Optimering af sprøjtemalelinje

Transkript

1 Optimering af sprøjtemalelinje Hovedrapport Anders Riis Jørgensen Aarhus Maskinmesterskole

2 Klassetrin 9. Semester, klasse B-11 Udarbejdet af: Studie nummer: Titel: Anders Riis Jørgensen m11752 Optimering af sprøjtemalerlinje Afleveringsdato: 2. juni 2014 Uddannelse: Fag: Vejleder: Maskinmester Bachelorprojekt Brian Boe Petersen Antal sider: 58 Antal normal sider (a 2400 tegn): 33,5 Underskrift: Anders Riis Jørgensen Side 1 af 57

3 Abstract This project took place in a company called Crisplant Manufacturing, who manufactures parts in metal in all kind of shapes. The parts they sell are mainly used for baggage handling facilities in airports. The company uses a lot of energy and for some years they have been aware of the possibilities of energy optimization. The company assumes that they use a lot of energy on a particular line at the factory, which is why they let me investigate the spray paint line. In this line the parts are being processed the following way: washed, rinsed, dried, painted, and then hardening of the paint. Before the paint on the parts is hardened in the oven, the parts are moved to a section where the solvents from the painting can evaporate. The purpose of this project is to reduce the energy use from a process on this spray paint line. Hopefully this project can be helpful in implementing an energy optimization at this factory. The project investigates how and how much energy that is being used on the mentioned factory line called the spray paint line, at the company, Crisplant Manufacuring. An overall energy screening of all processes in the spray paint line will be carried out. On the basis of the energy screening, it will be possible to determine the section, which consumes most energy. With this in mind, it is possible to find the point of action for performing an energy optimization. With the energy optimization project made or determined, an estimated plan describing the economic aspects of this optimization project can be made. A lot of observations and technical measurements have been carried out on the spray paint line in order to solve the problem statement of the project. The technical measurements have primarily been carried out on electrical components and in the ventilation systems connected to the spray paint line. The results of this project proved that there was potential for a good annual energy saving, by implementing the reached solution. It is difficult to state an exact number of saved energy units before the implementation of the solution, because some tests need to be done by the company, which also is described in this report. The chosen solution was to minimize the air flow from the process where the painting is hardened. This can be done by regulation of the frequency of the ventilator. In addition to this, the company also needs to heat recover from the exhaust air from the oven, by using the hot air to preheat the fresh air that goes into the spray paint booths. This can be done by using a heat exchanger. Side 2 af 57

4 Indholdsfortegnelse 1 Nomenklaturliste Forord Læsevejledning Indledning Problemstilling Problemformulering Hypotese Afgrænsning Metode Anlægsbeskrivelse Teknisk dataindsamling Måleværktøjer, samt materialeliste Sikkerhedsforanstaltninger Målinger Eleffekt Lufthastighed Temperatur og relativluftfugtighed Energikortlægning Energiforbrug, fabrikken Driftstimer, sprøjtemalerlinjen Energiforbrug, sprøjtemalerlinje Elforbrug Fjernvarmeforbrug Gasforbrug Årligt energiforbrug på sprøjtemalerlinjen Delkonklusion Optimeringsmuligheder optimeringsforslag Valg af optimeringsforslag Undersøgelse af laktørreovn Krav og regler Ekspertvurdering af problemerne Side 3 af 57

5 9.3 Beregning af minimum luftflow Beregning af nuværende luftflow og luftskifte Delkonklusion Energioptimeringsløsning gennem forsøg Forsøgets udformning Nuværende data omkring afkastningsluft Forventede forsøgsresultater Energioptimeringsløsning Energibesparelse ved implementering Økonomiske besparelser Energispareaftalen Konklusion Perspektivering Bibliografi Side 4 af 57

6 1 Nomenklaturliste CPM ATEX Takttid L-AUS Off-Delay AT EN Hedeflade By-Pass VV - Crisplant Manufacturing - Atmosphere explosible - dette er fransk og betyder eksplosiv atmosfære - Tiden der er imellem at emnet befinder sig et sted i processen og er flyttet til et nyt. - Lavspændingsarbejde under spænding - Tid der pålægges før der slukkes ved en aktivering - Arbejdstilsynet - Europæisk norm, Europæisk standard - Varmeveksler i et ventilations aggregat, i denne opgave, opvarmet med fjernvarme - Spjæld der leder luft forbi en komponent - Varmeveksler Side 5 af 57

7 Brugte symboler φ Vinkel mellem strøm og spænding [ ] P Effekt [W] U Spænding [V] I Strøm [A] U R Resulterende usikkerhed [-] p Det atmosfæriske tryk [Pa] p d Det dynamiske tryk [Pa] p t Det totale tryk [Pa] p s Det statiske tryk [Pa] v Lufthastighed [m/s] Densit [kg/m 3 ] A Areal [m 2 ] π Pi [-] d / Ø Diameter [m] V Volume [m 3 ] V Volumestrøm [m 3 /s] m Massestrøm [kg/s] R i Individuelle gas konstant [J/(kg* C)] T Temperatur [ C] c p Specifik varmekapacitet [kj/(kg*k)] h i Den nedre brændværdi [J/kg] [kwh/kg] E Energi [J] [kwh] n Luftskifte eller omdrejninger [antal/h] [omdr] RH Relativ fugtighed [%] x Abosulut fugtighed [kg vand/kg tør luft] h Entalpi [kj/kg] t Tid [timer] f Frekvens [Hz] η t Termiskvirkningsgrad [-] Side 6 af 57

8 2 Forord Dette projekt undersøger optimeringsmulighederne af Crisplant Manufacturings sprøjtemalerlinje, hvilket specificeres nærmere i problemformuleringen. Rapporten er skrevet som afsluttende bachelorprojekt på Aarhus Maskinmesterskole. Jeg har i min praktikperiode været ansat i et rådgivende ingeniørfirma som energirådgiverpraktikant. I denne sammenhæng har jeg været i kontakt med flere forskellige virksomheder, som ønskede at få udarbejdet energioptimeringer på forskellige typer anlæg. Disse arbejdsopgaver startede som regel med en energikortlægning af anlægget, der gik ud på at analysere processen, kortlægge energiforbruget og finde en mere energiøkonomisk løsning at gøre tingene på. I slutningen af mit praktikforløb, brugte jeg mit eget netværk til at finde en virksomhed, hvor der kunne laves et interessant bachelorprojekt. Jeg tog kontakt med den administrerende direktør på Crisplant Manufacturing, Klaus Hohwü Kæstel og efter et møde indgik vi et samarbejde om, at jeg kunne lave et bachelorprojekt hos dem. Virksomheden ønskede at få kortlagt deres muligheder for energibesparende projekter på deres eksisterende sprøjtemalelinje og et eventuelt forslag til en optimering. Der skal lyde en stor tak til de personer der har bidraget til rapporten: - Medarbejdere i SE Big Blue, energieffektiviseringsafdelingen i Aarhus. - Medarbejdere hos Crisplant Manufacturing, særligt administrerende direktør Klaus Hohwü Kæstel og driftsansvarlig Steen Pedersen - Brian Boe Petersen, vejleder samt underviser på Aarhus Maskinmesterskole Side 7 af 57

9 3 Læsevejledning Strukturen af opgaven, er udarbejdet med inspiration fra Den Gode Opgave, samt vejledningen i Rapportskrivning udarbejdet af Aarhus maskinmesterskolens egne ansatte. (Lotte Rienecker, 2008) (Henrik Kerstens, 2012) Afsnittene i hoveddelen af rapporten forsøges introduceret i samme rækkefølge som informationen er indsamlet, dette for at give et overblik over projektets udvikling uden at gå på kompromis med den røde tråd. I Hoveddelen vil læseren blive introduceret for en anlægsbeskrivelse af sprøjtemalerlinjen, der giver en kort beskrivelse af, hvordan emnerne bearbejdes hos Crisplant Manufacturing. Efterfølgende gives der en forklaring på, hvordan energikortlægningens undersøgelse forløb sig samt en gennemgang af den relevante dataindsamling. Ud fra dette gives der kvalificerede ideer til de optimeringsmuligheder, der opstod under og efter denne kortlægning. Herefter er det endelige fokuspunkt til det mest effektive optimeringsforslag valgt og der følger en dybere analyse af dette. Afsluttende beskrives udførelsen af optimeringsforslaget samt dettes økonomiske konsekvenser for Crisplant Manufacturing. Der vil løbende i rapporten, hvor det er relevant være en formåls- samt metodebeskrivelse, der skal specificere, hvorfor det aktuelle afsnit er relevant for rapporten og hvordan denne viden er opnået. Væsentlige dokumenter og beregninger for hovedrapporten vedlægges som bilag. Rapporten opdeles som en hoved- og bilagsrapport for, at disse kan supplere hinanden og give større overskuelighed for rapporten. Udover en bilagsrapport vil der være en CD vedhæftet opgaven, på grund af at nogle relevante dokumenter er for store til at indsætte i bilagsrapporten. På CD kan hele Excel ark, der er vedhæftet som billeder i bilagsrapporten, også findes. Side 8 af 57

