Intelligente Kälte trifft nachhaltige Wärme

Die qtec Kunststofftechnik GmbH Quedlinburg mit Sitz im Harz ist Spezialist für die Fertigung von hochpräzisen und anspruchsvollen Kunststoffteilen. Das breit gefächerte Portfolio des Familienunternehmens umfasst unter anderem Komponenten für die Automobil-, Elektro- und Haushaltsindustrie wie auch für die Medizin- und Heiztechnik. Zahlreiche namhafte Kunden vertrauen auf die Qualität der im Spritzgussverfahren gefertigten Produkte. Mit rund 100 Mitarbeitenden und 30 Spritzgussmaschinen produziert qtec im Dreischichtbetrieb – ein Umfeld, in dem Prozessstabilität und Anlagensicherheit oberste Priorität haben.

Über Jahre hinweg wuchsen der Maschinenpark und mit ihm die Kühlinfrastruktur am Standort stetig. Zuletzt versorgten zwei separate Altanlagen die Produktion mit Kühlwasser. „Unsere Kühlinfrastruktur war nicht mehr zeitgemäß und verursachte einen hohen Wartungsaufwand. Eine der Hauptanlagen war bereits defekt, was die gesamte Prozessstabilität zunehmend beeinträchtigte“, erklärt Christopher Hamann, Leiter Produktion und Technik bei qtec. Auch die Qualität des Kühlwassers stellte eine Herausforderung dar. „Verunreinigungen setzten die feinen Kühlkanäle in den Spritzgusswerkzeugen zu und beeinträchtigten die Wärmeabfuhr. Das wirkte sich direkt auf die Konstanz der Zykluszeiten und die Bauteilqualität aus“, so Hamann. Das neue System sollte deshalb höchste Betriebssicherheit gewährleisten, energieeffizient arbeiten, einem nachhaltigen Gesamtkonzept folgen und die Wasserqualität deutlich verbessern.

Ganzheitliches Konzept als entscheidender Faktor

Auf der Suche nach einem passenden Lösungsanbieter fiel die Wahl auf technotrans. Der Thermomanagement-Spezialist überzeugte gegenüber dem Wettbewerb mit einem durchdachten Gesamtpaket, das weit über die reine Bereitstellung der erforderlichen Kälteleistung hinausging. „Für uns war entscheidend, einen etablierten Partner zu finden, der die technologische Kompetenz für ein solch komplexes Projekt aus einer Hand liefert und zugleich eine hohe Servicequalität sicherstellt“, betont Hamann.

Zwei zentrale Anforderungen prägten die Planung des Projekts: Zum einen sollte die neue Anlage nicht nur kühlen, sondern durch Wärmerückgewinnung auch die Gebäudeheizung unterstützen – mit dem Ziel, langfristig die alten Gasheizungen zu ersetzen. Zum anderen wünschte sich qtec eine vollständig chemiefreie Aufbereitung des Kühlwassers. Auf dieser Grundlage entwickelte technotrans das technische Gesamtkonzept. Für die anspruchsvolle Wasseraufbereitung integrierte das Unternehmen ein spezialisiertes System des Partners Bauer WT Systems GmbH.

Jederzeit energieeffizient und betriebssicher

Das Herzstück der neuen Lösung bildet eine zentrale Kühlanlage in Containerbauweise, die platzsparend außerhalb der Produktionshalle aufgestellt ist. Sie liefert eine Kälteleistung von 380 Kilowatt und ist exakt auf die qtec-Prozessparameter mit einer Vorlauftemperatur von 20 Grad Celsius und einer Rücklauftemperatur von 25 Grad Celsius ausgelegt. Bei der Konzeption stand ein ressourcenschonender und effizienter Betrieb stets im Vordergrund, erklärt Maxim Retich, Sales Manager Cooling Solutions bei technotrans: „Die intelligente Steuerung der Anlage überwacht permanent die Außentemperatur und wählt automatisch den energieeffizientesten Betriebsmodus. Sobald die Außentemperatur es zulässt, schaltet das System auf die integrierte Freikühlung um. Dabei kühlen große Wärmetauscher das Prozesswasser direkt mit der Umgebungsluft, ohne dass die Kompressoren der Kältemaschine laufen müssen.“ Das senkt den Stromverbrauch über weite Teile des Jahres erheblich. Erst wenn die Freikühlleistung nicht mehr ausreicht, schaltet das System stufenlos auf die aktive Kälteerzeugung um.

