Die Erzeugung von Druckluft beginnt mit der Ansaugung von Umgebungsluft. Der Kompressor nimmt atmosphärische Luft auf und verdichtet sie auf den für das Druckluftnetz erforderlichen Betriebsdruck. Dabei steigt die Dichte der Luft erheblich; zugleich wird ein großer Teil der eingesetzten elektrischen Energie zunächst in Wärme umgewandelt. Die Bedingungen auf der Ansaugseite beeinflussen deshalb Leistung, Energiebedarf und Betriebssicherheit der gesamten Druckluftanlage.
Ansaugung und Verdichtung von Umgebungsluft: Funktionsprinzip von Druckluftanlagen
Umgebungsluft enthält neben Stickstoff und Sauerstoff auch Wasserdampf, Staub, Aerosole und weitere Verunreinigungen. Diese Bestandteile gelangen grundsätzlich mit in das Druckluftsystem und müssen abhängig von der später erforderlichen Druckluftqualität beherrscht werden.
Ansaugfilter schützen den Kompressor vor größeren Partikeln. Ihre Auslegung und ihr Zustand sind zugleich energetisch relevant: Ein unnötig hoher Druckverlust auf der Ansaugseite verschlechtert die Betriebsbedingungen des Kompressors. Auch Ansaugtemperatur und Umgebungsbedingungen wirken sich auf dessen Leistungsfähigkeit aus. Das US Department of Energy weist deshalb bei Druckluftsystemen ausdrücklich auf den Einfluss der Ansaugluft auf die Kompressorperformance hin.
Verdichtung benötigt Energie
Bei Verdrängerkompressoren – beispielsweise Schrauben- oder Kolbenkompressoren – wird ein Luftvolumen eingeschlossen und mechanisch verkleinert. Dadurch steigen Druck und Temperatur. Dynamische Verdichter erzeugen den Druck dagegen über eine Beschleunigung der Luft und anschließende Umwandlung der Strömungsenergie.
Unabhängig vom Verdichtungsprinzip gilt: Je höher der erforderliche Enddruck, desto größer ist grundsätzlich der notwendige Verdichtungsaufwand. Deshalb sollte der Netzdruck nicht pauschal höher eingestellt werden als für die angeschlossenen Verbraucher tatsächlich erforderlich.
Für die vergleichbare Bestimmung von Volumenstrom und Leistungsaufnahme von Verdrängerkompressoren enthält ISO 1217 definierte Prüfverfahren; die Norm berücksichtigt auch spezifischen Energiebedarf und isentrope Effizienz.
Wärme und Feuchtigkeit entstehen als Folgeprozess
Die während der Verdichtung entstehende Wärme muss kontrolliert abgeführt werden. Gleichzeitig bleibt der angesaugte Wasserdampf zunächst Bestandteil der Luft. Beim anschließenden Abkühlen der verdichteten Luft kann Wasser kondensieren.
Ansaugung und Verdichtung können deshalb nicht isoliert betrachtet werden. Sie stehen unmittelbar mit:
Für das Facility Management sind insbesondere Ansaugbedingungen, Betriebsdruck, Laufzeiten, Auslastung und Energieverbrauch relevante Betriebsparameter. Verschmutzte Filter, ungünstige Ansaugtemperaturen oder ein unnötig hoher Druck können den Energiebedarf erhöhen.
Eine effiziente Drucklufterzeugung beginnt daher bereits vor dem eigentlichen Verdichter: mit sauberer und geeigneter Ansaugluft, geringen Ansaugverlusten, einem bedarfsgerechten Druckniveau und einem Kompressor, dessen Leistungsbereich zum tatsächlichen Druckluftbedarf passt.