10 4 Indledning I rapporten analyseres og undersøges virksomhedens sprøjtemalelinje, for at kunne synliggøre hvordan og hvor meget energi der bruges. Efterfølgende vurderes der, om et specifikt energispareprojekt kan udfærdiges på baggrund af denne undersøgelse. Projektet hos virksomheden har flere formål. Det skal først og fremmest være grundlag for en rapport, der skal skrives i sammenhæng med færdiggørelsen af maskinmesterstudiet. Derfor skal rapporten vise forfatterens evne til at håndtere en relevant problemstilling og kæde denne sammen med den teoretiske viden opnået på studiet. Projektet har yderligere det formål at muliggøre en eventuel implementering af et optimeringsforslag hos Crisplant Manufacturing, der kan give dem energibesparelser, hvilket vil resultere i en årlig økonomisk besparelse. Jeg har forhåbninger til at projektet kan give en større forståelse for, hvordan et sådan projektarbejde mellem et rådgivningsfirma og en kunde forløber sig. Der er forhåbninger om, at den færdige opgave er fyldestgørende nok til at ligge til baggrund for en implementering hos kunden. 4.1 Problemstilling Crisplant Manufacturings problemstilling ligner den mange andre fremstillingsvirksomheder oplever i dag - krydspresset mellem et ønske om at energieffektivisere produktionen og den fortravlede hverdag, der direkte vanskeliggør dette. Der er stort fokus på effektivitet i produktion og oppetider, da kunder kræver hurtig levering og produkter af høj kvalitet og derfor bliver energieffektivitet i produktionen ofte tilsidesat. Crisplant Manufacturing er opmærksom på, at energieffektivitet betyder bedre økonomi, hvilket i sidste ende giver øget konkurrenceevne. Der blev derfor indgået et samarbejde med Crisplant Manufacturing om, at give en vurdering af energioptimeringsmuligheder på fabrikken. Der valgtes konkret at fokusere på virksomhedens sprøjtemalelinje for at indskrænke området. Crisplant Manufacturing havde ikke den store viden om, hvor der kunne spares energi på sprøjtemalelinjen, men havde en formodning om, at der bliver brugt meget energi her. Virksomheden var meget interesseret i, at der valgtes den bedst mulige energioptimeringsløsning, der kunne give den størst mulige økonomiske besparelse, uden at projektet ville være langsigtet, altså med en tilbagebetalingstid på under 2 år. Dette grundet at virksomheden ikke er klar over, hvordan deres situation, rent ordremæssigt, ser ud om nogle år. Virksomhedens problem er derfor, at de ikke ved hvor energien bruges eller hvor de kan sætte ressourcer ind og gøre noget på denne sprøjtemalelinje. Side 9 af 57

11 4.2 Problemformulering Med baggrund i en kortlægning af sprøjtemalelinjens energiforbrug vil følgende spørgsmål søges besvaret: Hvorledes fordeles energiforbruget i de forskellige sektioner på sprøjtemalelinjen, og kan der ud fra dette sættes et fokuspunkt til et energioptimeringsprojekt? Hvordan optimeres sprøjtemalelinjens energiforbrug med hensyntagen til lovmæssige krav, kvalitet, sikkerhed og procestider? Hvad vil de økonomiske konsekvenser være af de foreslåede optimeringer? 4.3 Hypotese Der arbejdes ud fra en forventning om, at der efter undersøgelse af energiforbruget på sprøjtemalelinjen, er mulighed for at opstille et energioptimeringsforslag, der kan resultere i en energibesparelse. Denne forventning underbygges af, at anlægget er bygget i år 1994 og ikke umiddelbart er renoveret siden det blev opført. 4.4 Afgrænsning I denne opgave ses der bort fra at tage produktionseffektiviteten med i betragtning, altså hvor mange emner, der kan produceres per forbrugt energienhed. Dette grundet at antallet af emner, der hænges på troljerne, som føres ind i sprøjtemalelinjen kan variere fra 5 % til 100 % udnyttelse af den tilgængelige kapacitet. Uanset hvor meget der føres ind, vil der stadig være de samme energiomkostninger på anlægget. Energiforbruget på anlægget er derfor ikke afhængig af hvor meget troljerne er fyldt op med emner. Bedre udnyttelse af den tilgængelige kapacitet, ville være relevant at se på, da en optimering her kunne reducere driftstimerne på sprøjtemalelinjen, hvilket resulterer i energibesparelser samt lønbesparelser til personale, men dette går ud over, hvad der var intentionen med dette projekt. Der vil ikke gøres rede for mindre elektriske komponenter på sprøjtemalelinjen, da disse har et ubetydeligt effektoptag. Det vil være styringskomponenter, hvis effektforbrug er minimalt. Der ses bort fra indblæsningsluften til de 10 forskellige gasbrændere, da luftmængden til disse er ubetydeligt lille. Dette er konkluderet ud fra en lufthastighedsmåling på indblæsningsluften til de 7 gasbrændere til laktørreovnen, hvor indblæsningsluften svarede til omkring 1 % af udsugningsmængden og der blev ikke indblæst kontinuerligt. Målepunktet findes i bilag 16 - Oversigtstegning over målepunkter, måleresultater findes i bilag 10 - Dataopsamling ventilation. Der ses bort fra de tekniske egenskaber den brugte malingstype har, da virksomheden i dag har en malingstype der giver de færdigmalede emner en speciel ru- og glathed. Ændringer i Side 10 af 57

12 hærdningstemperaturen på malingen ses der også bort fra, da en sænkning af denne kan resultere i en forøget produktionstid per emne, hvilket givet et behov for større lagerkapacitet. Der foretages ikke forsøgsopstillinger af eventuelle optimeringsforslag på sprøjtemalelinjen. Der vil i stedet blive beregnet forventede resultater ud fra empiri og teori på grund af den korte periode projektet forløber sig over. Det, at der ikke udføres et sammenhold af forventede og faktiske resultater, medfører at der må tages forbehold for resultaternes nøjagtighed. Der vil ikke indhentes eksakte priser fra leverandører til et eventuelt optimeringsforslag, men i stedet være estimerede værdier og priser. Der foretages estimeringer, fordi rapporten ikke medfører et konkret projekt og derfor kan leverandører ikke umiddelbart afgive et tilbud. Priserne vil derfor blive estimeret ud fra internetsøgninger og samtaler med relevante leverandører af specielle komponenter. Arbejdsløn samt installation af komponenter estimeres ud fra priser, der er set på andre lignende projekter i min praktikperiode. Der vil derfor være en stor usikkerhed i de økonomiske investeringer for et optimeringsforslag. Da der foretages mange uformelle samtaler, vil der ikke blive lavet dokumentation i form af referater eller lydoptagelser, men der vil derimod angives, hvem der er talt med og hvad der er talt om. Den manglende dokumentation kan stille spørgsmålstegn ved kildernes troværdighed, men det er forsøgt at forholde sig objektivt til kildernes udtalelser. Det kan dog undtagelsesvis findes nødvendigt at foretage møderesumé af møder af mere formel karakter. 4.5 Metode Det følgende afsnit vil beskrive de metoder, der benyttes igennem projektet. Dette gøres for at skabe gennemsigtighed for processen fra start til slut, som giver reliabilitet for de indhentede data, så der er mulighed for at gentage undersøgelsen. Det vil imens give en stor forståelse for akkumuleringen af viden gennem arbejdet med projektet. Der vil blive anvendt både kvalitative og kvantitative metoder til besvarelsen af problemformuleringens spørgsmål. Den kvalitative del af informationerne vil komme fra samtaler med medarbejdere hos CPM, der bygger deres viden på erfaringsmæssige værdier samt observationer af anlæggets driftstilstande. Der vil blive taget kontakt til relevante leverandører til komponenter og produkter, der bruges i virksomheden. Informationerne der modtages vil betragtes med en positivistisk tilgang, der vil altså ikke umiddelbart drages nogen konklusioner, før det er blevet iagttaget eller regnet ud. For eksempel skal en udtalelse som denne Processen kører slet ikke optimalt, vi fyrer jo praktisktalt for fuglene, underbygges med målinger og beregninger før at denne udtalelse kan anses som værende korrekt. Side 11 af 57

13 Informationer opnået gennem kvalitativ metode vil altså blive holdt op mod gyldig dokumentation samt kvantitativ analyse i form af målinger og indsamling af anden empiri over anlægget, for så derved at opnå en kerne af sikker viden. Positivismen ønsker at skabe så sikker viden som muligt. Hellere en lille kerne af sikker viden end store mængder af løse antagelser og spekulationer, mener positivisten. (Thurén, 2008) De mest væsentlige kilder til vejen fra problemformulering til konklusion vil være henholdsvis flere virksomhedsbesøg hos Crisplant Manufacturing med rundvisning og mulighed for spørgsmål omkring anlægget samt analyse af sprøjtemalerlinjen ved hjælp af observationer og målinger. Til sidst vil der analyseres dybere ved bearbejdning af data og løsningsforslag til problemerne. En overordnet strategi gennem hele projektarbejdet hos Crisplant Manufacturing, er at inddrage medarbejdere og ledelse fra start til slut. På denne måde skabes større gennemsigtighed overfor personalet og dette giver bedre samarbejde. Denne strategi vil gennemføres med løbende samtaler, samt et møde midt i projektarbejdet, hvor der fremlægges, hvilket energioptimeringsprojekt der rettes fokus imod. Denne medindflydelse vil give ledelsen hos Crisplant manufacturing ejerskab for projektet, hvilket vil resultere i færre implementeringsproblemer til et fremtidigt projekt. Møderesumé ses i bilag 3 - Møderesumé. Denne teori underbygges af læst materiale fra følgende kilde, mentalitetsstrategien. (Kai H, 2007) Teorien der er brugt gennem projektarbejdet til beregninger, vil blive beskrevet i de respektive afsnit, hvor denne bruges. Der vil ikke være dybdegående beskrivelser af teorien, da teorien som er brugt, er almindeligt kendt på maskinmesteruddannelsen. Side 12 af 57

