Was sind Übergangsverluste bei einem Kompressor und warum sind sie wichtig?
Effizienz zählt: Erläuterung von Übergangsverlusten beim Kompressor
Es gibt 3 Arten von Schraubenkompressoren: mit fester Drehzahl, mit zwei Drehzahlen und mit variabler Drehzahlregelung (VSD). Anhand der Übergangsverluste lassen sich die Unterschiede in der Energieeffizienz zwischen diesen 3 Typen erklären.
Was sind Übergangsverluste beim Kompressor?
Der Begriff Übergangsverluste bezeichnet die Energie, die ein Kompressor verbraucht, ohne dass nutzbare Druckluft erzeugt wird, während er zwischen Betriebsphasen wechselt. Der Begriff steht für Energieverschwendung. Bei einem herkömmlichen Kompressor mit fester Drehzahl können diese Verluste bis zu 20 % des gesamten Energieverbrauchs ausmachen. Dual-Speed-Schraubenkompressoren haben nur minimale Übergangsverluste. Bei Kompressoren mit variabler Drehzahlregelung werden diese fast vollständig eliminiert.
Was sind Übergangsverluste?
Übergangsverluste bei Kompressoren mit fester Drehzahl im Vergleich zu Dual-Speed-Kompressoren
In diesem Artikel werden 2 Kompressortypen betrachtet, bei denen Übergangsverluste eine Rolle spielen: Kompressoren mit fester Drehzahl und Dual-Speed-Kompressoren. Zudem wird erläutert, warum sich diese Übergangsverluste bei Kompressoren mit fester Drehzahl nie wirklich senken lassen, unabhängig davon, wie effizient sie sind. Und wir werden zeigen, wie es mit Dual-Speed-Kompressoren gelingt, diese Energieverschwendung deutlich zu reduzieren.
Übergangsverluste bei Kompressoren mit fester Drehzahl
Übergangsverluste sind bei Kompressoren mit fester Drehzahl inhärent. Das liegt daran, dass diese nur mit einer Motordrehzahl von 100% arbeiten und nicht gegen ein unter Druck stehendes System starten können.
Dies sind die Gründe:
Beim Einschalten:Wenn der Motor startet, muss sich der Luft-/Ölabscheiderbehälter zunächst füllen. Erst wenn der Kompressor einen Druck von 4 bar erreicht, öffnet sich das Mindestdruckventil und es wird Druckluft geliefert. Die gesamte Energie, die bis zu diesem Zeitpunkt zum Starten der Maschine verwendet wird, fällt unter die Übergangsverluste.
Volllast: Wenn der Bedarf beim Maximum liegt, läuft der Kompressor mit optimaler Effizienz. Hier wird keine Energie verschwendet.
Geringerer Luftbedarf: Wenn der Bedarf sinkt, wird ein Kompressor mit fester Drehzahl entlastet. Das bedeutet, dass der Motor mit maximaler Drehzahl läuft, ohne dabei Druckluft zu produzieren – also reine Energieverschwendung. Beim Übergang vom belasteten zum entlasteten Zustand entstehen bei einem Kompressor mit fester Drehzahl jedoch zusätzliche Übergangsverluste. Wenn der Einlass geschlossen wird, wird der Luft-/Ölabscheider auf 1/2 bar entlüftet. Der Grund dafür ist, dass der Kompressor später nicht mehr starten könnte, wenn er noch unter Druck stände. Die Energie, die für diese Entlüftung benötigt wird, wird als Abblasverlust bezeichnet.
Abschalten und neu starten: Wenn der Bedarf weiterhin niedrig bleibt, schaltet sich ein Kompressor mit fester Drehzahl schließlich ab. Wenn der Luftstrom wieder aufgenommen wird, muss der Kompressor also neu gestartet werden, und der Übergangsverlustkreislauf beginnt ebenfalls erneut.
Übergangsverluste bei Dual-Speed-Kompressoren
Bei einem Dual-Speed-Kompressor sind die Übergangsverluste im Vergleich zu Einheiten mit fester Drehzahl um eine Prozentzahl im zweistelligen Bereich geringer. Das liegt daran, dass ersterer beim Entlasten mit minimaler Drehzahl arbeitet und zudem gegen ein unter Druck stehendes System anlaufen kann.
So funktioniert es:
Beim Einschalten: Wenn er vollständig entleert ist, startet ein Dual-Speed-Kompressor ähnlich wie ein Kompressor mit fester Drehzahl.
Volllast: Wenn der Bedarf seinen Spitzenwert erreicht, läuft der Kompressor mit seiner maximalen Drehzahl. Keine Energieverschwendung, aber auch keine echten Vorteile gegenüber einem Kompressor mit fester Drehzahl.
Geringerer Luftbedarf: Wenn der Bedarf sinkt, wird auch ein Dual-Speed-Kompressor entlastet. Aber beim Entlasten läuft er mit minimaler Drehzahl, was die Energieverschwendung erheblich reduziert. Außerdem minimiert eine Einheit mit zwei Drehzahlen die Abblasverluste, da sie auch bei einem unter Druck stehenden System starten kann.
Abschalten und neu starten: Ein Dual-Speed-Kompressor kann unter Druck starten. Das bedeutet, dass er schneller neu gestartet werden kann als ein Kompressor mit fester Drehzahl und dass dafür weniger Energie benötigt wird.
Die Kosten für Übergangsverluste beim Kompressor
In diesem Artikel wurde das Konzept der Übergangsverluste bei Kompressoren erklärt und erläutert, warum sie bei Kompressoren mit fester Drehzahl auftreten und wie Dual-Speed-Kompressoren diese reduzieren. Da die Energiekosten in der Regel 80 % der Gesamtkosten eines Kompressors ausmachen, hat dieser Effizienzunterschied einen großen Einfluss auf die Betriebskosten.