Hoe energieverbruik spuitcabine terugdringen?

Inventiviteit en anticipatievermogen staan voorop

Veel metaalbedrijven maken gebruik van spuitcabines omdat metaal nu eenmaal beschermd dient te worden tegen invloeden van buitenaf. Een dergelijke cabine is echter een forse kostenpost, niet alleen in aanschaf, ook en vooral qua energieverbruik. Het terugdringen daarvan is zeker geen mission impossible. De voor de hand liggende regulatie van verwarming en ventilatie verkeert namelijk in goed gezelschap van nog diverse andere, zij het minder lucratieve besparingsopties.

Bescherming

Door een metaaloppervlak te verven, lakken of (poeder)coaten ontstaat een soort barrière tussen buitenlucht en metaal die beschermt tegen corrosie, diverse chemische verbindingen, weersinvloeden en, tot op zekere hoogte, krassen. Dat die behandeling veelal plaatsvindt in een spuitcabine heeft twee redenen: het creëren van optimale werkomstandigheden en bescherming van de spuiter en zijn omgeving.

Dat laatste is nodig omdat er – deels − wordt gewerkt met vluchtige organische stoffen (VOS). Vandaar ook de noodzaak van persoonlijke beschermingsmiddelen. Regelgeving hieromtrent is vastgelegd in de ATEX 114 – bepaalt waaraan apparatuur en producten in een explosiegevaarlijke omgeving dienen te voldoen − en de ATEX 153 die de verplichte veiligheidseisen beschrijft, zodat veilig en gezond in een dergelijke omgeving kan worden gewerkt.

Capaciteit

Bij het spuitwerk zijn parameters als temperatuur, luchtvochtigheid en ventilatie bepalend voor de kwaliteit. Een te hoge of te lage temperatuur zal het resultaat negatief beïnvloeden; veelal ligt het optimum bij een temperatuur tussen de 20 en 24 °C.

Het ventilatiesysteem zuigt grote hoeveelheden lucht aan en af wat gepaard gaat met (veel) warmteverlies, zeker ´s winters wanneer de brander de koude(re) buitenlucht dient te verwarmen tot de gewenste spuittemperatuur. Ook de ventilatierichting − verticaal (vloerafzuiging) dan wel horizontaal − heeft hierop invloed; deze is sterk proces- en productafhankelijk.

Aangezien voorkomen beter is dan te veel betalen, is het zaak bij de aanschaf uit te gaan van het credo ‘een passende spuitcabine is net groot genoeg’.

Bij de aanschaf is het wijs uit te gaan van het credo ‘een passende spuitcabine is net groot genoeg’

Inventarisatie

Wat ‘passend’ is, vergt een inventarisatie van de factoren die het energieverbruik beïnvloeden waaronder de omvang en de frequentie van het spuitwerk, de spuittechniek, de toegepaste materialen en het voor de afzuiginstallatie benodigde vermogen.

Voor een verbruiksreductie is het zaak inzicht te krijgen in het aantal ´branduren´. Dat kan door het verbruik zomers – geen ruimteverwarming – te delen door het aantal doorgangen in diezelfde periode. Een alternatief is het gebruik van een zogeheten tussenmeter in de vorm van een kWh- of een GJ-meter.

De daarin geïnvesteerde tijd betaalt zich terug in de vorm van een milieu- en/of een kostenbesparing, al dan niet in combinatie met een efficiëntieslag. Voorop daarbij staan steeds de inventiviteit en het anticipatievermogen van de gebruiker.

Energiebesparende maatregelen

De hoogte van de te realiseren besparing is onder meer afhankelijk van het debiet en – in de droogfase − de mate van recirculatie. De volgende acties zijn daarbij het overwegen waard.

Aanpassen droogtechniek

Een goede hechting en afwerking van de deklaag vergt een geconditioneerd droogproces. Dit ‘geforceerd drogen’ kost veel energie. Mede onder druk van de veranderende wet- en regelgeving zijn producenten erin geslaagd verf- en laksoorten te ontwikkelen die (sneller) drogen bij lagere temperaturen of zelfs bij kamertemperatuur.

Een alternatief daarvoor is het zogeheten Quick Dry System waarmee een pas gespoten oppervlak onder invloed van infraroodstraling snel en veilig kan worden gedroogd. Deze techniek wordt overwegend toegepast in carroseriewerkplaatsen.

Doelmatig persluchtgebruik

Bij het gebruik van perslucht is het van belang de balans te vinden tussen de operationele eisen, de levensduur van de kritieke onderdelen en de met beide gepaard gaande kosten. Ook is het zaak de daadwerkelijk benodigde hoeveelheid perslucht te berekenen, en dient kritisch te worden gekeken naar de persluchtinstallatie zelf en de instelling daarvan.

Voor de hand liggende maar desondanks (te) weinig toegepaste maatregelen zijn het uitschakelen van het systeem buiten bedrijfstijden, het afsluiten van ongebruikte persluchtleidingen en het voorkomen van oneigenlijk gebruik, bijvoorbeeld het ‘schoonblazen’ van de werkplek.

Bij spuitwerk zijn parameters als temperatuur, luchtvochtigheid en ventilatie bepalend voor de kwaliteit

Elektrisch verwarmen

Hoewel deze optie zeker voordelen heeft, bestaat er twijfel over de haalbaarheid van elektrisch verwarmen alleen. Omdat die verbruikskosten vooralsnog een factor drie hoger liggen dan die van een gasinstallatie zijn veel cabines uitgerust met een direct gestookte, modulerende gasbrander die behalve op aardgas ook werkt op propaan.