14 5 Anlægsbeskrivelse Formålet med anlægsbeskrivelsen, er at skabe et overblik over bearbejdningsprocessen af emnerne hos Crisplant Manufacturing. Dette er vigtigt for senere at have mulighed for at anskueliggøre, hvor energien bliver brugt, og om noget kan gøres mere energi- og miljømæssigt korrekt. Hvis man undervurderer det at have overblikket over bearbejdningsprocessen, risikerer man at fokusere og bruge tid på forkerte dele af processen. Samtidig vil dette afsnit give læseren viden omkring bearbejdningsprocessen af sprøjtemalerlinjen og dermed danne grundlag for at forstå indholdet af de senere afsnit i rapporten. Læseren kan med fordel bruge oversigtstegningen, som findes i bilag 15 - Oversigtstegning over sprøjtemalelinjen mens anlægsbeskrivelsen gennemgås. Den væsentlige viden til følgende afsnit er opnået gennem rundvisning på sprøjtemalerlinjen af henholdsvis direktør hos Crisplant Manufacturing, driftsansvarlig og en medarbejder på anlægget, hvor der var mulighed for at stille spørgsmål til anlæggets opbygning, funktionalitet og indretning. Yderligere var der mulighed for at observere de forskellige sektioner i drift. Ydereligere underbygges informationen af en ATEX rapport, udleveret af Crisplant Manufacturing, som er vedhæftet som bilag på CD. Figur 1, Oversigtstegning sprøjtemalelinje, eget arkiv Emnerne på sprøjtemalelinjen bearbejdes taktvis, hvilket vil sige at alle trin i den givne proces skal være færdige, før emnerne bevæger sig en takt. En takt tager i gennemsnit 7 minutter. Emnerne flyttes ved hjælp af et conveyer system, der er opbygget ved en kæde, der trækker emnerne igennem de forskellige processer. Emnerne er hævet cirka 1 meter over gulvet. Hver proces holdes lukket under bearbejdning af emner ved hjælp af porte, disse porte åbner altså cirka hvert 7. minut. På denne kæde sidder der troljer, hvorpå emnerne ophænges manuelt, det er her processen starter, hvilket er afbilledet i øverste højre hjørne på oversigtstegningen. Side 13 af 57

15 Forbehandlingsanlæg Figur 2, 3 - trins forbehandlingsanlæg vaske kabine, eget arkiv Den første proces, emnerne gennemgår, er en affedtnings- og vaskeproces. Her bliver emnerne vasket med en væske, der er opvarmet til 50 C, der via dyser inde i kabinen spuler emnerne fra alle sider. Væsken suges ved hjælp af pumper, fra et kar, som er placeret ved siden af kabinen. I dette kar holdes der en konstant temperatur på 50 C, karet holdes varmt ved brug af gas. Efter vaskeprocessen, bliver emnerne skyllet med rent vand over to omgange. Kammerovn for vandtørring Efter endt forbehandling skal emnerne tørres. Dette sker i en vandtørreovn, hvor der opretholdes en temperatur på omkring 100 C, energien tilføres ved brug af to gasbrændere. Emnerne skal være helt tørre før at disse kan påføres maling. I denne kabine forefindes kun udsugning, hvorfor der suges en del falsk luft ind gennem kabinens lækager og når portene åbnes. Figur 3, Udgang af vandtørreovn, eget arkiv Side 14 af 57

16 Sprøjtemalekabiner Når emnerne er tørrede, køres de ind i sprøjtemalekabine 1, hvor emnerne påføres maling på bagsiden. Efter endt maling på bagsiden føres de ind i sprøjtemalekabine 2, hvor de males på forsiden. Denne sprøjtemaling foregår enten manuelt eller ved automatisk drift ved brug af en robot. Malingen der bruges er en våd maling med opløsningsmidler, tekniske data findes i bilag 1 - Produkt datablad maling. I sprøjtemalekabinerne er der installeret ventilation, hvor der både er indblæsning og udsugning. Lufttemperaturen på indblæsningsluften ligger omkring 19 C. Denne luftmængde opvarmes gennem en hedeflade, der er tilsluttet fjernvarme. Der suges en større mængde luft ud end der blæses ind for at opretholde et undertryk i sprøjtemalekabinerne, så der ikke kommer malerstøv ud af kabinen. Flash off zone Efter endt sprøjtemaling, bliver emnerne transporteret ind i en afdampningszone. Herinde befinder emnerne sig i omkring en time, for at sikre at opløsningsmidlerne i den våde maling er fordampet. I denne zone er der også kun udsugning, hvilket medfører at der er et undertryk. Side 15 af 57

17 Kammerovn for laktørring Figur 4, Udgang laktørreovn, eget arkiv Når opløsningsmidlerne er afdampet fra emnerne, føres de ind i en laktørreovn. I laktørreovnen gennemgår malingen på emnerne en tørring og en hærdning. I første del af ovnen er temperaturen 100 C, længere inde i ovnen stiger temperaturen til 150 C. For at emnerne har gennemgået en hærdning, skal de være 150 C varme i 30 minutter. Ovnen er opvarmet ved brug af syv gasbrændere, samt cirkulatorer, der cirkulerer varmen rundt i ovnen. I denne ovn er det kun udsugning for at opretholde et undertryk i ovnen. Figur 5, Oversigts tegning ovn temperaturer, eget arkiv Side 16 af 57

18 6 Teknisk dataindsamling Dette afsnit skal oplyse om hvilke måleværktøjer, der er brugt i sammenhæng med den tekniske dataindsamling over sprøjtemalerlinjen og hvordan målingerne er foretaget samt beskrive hvilke sikkerhedsforanstaltninger, der har været under foretagelsen af de tekniske målinger. Under arbejdet med tekniske måleværktøjer, er der trukket på erfaring opnået gennem arbejdet i praktikperioden, samt sparring med kollegaer i praktikvirksomheden. Yderligere er der brugt teoretisk viden opnået fra ventilationsforelæsningerne gennem maskinmesterstudiet. Målingsarbejdet er foretaget for en enkelt streng ad gangen, det vil sige ventilatoreffekten og luftens tilstand i ventilationskanalen. Dette gøres for at få så kort tid imellem målinger, hvilket skaber større samtidighed. Hvis der går for lang tid imellem målinger, kan der være risiko for at der er sket ændringer i f.eks. temperaturer eller luftmængder. For at målingsarbejdet og dataindsamlingen kan verificeres af en person uden kendskab til fabrikken, kan man i bilag 16 - Oversigtstegning over målepunkter se på oversigtstegningen præcis hvor og hvilke målinger der er foretaget. 6.1 Måleværktøjer, samt materialeliste Under energikortlægningen er der brugt flere forskellige tekniske måleværktøjer, da det var nødvendigt at foretage målinger på både eleffekter, temperaturer, relativ luftfugtighed og lufthastighed. Der er udarbejdet en materialeliste for at kunne finde tilbage til det brugte måleværktøj, hvis der senere findes en kalibreringsfejl på målingsværktøjet. SE-nummeret bag hvert måleværktøj, er fra Syd Energis eget registreringssystem. Materialelisten er vedlagt som bilag 4 - Materialeliste. 6.2 Sikkerhedsforanstaltninger Under dataindsamlingen var der forskellige sikkerhedsforanstaltninger, der skulle foretages. Det var eksempelvis obligatorisk at være iført sikkerhedssko, når man befandt sig i fabrikshallen samt var det nødvendigt at holde øje med bevægelige dele omkring en. Målinger af elektriske effekter rundt på sprøjtemalerlinjen, er foretaget i samarbejde med en uddannet maskinmester med tilhørende L-AUS bevis, da det ifølge stærkstrømbekendtgørelsen, stk Ved arbejde på tavleanlæg er et lovkrav at personen, der udfører målinger med spænding på, har et gyldigt L- AUS bevis. Under foretagelsen af målinger på ventilationsrørene, var det nødvendigt at benytte stiger samt at bevæge sig op på tagene til de forskellige sektioner på sprøjtemalerlinjen. Side 17 af 57

19 Den benyttede stige til at arbejde i højder, var en transportabel wienerstige. Under brug af denne skal man være klar over hvilke sikkerhedsmæssige foranstaltninger man skal gøre sig og at der ikke arbejdes højere end på stigens tredjeøverste trin. (Arbejdstilsynet, Brug af transportable stiger, 2005) For at bevæge sig op på tagene til de forskellige sektioner på sprøjtemalerlinjen, var der indrettet fastmonterede stiger til netop dette formål. Dog var der nogle steder, hvor der skulle arbejdes langs kanten, her var det nødvendigt at bruge personlige værnemidler som faldsikringsudstyr (Arbejdstilsynet, Arbejde langs kanter o.l. ved højder over ca. 2 m, 2014). Inden arbejdet på tagene blev påbegyndt, skulle sikkerhedsrepræsentanten informeres herom, så han kunne give en bekræftelse på om tagene var holdbare til at kunne betrædes. 6.3 Målinger Eleffekt Der er foretaget spotmålinger på nogle udvalgte elektriske komponenter og ved andre komponenter er der brugt mærkeeffekten multipliceret med en belastningsfaktor. Det vil fremgå i bilag 9 - Energikortlægning oversigt hvilke komponenter der er målt og hvilke der er beregnet et forventet effektforbrug. Der valgtes denne metode, da det ville være unødvendigt at foretage spotmålinger på alle komponenter, da nogle var af en effektstørrelse, hvor en forskel fra mærkeeffekten ikke havde den store betydning. Det vil sige, at der blev undladt at måle mindre elektriske komponenter. Målemetoden er som vist på billedet nedenfor. Strømtangen placeres på fase 1 og herefter måles spændingen mellem fase 2 og 3, Nanovip Power Analyzer kalkulerer selv med vinklerne og derved fås effekten. Figur 6, Målemetode eleffekt, (electrotest.co.nz) Side 18 af 57

