Druckluftwissen Kältetrockner
Klassischer, frequenzgeregelter oder zyklischer Kältetrockner – wo liegen die Unterschiede?
Wer heute einen neuen Kältetrockner auswählt, hat meist die Wahl zwischen drei unterschiedlichen Technologien: dem klassischen Kältetrockner, einem frequenzgeregelten Modell oder einem modernen zyklischen Kältetrockner wie der Hankison HDI-E Serie.
Alle drei Systeme verfolgen dasselbe Ziel: Sie trocknen die Druckluft zuverlässig auf einen Drucktaupunkt von rund +3 °C und schützen damit Maschinen, Rohrleitungen und Produktionsprozesse vor Feuchtigkeit. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch in der Art und Weise, wie diese Kühlleistung erzeugt wird – und genau hier entscheidet sich, wie hoch die späteren Energiekosten ausfallen.
Frequenzgeregelte Kältetrockner – effizienter, aber nicht optimal
Frequenzgeregelte Kältetrockner gelten heute als moderne Alternative zu klassischen Geräten. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Kältetrockner läuft der Kältekompressor nicht permanent mit voller Leistung, sondern passt seine Drehzahl automatisch an den aktuellen Druckluftbedarf an.
Sinkt der Luftverbrauch, reduziert der Frequenzumrichter die Leistung des Kompressors. Steigt der Druckluftbedarf wieder an, erhöht sich auch die Kühlleistung. Dieses Prinzip spart gegenüber einem klassischen Kältetrockner bereits spürbar Energie und eignet sich insbesondere für Betriebe mit wechselnder Auslastung.
Allerdings besitzt auch diese Technologie ihre Grenzen.
Ein Frequenzumrichter kann die Drehzahl des Kältekompressors nur innerhalb eines bestimmten Bereichs regeln. Unterhalb einer Mindestdrehzahl – häufig bei etwa 50 % der Nennleistung – kann der Kompressor nicht beliebig weiter reduziert werden. Gerade während längerer Produktionspausen oder nachts, wenn lediglich Leckageluft nachgeliefert werden muss, läuft der Kältekompressor deshalb häufig weiter, obwohl nur sehr wenig Kühlleistung benötigt wird.
Die Folge: Der Energieverbrauch sinkt zwar gegenüber einem klassischen Kältetrockner, das vorhandene Einsparpotenzial wird jedoch nicht vollständig ausgeschöpft.
Die Hankison HDI-E Serie verfolgt einen anderen Ansatz
Anstatt den Kältekompressor lediglich langsamer laufen zu lassen, arbeitet die Hankison HDI-E Serie mit einem intelligenten Wärmespeicher.
Während hoher Last erzeugt der Kältekompressor mehr Kälte, als im jeweiligen Moment benötigt wird. Diese überschüssige Kälte wird in einem speziellen Glykolkreislauf gespeichert.
Sinkt der Druckluftbedarf später ab, übernimmt dieser Kältespeicher die Kühlung der Druckluft. Der Kältekompressor bleibt während dieser Zeit vollständig ausgeschaltet und startet erst wieder, wenn neue Kälte benötigt wird.
Dieses zyklische Betriebsprinzip reduziert die Laufzeit des Kältekompressors erheblich und sorgt dafür, dass Energie nur dann verbraucht wird, wenn tatsächlich Kühlleistung erforderlich ist. Gleichzeitig bleibt der Drucktaupunkt konstant und die Druckluftqualität unverändert hoch.
Weitere Technologien sorgen für zusätzliche Energieeinsparungen
Die hohe Energieeffizienz der Hankison HDI-E Serie beruht nicht nur auf der zyklischen Betriebsweise. Mehrere technische Details tragen dazu bei, die Betriebskosten dauerhaft zu reduzieren.
Patentierter Wärmetauscher
Die Druckluft wird zunächst durch die bereits gekühlte Austrittsluft vorgekühlt. Dadurch muss der Kältekompressor deutlich weniger Arbeit leisten.
Zusätzlich sorgt der patentierte Aluminium-Wärmetauscher für eine besonders effiziente Wärmeübertragung und einen geringen Druckverlust. Weniger Druckverlust bedeutet gleichzeitig einen geringeren Energiebedarf des Schraubenkompressors.
