Wie lässt sich eine Schweißrauchabsaugung energieeffizient betreiben?

Eine Schweißrauchabsaugung lässt sich energieeffizient betreiben, indem der Volumenstrom bedarfsgerecht geregelt wird und die abgesaugte Wärme zurückgewonnen wird. Der größte Hebel liegt dabei in der Antriebstechnik: Ventilatoren mit drehzahlgeregelten Antrieben (Frequenzumrichter) senken den Stromverbrauch im Teillastbetrieb erheblich, weil die aufgenommene Leistung kubisch mit der Drehzahl sinkt. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Energieverbrauch, Technik und Fördermöglichkeiten.

Wie viel Strom verbraucht eine Schweißrauchabsaugung?

Der Stromverbrauch einer Schweißrauchabsauganlage hängt in erster Linie vom geförderten Luftvolumenstrom und dem statischen Druckverlust im System ab. Als grobe Orientierung gilt: Ein Ventilator, der 10.000 m³/h gegen einen Gesamtdruckverlust von 1.500 Pa bewegt, benötigt bei einem typischen Wirkungsgrad von rund 70 Prozent etwa 6 kW elektrische Leistung. Bei 2.000 Betriebsstunden im Jahr ergibt das rund 12.000 kWh jährlich.

Entscheidend ist, dass viele Anlagen für den Spitzenfall ausgelegt werden, im Alltag aber deutlich darunter laufen. Eine Absauganlage, die auf 20 Schweißarbeitsplätze ausgelegt ist, bedient selten alle gleichzeitig. Der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) beschreibt das Verhältnis der tatsächlich gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl. Ein GZF von 0,6 bedeutet: Von 20 Absaugstellen sind realistisch nur etwa 12 gleichzeitig aktiv. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.

Weitere Faktoren, die den Energieverbrauch beeinflussen:

• Filterwiderstand: Ein zugesetzter Filter erhöht den Druckverlust und zwingt den Ventilator zu mehr Leistung. Regelmäßige Abreinigung oder rechtzeitiger Filterwechsel hält den Widerstand niedrig.
• Leitungsführung: Lange, enge oder stark abgewinkelte Rohrleitungen erzeugen unnötigen Druckverlust.
• Betriebsstunden: Anlagen, die im Leerlauf weiterlaufen, verbrauchen Strom ohne Nutzen. Eine automatische Abschaltung nach Prozessende spart direkt Energie.

Welche Technik senkt den Energieverbrauch am stärksten?

Der wirkungsvollste technische Eingriff ist die Drehzahlregelung des Antriebsmotors über einen Frequenzumrichter. Da die Leistungsaufnahme eines Ventilators mit der dritten Potenz der Drehzahl sinkt, bedeutet eine Drehzahlreduzierung auf 80 Prozent bereits eine Leistungsreduzierung auf rund 51 Prozent. Kein anderes Einzelmerkmal erzielt einen vergleichbaren Effekt.

Frequenzumrichter und bedarfsgerechte Regelung

Ein Frequenzumrichter allein reicht nicht aus. Er muss mit einem Messsignal verknüpft sein, das den tatsächlichen Bedarf abbildet. Üblich sind Drucksensoren in der Hauptleitung oder Signale aus der Maschinensteuerung. Startet eine Schweißmaschine, öffnet das zugehörige Absaugventil, der Druck in der Leitung fällt, der Frequenzumrichter erhöht die Drehzahl. Stoppt die Maschine, schließt das Ventil, der Druck steigt, die Drehzahl sinkt. Das System folgt dem Bedarf in Echtzeit.

Hocheffiziente Motoren und Ventilatoren

Motoren der Effizienzklasse IE3 oder IE4 verbrauchen bei gleicher Leistungsabgabe weniger Strom als ältere Klassen. In Kombination mit aerodynamisch optimierten Radialventilatoren (hoher spezifischer Wirkungsgrad) lässt sich der Gesamtstromverbrauch gegenüber älteren Anlagen spürbar senken. Bei einer Nachrüstung lohnt sich der Vergleich der Energieeffizienzklassen, weil sich Investitionskosten durch niedrigere Betriebskosten oft in wenigen Jahren amortisieren.

Was bringt Wärmerückgewinnung bei der Schweißrauchabsaugung?

Wärmerückgewinnung nutzt die Wärme der abgesaugten Hallenluft, bevor sie gefiltert zurückgeführt oder nach außen abgeleitet wird. Bei einer zentralen Schweißrauchabsauganlage mit hohem Luftvolumenstrom kann die zurückgewonnene Energie die Heizkosten der Halle spürbar senken, weil die gereinigte Luft nicht auf null Grad abkühlt, bevor sie wieder in den Arbeitsbereich gelangt.

Zwei Betriebsarten sind dabei relevant:

• Umluftbetrieb: Die gefilterte Luft wird direkt in die Halle zurückgeführt. Die Heizenergie bleibt im Gebäude, es entsteht kein Wärmeverlust durch Abluft. Voraussetzung ist eine ausreichende Filterleistung, die den Anforderungen der TRGS 560 (Luftrückführung bei krebserzeugenden Gefahrstoffen) entspricht. Beim Schweißen hochlegierter Chrom-Nickel-Stähle ist für den Umluftbetrieb eine W3-Zertifizierung nach DIN EN ISO 21904 erforderlich.
• Abluftbetrieb mit Wärmetauscher: Die Abluft verlässt das Gebäude, gibt aber über einen Wärmetauscher einen Teil ihrer Energie an die Zuluft ab. Wirkungsgrade von 60 bis 80 Prozent sind bei modernen Gegenstrom-Wärmetauschern erreichbar.