20 Teorien bag denne målemetode kan beskrives ud fra figuren til højre, målemetoden kan kun anvendes, hvis der er symmetrisk belastning. Måleværktøjet måler spændingen U L2 L3 og strømmen I L1 med en tilhørende vinkel, vinklen der måles er repræsenteret på billedet som v. For at få vinkel φ, subtraheres vinkel v med 90, med vinkel φ kan effekten beregnes med følgende formel. Dette bliver som beskrevet før, kalkuleret automatisk i måleinstrumentet. φ = 90 v P = 3 U n I n cos φ (Petersen, 2004) Figur 7, vektordiagram målemetode, (Petersen, 2004) Lufthastighed Målinger i ventilationskanalerne rundt i sprøjtemalerlinjen er foretaget med måleværktøjet Alememo med tilhørende pitotrør til lufthastighedsmåling og en føler til måling af temperatur og relativ fugtighed. Derudover er der også brugt et Vaisala-måleværktøj. Dette apparat blev taget i brug på grund af de høje temperaturer på afkastningsluften på vand- og laktørreovnen. Vaisala måler kun temperatur, relativ fugtighed og entalpi, det er dermed stadig nødvendigt at bruge pitotrøret her. Lufthastighedsmålinger vil fremgå i bilag 10 - Dataopsamling Ventilation. For at man kan lave en måling på luftens tilstande inde i ventilationsrøret, er det nødvendigt at bore et hul i ventilationsrøret. Dette hul vil blive målepunktet og det skal så vidt muligt placeres midt på en lang lige rørstrækning for at undgå, at der dannes turbulens, som kan opstå tæt ved bøjninger på rørstrækningen. Der anbefales en lige rørstrækning på 10 gange kanaldiameteren (Hvenegaaard, 2002) Den anvendte målemetoden til måling af lufthastighed er beskrevet i Den lille blå om ventilation ved måling i cirkulærer kanaler. Billedet nedenfor viser denne metode, der beskriver hvor i kanalen der skal måles, alt efter hvor stor rørdiameteren er. Side 19 af 57

21 Figur 8, Målemetode lufthastighed, (Hvenegaaard, 2002) Metoden til at ramme alle disse målepunkter kan gøres på forskellige måder. Den anvendte metode er erfaret igennem arbejde sammen med kollegaer i praktikvirksomheden. Hullet der bores, skulle som beskrevet oven for, placeres midt på en rørstrækning. I dette hul indsættes pitotrøret, altid pegende mod luftens retning. Pitotrøret føres i en glidende bevægelse rundt til alle målepunkterne, så der nærmest tegnes et kryds inde i kanalen. Samtidig er måleværktøjet Alememo indstillet til at tage en gennemsnitsmåling af lufthastigheden over 30 sekunder. Denne metode er brugt på samtlige målepunkter. Dette er en god praktisk metode at anvende, men teoretisk er den ikke korrekt. Ved lufthastighedsmålinger vil der altid optræde en form for usikkerhed. Der er metodefejl, instrumentets usikkerhed og aflæsningsusikkerhed. Der vælges dog at eliminere aflæsningsusikkerheden, da instrumentet er digitalt og er opsat til at tage en gennemsnitsværdi af målingerne over en given tid. Denne forudsætning lader metodefejl og instrumentusikkerhed stå tilbage. Metodefejl skønnes at være 5 % og det antages at pitotrøret har en instrumentusikkerhed på 5 %. Denne antagelse kommer fra Ventilation Ståbi, hvor det beskrives, at pitotrøret har en instrumentusikkerhed på mellem 1-5 % (Stampe, 1994). Dette vil give en resulterende usikkerhed på lufthastighedsmålingerne svarende til: U R = 0, ,05 2 = 0, % (Stampe, 1994) Side 20 af 57

22 Måden hvorpå pitotrøret virker kan beskrives ved hjælp af billederne nedenfor. Det første billede viser, hvordan de forskellige trykformer kan måles i en given luftstrøm. Figur 9, tryk, (Hvenegaaard, 2002) Der ønskes at måles lufthastighed med pitotrøret og for at få lufthastigheden er det nødvendigt at måle det dynamiske tryk i kanalen. Pitotrøret måler det totale tryk og det statiske tryk. Disse to tryk føres ind i et manometer, hvor det totale tryk indsættes som en positiv værdi og det statiske tryk som en negativ værdi. Dette giver det dynamiske tryk. p d = p t p s Sammen med det dynamiske tryk og densiteten på luften, er det nu muligt at beregne lufthastigheden. Måleværktøjet Alememo beregner selv lufthastigheden, dog er det nødvendigt at indstille en temperatur på luften før trykmålingerne bliver foretaget. Denne funktion er benyttet og der er derfor først taget en temperaturmåling af luften, inden pitotrøret er blevet benyttet. Figur 10, principskitse pitotrør, (Johansson, 2012) v = p d 0,5 (Hvenegaaard, 2002) Side 21 af 57

23 6.3.3 Temperatur og relativluftfugtighed Lufttilstande er målt med måleværktøjet Alememo i samme målepunkt, hvor lufthastigheden er målt. Måleperioden for temperatur og relativfugtighed varierer, da målingen foretages indtil temperaturen er stabil. Temperatur- og relativfugtighedsmålinger under 50 C vil fremgå i bilag 10 - Dataopsamling Ventilation. For at måle lufttilstandene på afkastningsluften fra vand- og laktørreovnen, blev der brugt måleværktøjet Vaisala, da temperaturen her var for høj til den først anvendte temperaturføler. Måleværktøjet Vaisala havde udover at kunne måle høje temperaturer også den fordel at den kunne logge målingerne over en periode. Det var derfor muligt at få en gennemsnitsværdi af temperatur, relativ fugtighed og entalpi over en hel arbejdsdag. Temperatur diagrammer findes i bilag 11 - Logning vandtørreovn og bilag 12 - Logning laktørreovn. Det er nu oplyst hvilke målinger, der er foretaget samt udførelsen af disse. Dette er gjort for at gøre det indsamlede data verificerbart og give en forståelse for hver enkelt målingstype. Det indsamlede tekniske data bruges i næste afsnit sammen med andre relevante oplysninger til at give et overblik over sprøjtemalelinjens energiforbrug. 7 Energikortlægning Formålet med energikortlægningen er at skabe et overblik over, hvordan og hvor meget energi, der strømmer til og fra processerne. Energikortlægningen bruges til at bestemme, hvor fokus skal lægges, desuden lægger den et godt fundament til dokumentationen af en eventuel fremtidig optimering. Vidensproduktionen til dette afsnit er til dels opnået gennem observationer og samtaler med personale samt de tidligere beskrevne tekniske målinger, som er foretaget i de forskellige sektioner på sprøjtemalelinjen. Der er målt henholdsvis eleffekter, temperaturer, relativ fugtighed og lufthastighed. For senere at kunne definere hvor stor en del energiforbruget på sprøjtemalelinjen udgør ud af det samlede energiforbrug på fabrikken, er det nødvendigt indsamle oplysninger om det samlede energiforbrug og arbejdstiderne på sprøjtemalelinjen. Arbejdstimerne skal bruges for at kunne beregne energiforbruget, når effekterne brugt på sprøjtemalelinjen er defineret. Side 22 af 57

24 7.1 Energiforbrug, fabrikken Det årlige energiforbrug hos Cristplant Manufacturing er delt ud på el, gas og fjernvarme. Elforbruget er fundet ud fra fabrikkens eget logningssystem, som måler kwh forbrug hver time, (vedhæftet på CD Crisplant Manufacturing - El - timeværdier ). Gasforbruget er fundet gennem økonomiafdelingen, der havde mulighed for at beregne forbruget ud fra betalte regninger. Det har ikke været muligt at få disse regninger, derfor er det blot blevet oplyst et gasforbrug for 2013 per mail, vedhæftet i bilag 7 - Gasforbrug Crisplant Manufacturing Gasforbruget var opgivet i kg fordi virksomheden bruger flaskegas, derfor bruges nedenstående værdier for at få gasforbruget i en energienhed. Fjernvarmeforbruget er også fundet ud fra Crisplant Manufacturings eget logningssystem, dog et andet system end der hvor de ser deres el - forbrug, vedhæftet bilag 8 - Fjernvarmeforbrug Crisplant Manufacturing Det årlige energiforbrug for virksomheden i 2013 ses i nedenstående tabel. Årligt energiforbrug 2013 Elforbruget ,9 kwh Fjernvarmeforbrug ,0 kwh Gasforbrug (flaskegas) kg Brændværdi (Energistyrelsen, 2014) 46,0 MJ/kg Brændværdi 12,8 kwh/kg Gasforbrug ,4 kwh Samlet energiforbrug ,3 kwh Det samlede energiforbrug i 2013 bruges senere til at synliggøre, hvor stor en del sprøjtemalelinjens forbrug udgør, for derved at kunne fastslå om der er potentiale for en energioptimering på netop denne linje. Det oplyste gasforbrug bliver udelukkende brugt på sprøjtemalelinjen, hvilket gør det muligt direkte at aflæse sprøjtemalelinjen samlede gasforbrug ud fra ovenstående tabel. Side 23 af 57

