Wer eine Druckluftstation plant, legt möglicherweise nicht genug Wert auf die Filtertechnik, meint Atlas Copcos Produktmanager Christian Baer. Denn diese beeinflusse nicht nur die Druckluftqualität, sondern auch die Energieeffizienz der Anlage. Gute Filter zeichnen sich durch niedrigen Differenzdruck, hohe Effizienz und lange Standzeiten bis zur nächsten Wartung aus. Schlechte Filter dagegen können schnell ins Geld gehen.
Frage der Redaktion: Wie finde ich den richtigen Filter für meine Anforderung?
Christian Baer: Je nachdem, wofür ich in meinem Unternehmen Druckluft einsetze, muss diese eine bestimmte Qualität haben. Wenn ich etwa Schüttgüter pneumatisch fördere, kann feuchte oder ölhaltige Druckluft das Produkt verkleben; Druckluftleitungen können durch Feuchtigkeit korrodieren, staubhaltige Druckluft kann Abrieb und Verschleiß fördern. Je nach Anforderung und Anwendung gibt es laut ISO 8573–1:2010 fünf Reinheitsklassen für Druckluft, die eingehalten werden müssen. Diese geben uns unsere Kunden bei der Planung einer Druckluftstation meist schon als Parameter mit.
Wenn die Anforderung an die Druckluftqualität beispielsweise 2–4‑1 lautet, bedeutet das: Klasse 2 für Partikel, Klasse 4 bei der Feuchtigkeit und Klasse 1 für Öl. Wenn absolut reine Luft gefordert ist, wie etwa in der Lebensmittelindustrie oder bei der Verwendung als Atemluft, wird für Öl die Klasse 0 gefordert. Für nahezu jede Reinheitsklasse jeder Kategorie gibt es Filter. Unter Umständen müssen mehrere vor die Anwendung gesetzt werden.
Frage: Welche Verunreinigungen sind am häufigsten herauszufiltern und welche Filter eignen sich dafür?
Christian Baer: Feuchte Druckluft wird mit Kältetrocknern getrocknet, die wir in unsere Kompressoren mit dem Kürzel “FF” (Full Feature) schon ab Werk integrieren. Wenn Adsorptionstrockner verwendet werden, filtert ein nachgeschalteter Feinstaubfilter die beim Trocknen mit Adsorptionsmittel entstehenden Partikel heraus. Eine spezielle Herausforderung ist immer die Filterung von Öldämpfen. Diese bewältigen wir mit unseren Aktivkohleadsorbern der Baureihe QDT aber sicher.
Öl-Aerosole, Nassstaub und Wassertropfen werden aus der Druckluft von unseren Grob- und Feinfiltern DD+ und PD+ abgeschieden. Für höhere Anforderungen an die Druckluftqualität werden beide Filter nacheinander geschaltet. Weil dies den Druckverlust erhöht, haben wir kürzlich einen ganz neuen Filter entwickelt — den UD+. Dieser vereinigt Fein- und Grobfilter in einem, arbeitet somit effizienter, hat eine hohe Standzeit und ist in der Wartung kostengünstiger als zwei einzelne. Außerdem profitiert auch die Umwelt, wenn ich nur einen Filter entsorgen muss.
Frage: Wie hoch ist denn der Druckverlust durch einen Filter? Und wie oft sollte ich ihn wechseln?
Christian Baer: Der Druckverlust etwa bei unserem UD+ liegt anfangs bei 0 bar. Dieser Wert steigt jedoch relativ schnell auf einen stabilen Druckverlust zwischen 0,185 und 0,245 bar an. Dieser Wert stagniert in der Regel über lange Zeit. Wenn man einkalkuliert, dass jedes Bar Druck, das mehr aufgewendet wird, mit einem um sechs bis sieben Prozent höheren Energieverbrauch zu Buche schlägt, wird deutlich, dass die Energieeffizienz auch für Filter eine Rolle spielt: Ein bis zwei Prozent der gesamten Energiekosten einer Druckluftstation gehen also über den Filter verloren.
An unseren Filtern sitzt oben ein Indikator für den Differenzdruck. Wenn dieser über eine bestimmte Marke steigt und damit der Druckverlust zu hoch ist, muss der Filter gewechselt werden. Über den Daumen ist das nach etwa 4000 Betriebsstunden der Fall. Wir legen die Filter und auch deren Wartung auf die Referenzbedingungen hin aus. Und achten zum Beispiel auch auf die Umgebung. Wenn es im Umfeld sehr feucht und staubig ist, setzen sich Filter schneller zu und müssen öfter gewechselt werden.