Für Betriebe mit langen Heizperioden und hohen Energiekosten rechnet sich eine Absauganlage mit Wärmerückgewinnung besonders schnell. Die Investitionssicherheit steigt, weil steigende Energiepreise die Amortisationszeit verkürzen statt verlängern.

Wann lohnt sich eine bedarfsgesteuerte Absaugung?

Eine bedarfsgesteuerte Schweißrauchabsaugung lohnt sich immer dann, wenn die Absaugstellen nicht gleichmäßig und dauerhaft ausgelastet sind. Das ist in der Praxis der Regelfall: Schweißarbeitsplätze werden in Schichten, nach Auftragseingang oder in Taktfolgen betrieben. Eine Anlage, die permanent mit voller Drehzahl läuft, obwohl nur ein Teil der Plätze aktiv ist, verschwendet Energie.

Konkrete Indikatoren, dass sich eine bedarfsgesteuerte Lösung rechnet:

• Mehr als vier Absaugstellen an einer zentralen Anlage
• Unregelmäßige Produktionsabläufe oder Schichtbetrieb
• Bestehende Anlage läuft ohne Rücksicht auf aktive Arbeitsplätze permanent durch
• Hohe Stromkosten oder laufende Maßnahmen zur Betriebskostensenkung
• Geplante Erweiterung der Anlage um zusätzliche Schweißarbeitsplätze

Die Auslegung sollte immer auf Basis der tatsächlichen Produktionsabläufe erfolgen. Der Gleichzeitigkeitsfaktor muss dabei anhand realer Betriebsdaten ermittelt und dokumentiert werden. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren. Dieser Faktor ist kein Schätzwert, sondern ein Auslegungsparameter, der die Absauganlage sowohl technisch als auch wirtschaftlich trifft.

Bei der Planung einer stationären oder zentralen Schweißrauchabsauganlage ist die Bedarfssteuerung heute Stand der Technik. Bei mobilen Einzelgeräten entfällt sie, weil diese ohnehin nur laufen, wenn der Bediener sie einschaltet.

Welche Fördermittel gibt es für energieeffiziente Absauganlagen?

Energieeffiziente Schweißrauchabsauganlagen können grundsätzlich förderfähig sein, insbesondere über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) im Rahmen der Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft sowie über KfW-Programme. Ob und in welchem Umfang eine Förderung tatsächlich gewährt wird, hängt von den jeweils geltenden Programmbedingungen und einer individuellen Prüfung ab.

Relevante Förderwege im Überblick:

• BAFA-Bundesförderung Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW): Modul 1 fördert Einzelmaßnahmen zur Prozesseffizienz, darunter drehzahlgeregelte Antriebe und Wärmerückgewinnung. Voraussetzung ist in der Regel ein Energieaudit oder ein Energiemanagementsystem.
• KfW-Kredit 270 / 295: Zinsgünstige Darlehen für Investitionen in Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Absauganlagen mit Wärmerückgewinnung können darunter fallen, wenn der Energieeinspareffekt nachgewiesen wird.
• Berufsgenossenschaftliche Förderung: Einige Berufsgenossenschaften unterstützen Investitionen in den Arbeitsschutz finanziell. Absauganlagen, die zur Einhaltung der TRGS 528 beitragen, können förderfähig sein.

Wichtig: Förderanträge müssen in der Regel vor Auftragsvergabe gestellt werden. Ein nachträglicher Antrag ist bei den meisten Programmen ausgeschlossen. Die tatsächliche Förderhöhe und die Antragsvoraussetzungen ändern sich regelmäßig und sollten vor der Investitionsentscheidung individuell geprüft werden.

So unterstützt ULMATEC bei energieeffizienter Schweißrauchabsaugung

Wir bei ULMATEC analysieren den jeweiligen Prozess, den Volumenstrom und die Betriebszeiten, bevor wir eine Absauganlage auslegen. Energieeffizienz ist dabei kein Zusatz, sondern Teil der Auslegungsrechnung. Konkret bedeutet das:

• Ermittlung des Gleichzeitigkeitsfaktors auf Basis Ihrer tatsächlichen Produktionsabläufe, um die Anlage nicht zu überdimensionieren
• Auslegung mit drehzahlgeregelten Antrieben und bedarfsgesteuerter Regelung als Standard bei zentralen Anlagen
• Integration von Wärmerückgewinnung, wo Betriebsstunden und Energiekosten dies rechtfertigen
• Auswahl der passenden Filterkombination für Abscheideklasse W1, W2 oder W3 nach DIN EN ISO 21904, damit der Filterwiderstand dauerhaft niedrig bleibt
• Technische Dokumentation für Förderanträge bei BAFA oder KfW, soweit die Anlage die jeweiligen Voraussetzungen erfüllt. Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.
• Alle Anlagen werden nach den für den jeweiligen Prozess einschlägigen Regelwerken ausgelegt: bei schweißtechnischen Prozessen nach DIN EN ISO 21904 und TRGS 528

Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland. Sprechen Sie uns an und lassen Sie Ihre Anlage konkret berechnen: Jetzt Kontakt aufnehmen.

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