Intelligenter Glykolkreislauf
Der integrierte Glykolkreislauf speichert überschüssige Kälte und stellt sie bei geringer Last wieder zur Verfügung. Dadurch muss der Kältekompressor nicht bei jeder kleinen Laständerung anlaufen, sondern arbeitet in längeren, effizienten Zyklen. Dies reduziert nicht nur den Stromverbrauch, sondern schont gleichzeitig die mechanischen Komponenten des Kältekompressors.
Verlustfreier elektronischer Kondensatableiter
Viele ältere Kältetrockner verwenden Zeitschaltventile oder einfache Schwimmerableiter. Diese öffnen unabhängig davon, ob tatsächlich Kondensat vorhanden ist. Dabei entweicht häufig wertvolle Druckluft ungenutzt ins Freie. Die Hankison HDI-E Serie arbeitet dagegen mit einem elektronischen Kondensatableiter, der permanent überwacht, ob Kondensat vorhanden ist. Er öffnet ausschliesslich bei Bedarf und verhindert dadurch unnötige Druckluftverluste.
Praxisbeispiel: Eine Schweizer CNC-Schreinerei
Um die Unterschiede der drei Technologien besser einordnen zu können, betrachten wir eine typische Schweizer Schreinerei mit moderner CNC-Fertigung.
Anlagenkonfiguration
Schraubenkompressor
- Champion FM30RS
- Motorleistung: 30 kW
- Liefermenge 1.6 bis 5,6 m³/min -> 336m³/h max.
- Betriebsdruck: 8 bar
Kältetrockner
- Hankison HDI-E HDI360E für einen Luftstrom bis 360m³/h
- passend ausgelegt für den maximalen Volumenstrom des Champion FM30RS
Betriebsprofil
Die Produktion erfolgt:
- Montag bis Freitag
- jeweils 10 Stunden täglich
- 50 Produktionswochen pro Jahr
Das ergibt:
- 2’500 Produktionsstunden pro Jahr
- 6’260 Stunden Bereitschaftsbetrieb
Während der Bereitschaftszeit bleibt die Druckluftanlage weiterhin unter Druck. Durch unvermeidbare Leckagen werden rund 8 % der maximalen Liefermenge benötigt.
Diese Betriebsbedingungen entsprechen vielen Schweizer KMUs und eignet sich ideal frür eine Beispielrechnung.
Die grössten Einsparungen entstehen ausserhalb der Produktion
Auf den ersten Blick erscheinen 8 % Leckageluft vernachlässigbar. Tatsächlich verbringt die Druckluftanlage jedoch über 70 % des gesamten Jahres in genau diesem Betriebszustand.
Hier unterscheiden sich die drei Technologien besonders deutlich.
Während ein klassischer Kältetrockner nahezu permanent weiterarbeitet und auch ein frequenzgeregeltes Gerät den Kältekompressor aufgrund seines begrenzten Regelbereichs meist nicht vollständig abschalten kann, nutzt die Hankison HDI-E Serie ihren integrierten Kältespeicher. Der Kältekompressor bleibt dadurch über längere Zeit vollständig ausgeschaltet.
Genau diese vielen Stunden mit geringer Last sorgen dafür, dass sich die Investition in einen zyklischen Kältetrockner bereits nach wenigen Jahren bezahlt machen kann.
Vergleich der jährlichen Stromkosten
Die folgende Beispielrechnung basiert auf einem durchschnittlichen Schweizer Industriestrompreis von 0.25 CHF pro kWh.
| Technologie | Jährliche Stromkosten |
| Klassischer Kältetrockner | ca. 2’100 CHF |
| Frequenzgeregelter Kältetrockner | ca. 1’250 CHF |
| Hankison HDI-E | ca. 600 CHF |
Gegenüber einem klassischen Kältetrockner ergibt sich in diesem Beispiel eine jährliche Einsparung von rund 1’500 CHF. Selbst gegenüber einem modernen frequenzgeregelten Gerät reduziert die Hankison HDI-E Serie die Stromkosten nochmals um rund 650 CHF pro Jahr.
Über die gesamte Lebensdauer eines Kältetrockners entsteht daraus ein erhebliches Einsparpotenzial – insbesondere bei steigenden Energiepreisen.
Jährliche Stromkosten des Kältetrockners
Betriebsprofil der Beispielanlage
Die beiden Diagramme zeigen eindrücklich, warum sich moderne zyklische Kältetrockner vor allem in Betrieben mit wechselnder Produktion rechnen: Nicht die Produktionszeit entscheidet über die Wirtschaftlichkeit, sondern die vielen Stunden mit geringer Last, in denen herkömmliche Systeme unnötig Energie verbrauchen.