Frage: Wie hoch können denn die Kosten sein, die ein verstopfter Filter verursacht?
Christian Baer: Wenn wir einen typischen öleingespritzten Kompressor wie unsere GA-Baureihe mit 90 Kilowatt Leistung und 10 bar Druck nehmen, so ergeben sich pro Jahr Energiekosten in Höhe von 128.160 Euro, wenn der Kompressor 8000 Betriebsstunden läuft und die Kilowattstunde Strom 0,15 Euro kostet. Bei einem Druckverlust von 0,25 bar durch einen recht guten Filter liegen die Kosten bei 129.948 Euro. Mit einem Filter, der einen höheren Druckverlust von etwa 0,35 bar aufweist, liegen die jährlichen Energiekosten schon bei 130.728 Euro. Sprich, dieser scheinbar kleine Unterschied von nur 0,1 bar beim Druckverlust bedeutet schon 780 Euro mehr an Energiekosten im Jahr.
Frage: Wenn ich ölfreie Druckluft benötige — ist es dann besser, einen ölfrei verdichtenden Kompressor einzusetzen, oder sollte ich entsprechende Filter vor die Anwendung setzen?
Christian Baer: Absolut ölfreie Druckluft ist nur in einigen Branchen notwendig. Wie etwa für Anwendungen in der Lebensmittel- oder Papierindustrie, der Pharmazie oder auch in Lackierereien. In solchen Fällen fordert der Kunde sogenannte “technisch ölfreie” Luft. Die erforderliche Luftreinheit kann nur mit ölfrei verdichtenden Kompressoren erreicht werden. Wir bieten solche Maschinen in unseren Z‑Baureihen an, die allesamt vom TÜV entsprechend zertifiziert wurden.
Für die meisten Anwendungen reicht es aber, die von den Kompressoren erzeugte Druckluft mit Filtern zu reinigen. Denn selbst, wenn diese im Falle von belasteter Umgebungsluft häufiger gewechselt werden müssten, würde sich die Anschaffung eines Z‑Kompressors (Z = Zero = “null Öl”) im Gegensatz zu einem öleingespritzten GA-Kompressor mit den gleichen Leistungsdaten keinesfalls amortisieren — oder jedenfalls nicht nur dadurch, dass keine Filter nötig sind.
Allerdings sollte man bei diesem Vergleich ohnehin vorsichtig sein. Je nach Leistungsklasse sind zum Beispiel unsere neuen ölfrei verdichtenden ZR-VSD+-Kompressoren deutlich effizienter als die öleingespritzten GA-Kompressoren oder umgekehrt. Und da der Energieverbrauch allgemein sehr stark zu Buche schlägt, müsste man sich jeden Fall einzeln anschauen und dann die Investitionskosten sowie alle Betriebskosten über die Lebensdauer vergleichen.
Frage: Gibt es bei Filtern Qualitätsunterschiede, die zu beachten sind?
Christian Baer: Bei der Auswahl eines Filters sind Effizienz, Differenzdruck, Standzeit bis zum nächsten Service und die Wartungsfreundlichkeit wichtige Parameter — das heißt, er muss einfach zu wechseln sein. Es gibt gewickelte und plissierte Filter. Atlas Copco verwendet gewickelte Filter. Der Vorteil dieser Konstruktion ist die größere Filterfläche und die höhere Filtereffizienz. Besonders wichtig ist aber auch, dass man vor Produktpiraterie auf der Hut ist. Denn wenn ein Filter nicht die versprochene ISO-Klasse erreicht, kann darunter die Qualität der Druckluft leiden — mit allen negativen Konsequenzen bis hin zur Produkthaftung. Tests, die wir in Belgien mit Markenfiltern und Billigware gemacht haben, haben ergeben, dass trotz äußerer Ähnlichkeit auch die Energieeffizienz der Filter sehr unterschiedlich ausfallen kann.
Insgesamt raten wir Anwendern, sich im Sinne der Energieeffizienz jedenfalls auch die Filter anzusehen und nicht nur die Leistungsdaten des Kompressors. Denn ein undurchdachtes Filterkonzept, Billigware oder zugesetzte Filter können den Druckverlust durchaus erhöhen — oder sogar das Produkt gefährden, wenn die erforderliche Luftqualität nicht erreicht wird. Ganz abgesehen davon, dass die Kosten durch den höheren Energieverbrauch diejenigen für einen neuen Filter durchaus übersteigen können.
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