Für eine maximale Verfügbarkeit konstruierte technotrans die Anlage mit einem mehrstufigen Sicherheitskonzept. Wichtige Pumpen sind redundant ausgelegt; bei einem Ausfall übernimmt automatisch eine Reservepumpe. Die Kältemaschine selbst verfügt über zwei unabhängige Kältekreisläufe. Sollte einer der Kreise ausfallen, sichert der zweite immer noch 50 Prozent der Gesamtleistung und verhindert so einen kompletten Produktionsstillstand. Um das spezifische Problem der Wasserverunreinigung chemiefrei zu lösen, integrierte technotrans eine Aufbereitungsanlage des Partners Bauer WT Systems GmbH. Sie arbeitet mit einem rein physikalischen Verfahren, bei dem hochfrequente Magnetfelder Nano-Luftblasen im Wasser erzeugen. Diese haften, ähnlich wie Kohlensäureblasen im Mineralwasser, an Oberflächen und bilden eine effektive Trennschicht, die Ablagerungen wie Kalk, Rost und Biofilmen vorbeugt. „Das konstant saubere Prozesswasser schützt nicht nur die Werkzeuge, sondern ermöglicht uns auch, die Temperiergeräte störungsfrei und ohne kalkhaltiges Frischwasser zu betreiben“, bestätigt Hamann.

Wärmerückgewinnung wandelt Abwärme in Heizenergie um

Ein weiterer wichtiger Baustein des Konzepts ist die Wärmerückgewinnung. Sie wandelt die Prozesskühlung von einem reinen Energieverbraucher in eine wertvolle Energiequelle für den Standort um. Technisch realisiert dies ein zusätzlicher Heizkondensator, der direkt in einen der Kältekreisläufe der Maschine integriert ist. Anstatt die bei der Verflüssigung des Kältemittels entstehende Wärme ungenutzt an die Umgebung abzugeben, überträgt der Wärmetauscher die Energie hocheffizient auf den Heizkreis des Gebäudes.

Die Anlagensteuerung agiert dabei dynamisch: Besteht Heizbedarf im Gebäude – signalisiert durch eine zu niedrige Temperatur im 5.000-Liter-Pufferspeicher – aktiviert das System gezielt den Kältekreislauf mit dem Heizkondensator. Gleichzeitig reduziert es die Leistung des Freikühlers, um die Gesamtenergieaufnahme zu optimieren. Sobald der Pufferspeicher die Solltemperatur von 65 Grad Celsius erreicht hat, schaltet das System den Kompressor wieder ab und maximiert so die Freikühlleistung. „Mit diesem Verfahren nutzen wir die Abwärme als primäre Wärmequelle und decken den Grundbedarf über weite Teile des Jahres. Das entlastet die bestehenden Gasheizungen massiv und senkt den CO₂-Fußabdruck“, erklärt Retich. Für die wenigen produktionsfreien Tage im Jahr während der Betriebsferien in der Weihnachtszeit ist eine ergänzende elektrische Heizlösung in Planung, um auch dann unabhängig von fossilen Energieträgern zu bleiben.

Reibungslose Implementierung im laufenden Betrieb

qtec und technotrans meisterten den Wechsel auf die neue zentrale Kühlanlage bei laufender Produktion – eine besondere Herausforderung im Dreischichtbetrieb. Im Vorfeld unterstützte technotrans intensiv bei der notwendigen Anpassung des Rohrleitungsnetzes. „Die Zusammenarbeit mit technotrans verlief jederzeit konstruktiv. Das Team hat verstanden, worauf es bei uns ankommt, und das Projekt sehr professionell umgesetzt“, erinnert sich Hamann. Seit der Inbetriebnahme im Frühjahr 2024 läuft die Anlage konstant und störungsfrei. „Wir sind mit dem Gesamtpaket aus technischer Lösung, partnerschaftlicher Beratung und dem erzielten Ergebnis sehr zufrieden“, resümiert Hamann. Die neue Kühllösung rüstet qtec zudem für zukünftiges Wachstum, da technotrans in der Auslegung bereits Leistungsreserven für eine mögliche Standorterweiterung berücksichtigte.