25 7.2 Driftstimer, sprøjtemalerlinjen Arbejdstiderne på sprøjtemalelinjen hos Crisplant Manufacturing kørte i denne periode med 1 skift, det vil sige 37 timer plus 2,5 times pause på en uge. Anlægget startes op manuelt, når medarbejderne møder og slukkes igen når medarbejderne har fri. Der er et automatisk off-delay på anlægget, der slukker ventilationen et kvarter senere for at sikre, at opløsningsmidlerne i luften bortventileres. Gennem samtale med John, som arbejder på sprøjtemalelinjen og er tillidsmand i virksomheden, er der indsamlet informationer omkring driftstimerne på sprøjtemalelinjen for at afgøre hvornår og hvor lang tid komponenterne på anlægget er tændt, derfor bruges følgende værdier: Driftstimer Anlæg tændt: 50 uger, a 37 timer plus pauser timer Ventilation tændt: 50 uger, a 37 timer plus pauser og 1,25 time off-delay Pumper vask/skyl: 2 min ud af 7 min, a 50 uger, a 37 timer timer 528 timer For at definere driftstimerne på pumperne, som bliver brugt i vask- og skyllesektionen, blev der foretaget en logning af strømoptaget på en af pumperne. Denne logning viste, at pumpen gennemsnitligt kørte i 2 minutter per takt, en takt svarer cirka til en tid på 7 minutter (Rådata for logningen er vedhæftet på CD). 7.3 Energiforbrug, sprøjtemalerlinje Elforbrug For at estimere det forventede elforbrug på sprøjtemalerlinjen, er der foretaget spotmålinger på motorer tilkoblet ventilatorer og pumper i systemet. På nogle elektriske komponenter er der ikke foretaget nogen målinger, men blot noteret mærkeeffekten, hvor denne herefter er multipliceret med en belastningsgrad. Belastningsgraden er antaget og er sat efter hvad den cirka har været på de målte komponenter. Der er noteret hvilke værdier, der er målt og hvilke der er antaget. Alle komponenter er ikke målt, da det ville være unødvendigt at foretage spotmålinger på samtlige elektriske komponenter. Værdier findes i bilag 9 - Energikortlægning oversigt. Side 24 af 57

26 7.3.2 Fjernvarmeforbrug Fjernvarmeforbruget opstår fordi luften, der indblæses til sprøjtemalerkabinerne skal opvarmes inden det blæses ind i sprøjtemalekabinerne. Opvarmningen sker gennem en hedeflade placeret i ventilationsaggregatet til sprøjtemalekabinerne. Derudover er der også et indirekte fjernvarmeforbrug, fordi der fjernes mere luft fra sektionerne, end der tilføjes gennem indblæsning. Denne luft kan være opvarmet fra udendørstemperatur til indendørstemperatur gennem en hedeflade placeret i ventilationsaggregatet til fabrikshallerne. Dog vil en del af luften også være opvarmet fra varmeforurenende kilder på fabrikken og der vælges derfor at se bort fra dette forbrug. For at estimere fjernvarmeforbruget er der målt følgende værdier på indblæsningsluften; temperatur, lufthastighed samt en måling på den indre kanaldiameter på ventilationsrøret. Ud fra disse værdier er det muligt at beregne massestrømmen af luft. A indre rør = π d 2 2 (Aage L, 2007) V = v A indre rør m = p V R i (273 + T) Herefter beregnes den effekt, der kræves at opvarme luften fra udendørstemperaturen til temperaturen på indblæsningsluften til sprøjtemalerkabinerne. P = m c p T (Aage L, 2007) Det indirekte fjernvarmeforbrug kan findes ved at beregne differencen på massen af indblæsnings- og udsugningsluften og så herefter samme metode som før. Som tidligere nævnt ses der dog bort fra det indirekte fjernvarmeforbrug, da det ikke er muligt at afgøre om varmen kommer fra varmeforurenende kilder eller hedefladen i ventilationsaggregatet. Udendørstemperaturen er bestemt ud fra den gennemsnitlige værdi beregnet fra drydata, vedhæftet bilag 2 - Drydata. Det oprindelige dokument med alle drydata vejr data findes vedhæftet på CD. Side 25 af 57

27 7.3.3 Gasforbrug Der er gasforbrug i tre forskellige sektioner på sprøjtemalelinjen, henholdsvis forbehandlingsanlægget, vandtørreovnen og laktørreovnen. I disse tre sektioner er der kun placeret en gasmåler, som er monteret ved gasfyret til affedtningskaret i forbehandlingsanlægget. Ved at observere og notere værdier over denne måler i en periode på omkring en måned, var det muligt at estimere gasfyrets årlige forbrug af gas. Dette skyldes at gasforbruget er delvist lineært og derfor ses denne metode som valid, noteringstidspunkter og værdier af måling findes i bilag 13 - Gasforbrug, affedtningskar. Forklaringen på hvorfor gasforbruget er ligefrem proportionelt med antal driftstimer på vaskeanlæg, skyldes at opvarmning af karet ikke er påvirket af udendørstemperaturen samt at gasforbruget heller ikke er påvirket så meget af mængden af emner der vaskes. Figur 11, Graf over energiforbrug af gasfyr til affedtningskar, eget arkiv Måleren til gasfyret måler kubikmeter, hvorfor det var nødvendigt først at bestemme densiteten på flaskegassen og herefter brændværdien. flaskegas = 2,019 kg m 3. (Kosangas, 2014) i = 12,78 kw kg (Energistyrelsen, 2014) Side 26 af 57

28 Da der kun er en gasmåler på forbruget til forbehandlingsanlægget, måtte gasforbruget til vand- og laktørreovnen findes på en anden måde. Dette gøres ved at subtrahere gasforbruget i forbehandlingsanlægget med det samlede gasforbrug. Den resterende del af forbruget skal herefter fordeles mellem de to tørreovne. E gasforbrug,vand og lakt ørreovn = E gasforbrug,årligt E gasforbrug,forbe andlingsanl æg E gasf orbrug,vand og lakt ørreovn = = kw Fordelingen af gasforbruget mellem vand- og laktørreovn, sker ved at beregne energitabet i afkastningsluften i begge ovne og herefter forholdsmæssigt fordele gasforbruget. Ved at bruge denne metode tages der ikke i betragtning, at der både er et energitab til at opvarme emner og et varmetransmissionstab i de to ovne. Dog bedømmes metoden for at være valid, da de to omtalte tab er omtrent det samme på de to tørreovne og størstedelen af tabet sker gennem afkastningsluften. Nedenfor ses energitabet i afkastningsluften fra de to tørreovne, samt andelen af det resterende gasforbrug de hver især udgør. E tab,afkast,årligt,vand = kw E tab,afkast,årligt,lak = kw E samlet = E tab,afkast,årligt,vand + E tab,afkast,årligt,lak = = kw Beregningen af energitabet i afkastningsluften fra henholdsvis vand- og laktørreovnene findes i bilag 10 - Dataopsamling Ventilation. Side 27 af 57

29 Gasforbrug fordelt på vand- og laktørreovn 18% Vandtørreovn Laktørreovn 82% Figur 12, Cirkeldiagram over gasforbrug vand- og laktørreovn, eget arkiv Ud fra ovenstående beregninger ses det at energitabet i afkastningsluften fra vand- og laktørreovnene er fordelt henholdsvis på 18 % og 82 %. Det vil sige at gasforbruget til vandtørreovnen er 18 % af det resterende gasforbrug kwh og laktørreovnen har et gasforbrug på resten af de 82 %. Fordelingen af gasforbruget i disse to ovne, beregnes i bilag 14 - Gasforbrug, vand- og laktørreovn. Side 28 af 57

30 7.4 Årligt energiforbrug på sprøjtemalerlinjen Ved hjælp af overstående indsamlede data omkring driftstimer og effektoptag på komponenterne på sprøjtemalerlinjen, er det muligt at beregne et samlet estimeret energiforbrug. Beregningerne kan ses i bilag 9 - Energikortlægning oversigt. Årligt energiforbrug sprøjtemalelinjen Elforbruget kwh Fjernvarmeforbrug kwh Gasforbrug kwh Samlet energiforbrug kwh Årligt energiforbrug CPM 2013, sprøjtemalerlinjen 22% 12% 66% El Flaskegas Fjernvarme Figur 13, Cirkeldiagram over energiforbrug CPM, eget arkiv Side 29 af 57

31 7.5 Delkonklusion Med et overblik over energifordelingen på sprøjtemalerlinjen, kan det nu konkluderes, hvor der er størst potentiale for en energioptimering. Det ses at det største energiforbrug er gas, herefter fjernvarme og el. Derfor vil det være at foretrække at grave dybere i processen i sektionerne, hvor der bruges gas, som er henholdsvis forbehandlingsanlægget, vandtørreovnen og laktørreovnen. Fordeling af energi på disse tre sektioner, ser således ud. Årligt gasforbrug CPM 2013, sprøjtemalerlinjen 13% 72% 15% Forbehandlingsanlæg Vandtørreovn Laktørreovn Figur 14, Cirkeldiagram årligt gasforbrug CPM, eget arkiv Ud fra ovenstående diagram, kan der peges i en endnu mere nøjagtig retning af, hvor fokus skal rettes imod. Dog kan der ikke alene ud fra hvor energiforbruget er størst, konkluderes hvor der kan hentes den største energibesparelse. Der overvejes derfor, hvilke optimeringsmuligheder der er i de forskellige processer på sprøjtemalelinjen, inden der bestemmes et klart fokuspunkt. Side 30 af 57

32 8 Optimeringsmuligheder Formålet med dette afsnit er at belyse en række mulige optimeringsforslag på baggrund af energikortlægningen. Dette kan hjælpe til senere at træffe beslutningen om, hvor fokus til optimeringsprojektet skal lægges. For at nå til de mulige optimeringsforslag, er der brugt erfaring fra tidligere projekter som er gennemført i praktikperioden. Der er ført samtaler med personale samt ledelse, for at få deres mening omkring eventuelle ændringer eller optimeringsforslag. Dette er vigtigt, da personalet har skabt en stor viden omkring sprøjtemalerlinjen gennem fast arbejde i mange år på dette anlæg, samtidig opfyldes strategimetoden, der er beskrevet tidligere. Ledelsen prioriterer højt, at emnerne der føres ind i sprøjtemalerlinjen, bearbejdes i løbet af få timer og relativt hurtigt er klar til at blive pakket. Dette kan lade sig gøre fordi de færdigmalede emner får lov til at hærde ved en temperatur på 150 C og det tager derved kun 30 minutter for at hærde malingen. Den korte produktionstid giver Crisplant Manufacturing flere fordele, blandt andet ikke at skulle have så stor en lagerkapacitet samt muligheden for at kunne være fleksible med hensyn til leverancer til kunder. Kunderne kræver at de færdigproducerede emner efter bearbejdning har en bestemt glat- eller ruhed, da produkterne bliver brugt til højhastighed bagagehåndteringsanlæg i lufthavne. Så nogle emner skal sikre at bagagen accelereres i fart og andre skal sænke farten. Disse krav gør, at det kan være svært at ændre på hvordan en proces udføres på sprøjtemalerlinjen i dag. Der findes malingstyper, der kan hærde ved en lavere temperatur, måske endda stuetemperatur, men det vil resultere i at emnerne kræver længere tid om at hærde, hvilket medfører længere produktionstid pr. emne samt at større lagerkapacitet. Udover det kan det ikke sikres at de færdige emner har samme glateller ruhed som før. Det udelukkes derfor at ændre på malingstypen. 8.1 optimeringsforslag De nedenstående optimeringsmuligheder er forslag og der vil ikke blive foretaget videre analyse af en eventuel økonomisk gevinst på alle. Der vil i stedet, efter gennemgangen af optimeringsmulighederne, blive udvalgt et forslag til videre analyse. Side 31 af 57

