistung eines Kompressors mit 75 KW Leistung bei 7 bar: 0,0998 kWh/m³.

Undichte Verbindungen und Leckagen im Leitungssystem verursachen hohe Betriebskosten. Wir empfehlen eine Leckage-Ortung mit einer AirScan-Messung.

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Bei Druckluftleitungen die Energiekosten bewerten

Die Amortisationszeit von Premium-Rohrleitungen ist wesentlich kürzer als man denkt! Die Investitionskosten sind zwar wichtig, sollten aber keine Priorität bei der Auswahl des Leitungssystems haben. Vielmehr sollten die Betriebskosten bzw. Energiekosten bewertet werden. Die Verteilung von Druckluft ist letztlich eine Energieleitung, die bei gleichbleibendem Fließdruck, gleichbleibender Luftqualität und Luftmenge Druckluftenergie transportiert. Hierbei eine Effizienzsteigerung zu realisieren, heißt Systemkosten zu senken.

Airnet Druckluftleitung, Montage

Nur wenn alle Bauteile der Druckluftkette vom Kompressor über die Aufbereitung, Verteilung bis zum Verbraucher aufeinander abgestimmt sind, können die Systemkosten in der gesamten Druckluftanlage gesenkt werden. Jedes gut durchdachte Druckluftverteilungssystem ist kostengünstiger als solche, die nicht dem Stand der Technik entsprechen.

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Topics: Airnet, Druckluft-Leitungssystem, Airscan

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