Groter is het vertrouwen in hybridecabines die het gebruik van duurzame bronnen en fossiele brandstoffen combineren. Ook het gebruik van speciale IR-panelen is een optie, maar de meningen over het nut daarvan lopen nogal uiteen.

Isolatie

Goede isolatie van de spuitcabinepanelen kan voordelig zijn, hoewel het belang ervan afneemt nu wordt gedroogd bij temperaturen die steeds minder afwijken van de cabinetemperatuur. Het isolatiemateriaal − meestal 50 à 60 mm rotswol of een laag met een hogere densiteit − wordt doorgaans doorgetrokken tot voorbij de plenumbox die de ventilatieroosters in het plafond en de ventilatiekanalen voor de toe- en afvoer van lucht met elkaar verbindt.

Onderbrekingen in de isolatielaag (koudebruggen) dienen te worden voorkomen, bijvoorbeeld door het gebruik van een efficiënt tand- en groefsysteem en grootformaat panelen.

Maintenance

Tijdens het onderhoud verdienen de volgende onderdelen speciale aandacht:

• de brander: door deze periodiek te laten schoonmaken en afstellen, gaan de brandstofkosten omlaag;
• de ventilatoren: bij slecht onderhoud slaan in toenemende mate verfdeeltjes op de onderdelen neer. Dat kan de luchtsnelheid beïnvloeden en zelfs turbulentie veroorzaken met alle gevolgen van dien voor het spuitresultaat;
• de persluchtinstallatie: het waar mogelijk aanpassen van de persluchtdrukinstelling (verlaging werkdruk), controle op en het herstellen van lekkages en het periodiek onderhouden van rooster, filters, compressor en koeler.

Regulatie ventilatie

Het ventilatiesysteem dient aan hoge eisen te voldoen aangezien de luchtverplaatsing verantwoordelijk is voor de afvoer van de overspray. De snelheid waarmee dit gebeurt, bepaalt hoe snel een verfsysteem ‘uitdampt’. De belangrijkste energiebesparende mogelijkheden zijn:

• Automatische regulatie van de afzuiging:
  Deze vorm van regulatie is uitsluitend mogelijk in een discontinu systeem. Frequentieregeling op de ventilatormotoren verdient daarbij de voorkeur, maar in afwezigheid daarvan kan gebruik worden gemaakt van de registers die, afhankelijk van de vervuiling van het inlaatfilter, meer of minder kunnen worden opengezet. Zo kan het debiet worden aangepast en is het energieverbruik binnen zekere marges regelbaar.
   
• Automatische omschakeling van ventilatie- naar circulatiestand:
  In de recyclingmodus brengt het systeem wanneer het spuitwerk stilligt 85 tot 90% van de lucht terug in de cabine, en hoeft dus slechts 10 tot 15% verse lucht te worden opgewarmd, met een aanzienlijke gasbesparing tot gevolg. De omschakelmodule is gekoppeld aan het persluchtsysteem.
  In spuitfase – qua energieverbruik de duurste fase − gaat de cabine automatisch over naar de aanvoer van verse lucht en extractie hiervan. In de overige fasen is er sprake van recycling.
  
  
• Gefractioneerde of sectionele ventilatie
  Als er regelmatig grotere objecten van dezelfde omvang worden behandeld, valt te overwegen de ruimte rondom het object te ventileren met een iets hoger debiet (virtuele zonering); in de overige zones is dan sprake van restventilatie.
  Wisselt de omvang van de te spuiten objecten regelmatig, dan is sectionele ventilatie een optie, waarbij het debiet en het verbruik evenredig zullen afnemen. In dat geval is er wel sprake van fysieke zonering.

Regulatie verwarming

Het verwarmingssysteem is verreweg de grootste energieverbruiker, en dus valt daar de meeste winst te behalen. Dat kan op diverse manieren:

• automatische debietverlaging en omschakeling van ventilatie naar (re)circulatie, zie hiervoor;
• benutten van restwarmte van vrijkomende stoom of warm water. In alle gevallen gaat het daarbij om een voorbouwsysteem waarin de brander aanwezig blijft;
• verwarmen zonder overgangssysteem: de warmte wordt in dat geval direct en volledig overgezet;
• warmteterugwinning met behulp van:
  • een kruisbatterij waarbinnen nagenoeg directe warmte-uitwisseling plaatsvindt tussen de uitgaande warme en de intredende koude lucht;
  • een warmtepompsysteem waarin warmteoverdracht plaatsvindt middels een waterbatterij, een elektrochemische cel waarin de H+- en OH--ionen worden afgesplitst door een elektrisch veld en worden gescheiden door een bipolair membraan.

Verlichting

De lichtopbrengst bij spuitwerk is belangrijk, zowel bij de beoordeling van de kleur(en) als bij het nauwkeurig kunnen werken. Ook veiligheidsaspecten spelen daarbij een rol aangezien de eventueel vrijkomende vluchtige stoffen veelal licht ontvlambaar zijn.

Over het algemeen wordt een kleurtemperatuur van 5.000 tot 6.500 K geschikt bevonden. Ledverlichting brengt het energieverbruik vergeleken met tl-verlichting tot een derde terug, en kent bovendien een aanzienlijk langere levensduur.

Een voorwaarde daarbij is wel dat de leds bestand zijn tegen de heersende temperatuurschommelingen aangezien de elektronica anders niet de juiste lichtkleur aangeeft.

Met medewerking van Belmeko, Garmat Europe en Sima