33 Forbehandlingsanlægget: Affedtningskaret er opvarmet til 50 C døgnet rundt. Man kan med fordel tænde og slukke for gasbrænderen, der opvarmer affedtningskaret, sammen med de resterende komponenter i anlægget. Dog skal der evt. etableres en timer, der på forhånd tænder brænderen eks. 1 time inden driftsstart, for at undgå ventetid. Vandtørreovn: Inden emnerne føres i ovnen, kan der foregå en proces der fjerner en del af vandet uden at bruge energi på at fordampe det. Dette kunne gøres med højtryksblæser og en vandopsamler, således at der er mindre vand, der skal fordampes og behovet for ovnen vil dermed være nedsat. (Der kan dog være risiko for, at dette vil kræve en større ombygning) Afkastningsluften fra vandtørreovnen er på nuværende tidspunkt meget tør og kan potentielt optage meget mere vand. Det vil derfor være en fordel, at luftudskiftningsmængden reguleres efter den relative fugtighed på afkastningsluften. Der ønskes en så høj relativ fugtighed som muligt for at reducere varmeforbruget til tørringen Det vil eventuelt være nødvendigt at eftertætte vandtørreovnen for at reducere den luftmængde, der udveksles med de omgivende lokaler. Der kan etableres varmegenvinding på vandtørreovnen. Luften skal recirkuleres til indblæsningsluften og den luft, der afkastes skal varmegenvindes til forvarmning af indblæsningsluften, se illustration neden for. Figur 15, Forsimplet ventilationsdiagram over vandtørreovn, eget arkiv Yderligere overskydende varme fra vandtørreovnen kan bruges til forvarmning af indblæsningsluft til sprøjtemalerkabinerne. Side 32 af 57

34 Afkastningsluften vil have en høj fugtighed, hvis der etableres recirkulering og hvis temperaturen sænkes vil vandet i luften kondensere. Dette varme kondensat kan føres tilbage til skyllesektionen lige før vandtørreovnen, hvilket vil give en vandbesparelse og emnerne til vandtørreovnen vil blive forvarmet en smule. Det bør undersøges, hvorvidt en høj relativ fugtighed kan skabe problemer for kabinevægge eller omgivelser. Sprøjtemalerkabiner: Ventilatoren til indblæsningsluften til sprøjtemalerkabinerne, skal nedreguleres når denne ikke er i brug (tid imellem emner, kaffepauser, frokostpauser osv.), det samme gælder for udsugningsventilatorer. Grunden til at udsugningsventilatorer også skal nedreguleres er at, hvis indblæsningsluften til kabinerne mindskes, suges der bare varm luft fra omgivelserne i stedet. Varmegenvinding på afkastningsluften fra sprøjtemalerkabinerne vil ikke kunne betale sig, da temperaturen på luften falder drastisk på grund af en vandvæg, der opsamler malingsrester. Den varme indblæsningsluft optager vand (fordamper vand) og deraf nedkøles luften. Temperaturmålinger der påviser dette findes i bilag 10 - Dataopsamling ventilation. Laktørreovn: Afkastningsluften på laktørreovnen kan med fordel reguleres ned til et minimum. Der ønskes så lavt et luftskifte som muligt, fordi afkastningsluften indeholder meget energi. Den mængde luft, der skal udskiftes som følge af eventuelle krav og regler, kan der varmegenvindes på. Varmen kan ligesom ved vandtørreovnen bruges til at forvarme indblæsning til laktørreovnen eller sprøjtemalerkabiner. Varmeveksleren der skal bruges til varmegenvinding, skal være af en type, der adskiller de to luftstrømme 100 %. Der skal dog formentlig ikke tages højde for opløsningsmidler i malingen, da emnerne befinder sig i en afdampningszone inden de føres ind i laktørreovnen. Afdampningszonen er placeret imellem påføring af maling og laktørreovnen. Dette gør at stort set al opløsningsmiddel vil være dampet af, inden emnerne hærdes i laktørreonvne. Dette er undersøgt af CRECEA under udførelsen af en ATEX rapport (side 5) over sprøjtemalerlinjen, dokumentet er vedhæftet på CD. Side 33 af 57

35 Dog bør der inden implementering af et eventuelt forslag, foretages en undersøgelse omkring, hvor mange opløsningsmidler der kan befinde sig i laktørreovnen. Da der regnes med at disse kan give et krav, om et eventuelt minimums luftskifte i laktørreovnen. 8.2 Valg af optimeringsforslag Efter gennemgang af de forskellige optimeringsforslag og med energikortlægningen i baghovedet, vælges der at fokusere på laktørreovnen. Optimeringsforslaget til laktørreovnen vælges til dels fordi der er interesse i at lave et projekt, der har god mulighed for at blive implementeret, men også fordi der i denne proces forventes at kunne laves en ændring med størst mulig energibesparelse kontra investering. 9 Undersøgelse af laktørreovn Følgende afsnit vil have fokus på spørgsmålet, der stilles i problemformuleringen omkring overholdelse af krav og sikkerhed mens der optimeres. Der undersøges hvilke krav og regler, der findes for denne type tørreovn og der foretages vurderinger af de problemer, der kan være omkring krav og regler. Der kortlægges beregninger omkring det krævede og nuværende luftflow på afkastningsluften. Der afgøres hvorvidt løsningen kan udføres teoretisk eller kræver praktiske forsøg. 9.1 Krav og regler Der findes normer for luftforurening, kaldet grænseværdi. Grænseværdien for det anvendte opløsningsmiddel, Xylen, er 109 mg/m3. Det vil sige at gennemsnitskoncentrationen ikke må overstige denne værdi over en ottetimers arbejdsdag. Dog skal denne grænseværdi kun tages i betragtning, hvis personer opholder sig i tørrezonen eller hvis afkastningsluften skal bruges til recirkulering eller varmegenvinding. (Arbejdstilsynet, Grænseværdier for stoffer og materialer, 2007) Yderligere findes der forbud om recirkulering fra processer, hvor der udvikles sundhedsskadelige eller eksplosive luftarter jf. AT-vejledning A.1.7 Recirkulation. Dog er der jf. 1.1 i nævnte vejledning, den undtagelse at forbuddet for recirkulering ikke gælder for lukkede systemer, hvor den forurenede luft føres tilbage til processen og personer ikke opholder sig i dette system. Ud fra vejledninger fra arbejdstilsynet må der gerne recirkuleres luft i laktørreovnen. Da der ikke opholder sig personer i laktørreovnen og denne laktørreovn anses for at være et lukket system. Luften må dog kun recirkuleres tilbage til laktørreovnen og ikke til andre processer. Hvis der vælges at varmegenvinde på afkastningsluften fra laktørreovnen til et andet system eller anden proces, skal der vælges en varmegenvindingskomponent der 100 % sikrer adskillelse af indblæsnings- og afkastningsluft. Side 34 af 57

36 Der skal også overholdes en nedre eksplosionsgrænse for indholdet af opløsningsmidler i luften, denne grænse er 44 g/m3, jf. vedhæftet ATEX rapport (side 12) på CD. Dette krav er for at sikre, at der ikke forefindes så høje værdier, at der er risiko for eksplosions- eller brandfare. Luftskiftet skal derfor være tilstrækkeligt til, at der ikke opnås værdier af opløsningsmidler i luften i ovnen, der nærmer sig den nedre eksplosionsgrænse. Det er nødvendigt at være opmærksom på disse krav og regler, når der skal vælges en metode til at mindske energiforbruget af tørringsprocessen i laktørreovnen. 9.2 Ekspertvurdering af problemerne Under udarbejdelse af et energioptimeringsforslag, prioriteres det at lave så få ændringer af ovnen som muligt, da der er interesse i at lave et energioptimeringsforslag, der ikke kræver stor ombygning. Der fokuseres dermed på at holde investeringsprisen i bund og samtidig sikre at de krav og regler, der er oplyst tidligere overholdes. For at finde ud af, hvordan laktørreovnens drift kan være mere energiøkonomisk og samtidig overholde krav og regler, er der taget kontakt til leverandøren af den anvendte malingstype. I denne samtale blev der fokuseret på problemet med den nedre eksplosionsgrænse af opløsningsmidlerne. Eksperten, Palle Gustavsen (Chemical Engineer) mente at, hvis de sprøjtemalede emner først befandt sig i en afdampingszone i en time, inden at emnerne blev hærdet i laktørreovnen, ville der med stor sandsynlighed ikke blive frigivet mange opløsningsmidler inde i ovnen. Dette skyldes at omkring % af opløsningsmidlerne allerede vil være fordampet, inden de føres ind i laktørreovnen. Han fortalte dog, at luften skal udskiftes i en vis grad, da der ikke må opnås værdier af opløsningsmidler inde i ovnen, der overstiger den nedre eksplosionsgrænse. For at kontrollere mængden af opløsningsmidler, der frigives under hærdningen og være sikker på ikke at nå den nedre eksplosionsgrænse, kan der laves et forsøg. I dette forsøg skal man foretage en vejning af det malede emne inden indføringen i hærdezonen og igen efter endt hærdning. I det tilfælde, at emnet er lettere når det kommer ud, vil differencen imellem de to vejninger være massen af opløsningsmidler som er blevet frigivet i laktørreovnen. Dette forsøg ville selvfølgelig kræve en meget følsom og nøjagtig vægt, da massen af opløsningsmidler er relativ lille i forhold til selve emnet. Denne udtalelse fra kemiingeniøren stemmer godt overens med oplysningerne i ATEX rapporten (side 5), omkring fordampning af opløsningsmidler. Her beskrives at praktisk talt alle opløsningsmidler fordampes i Side 35 af 57

37 afdampingszonen inden hærdezonen, ATEX rapporten er vedhæftet på CD. Derfor kan der med nogenlunde sikkerhed antages at i hvert fald 90 % af opløsningsmidlerne er dampet af inden emnerne føres i laktørreovnen. Der blev også taget kontakt til en ingeniør, Kristjan Geirsson (Mechanical Engineer) hos D3system A/S, som opbygger systemer lignende med det de har hos Crisplant Manufacturing. Det har ikke været muligt, at få kontakt til selve virksomheden, der byggede anlægget hos Crisplant Manufacturing, da dette anlæg er bygget i 1994 og virksomheden gået i opløsning efterfølgende. Kristjan Geirsson var interesseret i at vide, hvordan laktørreovnens luftmængde var dimensioneret i sin tid og han fortalte at der skulle rettes opmærksomhed mod, hvor stort et luftskifte en sådan type tørreovn krævede. For at finde disse oplysninger henviste Kristjan Geirsson til EN 1539 Tørreanlæg og ovne, hvori brændbare stoffer frigøres. I denne europæiske norm fandtes en beregningsmetode til at afgøre minimum udskiftning af luft. Det var ikke muligt at finde information omkring, hvordan ovnen var dimensioneret ved opførelse. 9.3 Beregning af minimum luftflow Ud fra eksemplet i EN 1539, Tørreanlæg og ovne hvori brandbare stoffer frigøres - sikkerhedskrav, a.2.1. Beregningsgrundlag for kontinuerlig tørring laves nu en beregning på hvad minimum luftflow i tørreovnen skal være. Nedenfor ses en forklaring på brugte termer i beregningen. Termerne er taget direkte fra EN 1539, dog er forklaringen oversat fra engelsk til dansk. Disse symboler findes ikke i nomenklaturlisten. m opl øsningsmidl er : Masse af opløsningsmidler per emne, som indføres i ovnen. n emner : Antal emner, der indføres i ovn per time. M max : Maksimal overførelse af frigivne brændbare stoffer, som indføres i ovnen per time. LEL: Nedre eksplosionsgrænse af frigivne brændbare stoffer, ved 20 C. C LEL,adm : Maksimum tilladte procentdel af nedre eksplosionsgrænse i det frigivet brændbare stof. Denne værdi er en erfaringsværdi, der bruges i praksis i henhold til AT-vejledning, Arbejde i forbindelse med eksplosiv atmosfære, 3.1 Forebyggelse af farlig eksplosiv atmosfære. C adm : Maksimum tilladte koncentration af nedre eksplosionsgrænse i det frigivet brændbare stof. Q min,(s) : Minimum luftflow i tørreovn, ved en temperatur på 20 C Side 36 af 57

38 Q min,(v) : Minimum luftflow i tørreovn, reguleret i forhold til tørringstemperaturen. I denne beregning er der anslået en værdi af opløsningsmidler, som frigives i ovnen per time. Denne værdi er estimeret ud fra at emnerne, der ankommer til flash off zonen, forventes at have 600 gram opløsningsmidler på overfladen, jf. vedhæftede ATEX rapport (side 5) på CD. Der antages som worst case, at der er 10 % tilbage af disse opløsningsmidler, når emnerne kommer til laktørreovnen samt at der hvert 5 minut indføres 1 emne i laktørreovnen, undersøgelser af takttiden viser dog, at der i gennemsnittet ankommer 1 emne hvert 7 minut. Dette vil give en opløsningsmængde frigivet i ovnen per time på. m opl øsningsmidler = 10 % 600 = 60 g stk n emner = 60 5 = 12 stk M max = m opl øsningsmidler pr emne n antal emner pr time = = 720 g C adm = C LEL,adm LEL = 10 % 44 = 4,4 g/m 3 Q min,(s) = M max = 740 m3 = 168,2 C adm 4,4 Q min,(v) = Q min,(s) 273 T 293 = 168, = 242,8 m3 Ud fra denne beregning kan der konkluderes, hvad der som minimum skal fjernes af luft fra laktørreovnen, for at overholde den nedre eksplosionsgrænse. Side 37 af 57

39 9.4 Beregning af nuværende luftflow og luftskifte For at lave denne beregning er det nødvendigt at opmåle ovnens længde, bredde og højde, for dermed at kunne definere ovnens nominelle volume. Denne volumeberegning er foretaget ud fra billedet af oversigtstegningen, der har størrelsesforholdet 1:230, når dette printes ud på A4, bilag 15 oversigtstegning sprøjtemalelinje (størrelsesforholdet passer ikke med formatet, der er i bilaget). Højden er opmålt fysisk ude på fabrikken. Det nuværende luftflow er beregnet under energikortlægningen, resultater kan findes i bilag 10 - Dataopsamling ventilation. V lakt ørreovn = 335 m 3 V = 4945,6 m3 n luftskifte = V V = 4945,6 antal = 14,8 335 Ud fra disse resultater ses det, at det nuværende luftflow er langt højere end hvad der er nødvendigt i henhold til EN Delkonklusion Det kan nu konkluderes, at det ikke vil være den nedre eksplosionsgrænse, der afgør hvorvidt luftskiftet kan nedsættes i laktørreovnen. Derfor vil det ikke umiddelbart være noget problem at overholde de lovmæssige krav om sikkerhed ved en nedsættelse af luftskiftet. Der kan ikke umiddelbart gives en forklaring på, hvorfor det nuværende luftskifte i laktørreovnen er så højt, det antages derfor at have den funktion at opretholde et undertryk i ovnen, for dermed at undgå at der kommer gasser og stoffer ud fra sprækker og lækager på laktørreovnen. Side 38 af 57

40 10 Energioptimeringsløsning gennem forsøg Ud fra de undersøgelser og tanker, der er beskrevet ovenstående, anses et forsøg på laktørreovnen, som værende den bedst mulige måde at definere minimumsluftskiftet. Dette ses som den bedste metode, da der ikke umiddelbart kan findes frem til et svar gennem beregninger. Ved denne følgeslutning blev der afholdt et møde med ledelsen hos Crisplant Manufacturing, for at få afklaret om et sådan forsøg kunne komme på tale, møderesuméet findes i bilag 3 - Møderesumé. Ledelsen var medvillig til at indgå forsøget for at finde ud af et optimalt luftskifte, der skulle blot defineres, hvordan forsøget skulle udføres. Dette forsøg vil dog, under arbejdet med denne rapport, ikke blive udført i praksis. Der vil blive beskrevet, hvordan forsøget skal udføres og det nuværende data omkring afkastningsluften kortlægges, der vil yderligere blive beregnet forventede resultater ved udførelse af forsøget. Ud fra dette vil der være en beskrivelse af en energioptimeringsløsning på sprøjtemalelinjen samt de økonomiske konsekvenser heraf Forsøgets udformning I dette forsøg skal der monteres et spjæld på udsugningskanalen eller installeres en frekvensomformer til at regulere ventilatorens omdrejninger. På denne måde er det muligt at nedsætte luftmængden, der suges fra laktørreovnen og man kan herved kontinuerligt observere, hvad der vil ske med tørringsprocessen. Der vælges at installere en frekvensomformer til udsugningsventilatoren for at reducere effekttabet i ventilatoren. Inden opstart af forsøget, skal der installeres en frekvensomformer foran udsugningsventilatoren til laktørreovnen og det skal sikres at driften af anlægget kører normalt. Alt personale arbejdende omkring sprøjtemalelinjen skal inddrages og orienteres om forsøget. Under forsøget skal ventilatorens omdrejninger langsomt nedreguleres. Det anbefales, at ventilatoren nedreguleres med 5 Hz per time for dermed langsomt at nedsætte luftskiftet. Under dette forsøg skal ovnen observeres af personale og samtidig skal emnernes kvalitet efter endt hærdning kontrolleres. Når grænsen er nået, hvilket sandsynligvis vil resultere i enten røg eller lugtgener, eller begge dele, reguleres ventilatoren op til det antal omdrejninger den havde før der opstod disse gener. Når generne igen har lagt sig, nedreguleres ventilatoren nu ned med 1 Hz per time, indtil det korrekte luftskifte er nået. Det forventes at det er muligt at sænke luftskiftet til omkring 5 gange i timen på en sådan type ovn, baseret på samtale med ingeniøren, Kristjan Geirsson fra D3systems A/S. Side 39 af 57

41 10.2 Nuværende data omkring afkastningsluft Under energikortlægningen, blev det nødvendige data indsamlet for at kunne beregne effekttabet, der opstår i afkastningsluften fra laktørreovnen. For at overskueliggøre, hvordan resultaterne omkring effekttabet i afkastningsluften er nået, vil der i det følgende blive beskrevet, hvilke data der er indsamlet og efterfølgende vil der blive vist, hvilke formler til beregninger der er brugt, de faktiske beregninger kan findes i bilag 10 - Dataopsamling ventilation. Teorien tilhørende dette afsnit, kommer fra lektionerne i termiske maskiner og fra bogen Termodynamik. (Aage L, 2007) Figur 16, Udklip fra oversigtstegning der viser laktørreovn, eget arkiv Målte data over laktørreovn Ventilator P Ventilator, Effektoptag 0,96 kw Afkastningsluft T Temperatur 130 C RH Relativ fugtighed 0,03 % x Absolut fugtighed 0,0021 Kg/kg v Lufthastighed 11,5 m/s Ø Indre diameter ventilationsrør 0,39 m Beregninger er foretaget ud fra ovenstående målte data. Nedenfor vises hvilke formler der er brugt samt en kort forklaring. Det beregnede endelige resultat, energitabet, fremgår i sidste formel. Der er foretaget beregninger af det indre areal på udsugningsrøret, hvilket skal bruges sammen med lufthastigheden, for at beregne luftflowet. A indre rør = π Ø 2 2 Side 40 af 57

42 V = v A indre rør Med luftflowet, temperaturen og de prædefinerede konstanter, er det muligt at beregne massestrømmen af luft. Idealgasligningen (Aage L, 2007) m = p V R i (273 + T) Med massestrømmen af luft, temperaturforskellen på afkastningsluften, den gennemsnitlige udendørstemperatur og de prædefinerede konstanter for luft ved en given temperatur, kan effektabet på afkastningsluften nu beregnes. Da luften er meget tør, ses der ikke noget problem i at bruge denne metode. P tab = m c p,20 + c p,120 2 T afkast T gennemsnit årlig Med effekttabet i afkastningsluften og antal driftstimer ventilationen kører, kan det årlige energitab i afkastningsluften nu beregnes. E tab årligt = P tab t driftstimer = kw Værdier, prædefinerede konstanter og resultater kan findes i bilag 10 - Dataopsamling ventilation. Den energiholdige afkastningsluft suges i dag ud gennem en ventilator og udledes til det fri gennem en skorsten. Det er denne afkastningsluft, der skal fokuseres på, da der på nuværende tidspunkt fyres for fuglene. Der er yderligere et varmetransmissiontab fra lakttørreovn til omgivelser samt et varmetab fra de færdigt hærdede emner, da disse varmes op fra 20 C til 150 C. Tabene kan anskueliggøres ved at tegne en energibalance over systemet. Side 41 af 57

43 Figur 17, Energibalance laktørreovn, eget arkiv Varmetabet, der kommer fra emnerne når de kommer færdigt hærdede ud og er 150 C, udnyttes til dels i dag, da der er placeret en emhætte, som suger varm luft fra emnerne når de er færdigt hærdede. Denne luft recirkuleres direkte til indblæsningen til fabrikshallen. Så energien genbruges ikke på sprøjtemalelinjen. Figur 18, Emhætte over hærdede emner CPM, eget arkiv Varmetransmissionstabet til omgivelserne fra laktørreovnen, kan beregnes ved at finde massestrømmen af materiale til laktørreovnen og beregne energien denne optager. Dermed vil varmetransmissionstabet være den eneste ubekendte og derfor kan den tegnede energibalance bruges, til at opstille en formel. Hvad der går til af energi må også gå fra, da energien er bevaret. En formel ville derfor se således ud: 0 = E gas ind + E luft ind + E emner ind E varmetrans. tab E afkast.luft E emner ud E varmet rans. tab = E gas ind + E luft ind + E emner ind E afkast.luft E emner ud Side 42 af 57

44 Denne beregning er ikke foretaget da det ikke er nødvendigt for det planlagte optimeringsforslag til laktørreovnen. Energibalancen er taget med for at demonstrere, hvordan varmetransmissionstabet kan findes Forventede forsøgsresultater Hvis frekvensen på udsugningsventilatoren til laktørreovnen kan nedsættes uden at ændre på ovnens udformning eller tæthed, vil energibesparelsen forventes at følge frekvensen proportionelt som vist i tabellen nedenfor. Der kan opstilles nedenstående skema fordi luftflowet er proportional med antal omdrejninger på ventilatoren. (Heilmann, 1999) Vx = n x n n Vn Omdrejningerne i denne formel skal blot agere som et forhold og derfor kan frekvens indsættes på dets plads. Luftflowet er også proportional med energitabet der opstår. Ved at sænke udsugningsmængden fra laktørreovnen med 10 % sænkes energitabet altså med 10 %. Nedenstående skema er derfor et udtryk for hvad det forventede energitab vil være ved en given frekvens udsugningsventilatoren udsættes for. Hermed kan energibesparelsen også beregnes. Der ses bort fra elbesparelsen på ventilatoren ved reducering af dets omdrejninger. Den første affinitetsligning bruges til at beregne luftflowet ved en ny frekvens, hvilket giver luftflowet på m3/h. Ud fra dette nye luftflow kan der beregnes et nyt luftskifte, effekttab, energitab og en energibesparelse i forhold til referencepunkterne, som kommer af det nuværende luftflow. Ud fra det opstillede skema med de forventede resultater samt samtale omkring luftskiftet med ingeniør Kristjan Geirsson, anses en reducering af udsugningsmængden fra laktørreovnen på 50 % som et realistisk bud, ovnen vil dermed have et luftskifte på 7,4. Side 43 af 57

45 Denne antagelse af resultatet af forsøget er nødvendigt for at komme videre i opgaven, men der hersker dog usikkerhed omkring sammenligneligheden af Crisplant Manufacturings anlæg og de anlæg Kristjan Gerisson udtaler sig omkring, hvorfor det ikke med sikkerhed kan siges at luftudsugningsmængden kan reduceres til det niveau, han anbefaler. For at finde den korrekte udsugningsmængde, skal der laves overnævnte forsøg omkring luftudsugningsmængden Energioptimeringsløsning Selvom det er muligt at reducere luftmængden med 50 %, vil den tilbageværende energi i afkastningsluften stadig være forholdsvis høj, derfor vælges der også at varmegenvinde på luften. Under energikortlægningen af sprøjtemalelinjen kunne der konstateres, at afkastningsluften fra laktørreovnen kunne bruges til at forvarme indlæsningsluften til sprøjtemalekabinerne. Afkastningsluften indeholder som beskrevet tidligere sundhedsskadelige og eksplosionsfarlige stoffer, dermed må denne ikke bruges som recirkulering jf. AT-vejledning A.1.7 recirkulation. Derfor er det vigtigt at der bruges en metode, der sikrer at afkastningsluften ikke blandes med indblæsningsluften, når der varmegenvindes på denne. Varmen kan i dag ikke bruges til indblæsningsluften til laktørreovnen, da der ikke er et indblæsningsaggregat dertil og der blot suges luft fra omgivelserne. Sprøjtemalekabinerne på anlægget har i dag en stor mængde indblæsningsluft, der opvarmes fra udendørstemperatur til 19 C. Denne opvarmning sker gennem en hedeflade, der opvarmes via fjernvarme. Ventilationsaggregatet til sprøjtemalekabinerne er placeret ca. 20 meter fra hvor ventilationsrørene til afkastningsluften fra laktørreovnen befinder sig. Der er umiddelbart to alternativer til at varmegenvinde på afkastningsluften fra laktørøreovnen, væskekoblede batterier eller krydsvarmeveksler af glasrørstype. Det ville være ideelt at bruge væskekoblede batterier på grund af den forholdsvis lange distance varmen skal transporteres, men der kan dog forekomme kogning af væsken grundet den høje afkastningstemperatur, hvilket kan ødelægge pumpen, der flytter væsken i rørene, fordi der kan opstå kavitation. Derfor vælges dette alternativ ikke. Der vælges derfor at bruge en krydsvarmeveksler af glasrørstype. Fordelen ved dette varmegenvindingsaggregat er, at det giver en komplet adskillelse af de to luftstrømme samt at denne type er god at anvende til luftstrømme med røggas og opløsningsmidler. Dog skal luftstrømmene her føres helt tæt sammen og derfor kræves det at kanalen med Figur 19, varmeveksler glasrørstype, (Frölich, 2014) Side 44 af 57

46 afkastningsluften er isoleres godt. Temperaturvirkningsgraden på varmeveksleren ligger på omkring % (Glenco, 1999). Denne temperaturvirkningsgrad er lavet ud fra at de to luftstrømme er i balance og er ens. Modellen fra Air Fröhlich, leveres den med indbygget by-pass. Da luftmængden fra afkastningsluften fra ovnen er mindre end indblæsningsluften til sprøjtemalekabinen, kan man ikke regne med anvisningerne i temperaturvirkningsgraden. Derfor kan dette diagram bruges til at give et billede af ændringen af temperaturvirkningsgraden. Som det ses på kurven i billedet, vil temperaturvirkningsgraden falde fra 60 % til 40 %, hvis der føres halvt så meget varm luft til som kold luft. Figur 20, Temperaturvirkningsgrad afhængig af udsugning/indblæsning, (Energiwiki) Der vil i denne opgave regnes med at de to luftstrømme er i balance og der vil derfor under beregningerne bruges den temperaturvirkningsgrad, der er opgivet. For at de to luftstrømme er i balance, er det nødvendigt først at varme en del af indblæsningsluften op med varmeveksleren og herefter blande det med frisk luft for at nå den ønskede luftmængde til sprøjtemalekabinerne. Der skal være en balance på luftmængden i varmeveksleren, da den ikke fungerer korrekt, hvis der skal komme meget mere end dobbelt så meget luft fra enten tilgang eller afgang, hvilket også påvises ved at se figur 20 for temperaturvirkningsgrad. Et forsimplet ventilationsdiagram af løsningen ville se ud som på næste side. Side 45 af 57