Temperiergeräte mieten: Prozesse optimal gestalten

Wie die Lösungen funktionieren und worauf bei der Auswahl zu achten ist, erklärt Deutsche-Thermo.de im folgenden Ratgeber.

Die Themen im Überblick

Temperatursteuerung in industriellen Prozessen und Anwendungen

Temperiergeräte (auch Prozessthermostate oder Thermoregulatoren) sind kompakte Anlagen zur Steuerung von Prozesstemperaturen. Dazu leiten sie einen Wärmeträger durch Rohrleitungen, Walzen, Pressen, Formen sowie andere Einrichtungen. Sind die Prozesstemperaturen zu niedrig, versorgen die eingesetzten Medien (Wasser, Glykol oder Thermoöl) die angebundene Anlage mit thermischer Energie. Steigen die Temperaturen dort zu stark an, geht die Heizung aus oder die Geräte schalten automatisch in den Kühlbetrieb um.

Optimale Prozessbedingungen und weitere Vorteile der Temperiergeräte

Der Einsatz effizienter Temperiergeräte ist mit zahlreichen Vorteilen verbunden. So sorgen die Anlagen vordergründig für optimale Prozessbedingungen bei der Herstellung oder Verarbeitung von Waren. Sie gewährleisten damit eine hohe Fertigungsqualität und eine geringere Fehlerquote. Ein weiterer Vorteil: Bringen leistungsstarke Thermoregulatoren Prozesse schnell auf die benötigte Temperatur, reduziert das Anlaufzeiten und die Produktionskapazität steigt an. Temperiergeräte zum Mieten sind zudem mobil. Sie lassen sich sehr flexibel einsetzen und dadurch bestmöglich an verschiedene Produktionsbedingungen anpassen.
Die wichtigsten Vorteile im Überblick:

• optimale Prozessbedingungen durch effiziente Thermoregulatoren
• hohe Fertigungsqualität und niedrige Fehlerquote in der Produktion
• kurze Anlaufzeiten und hohe Leistung der angebundenen Anlagen
• Temperiergeräte sind mobil und damit sehr flexibel einsetzbar

Weitere Vorteile liegen im großen Leistungsspektrum und in der Skalierbarkeit der Thermoregulatoren.

Mobile Prozessthermostate zum Mieten decken vorübergehende Bedarfe

Stationäre Anlagen decken einen vorher bekannten Bedarf und sind nur im Bereich ihrer Leistungsgrenzen flexibel. Benötigen Anlagen bei Produktionsspitzen vorübergehend mehr Leistung oder sind fest installierte Geräte bei Defekten oder geplanten Ausfällen zu überbrücken, können Betreiber ein Temperiergerät mieten. Die Lösungen lassen sich dann teilweise innerhalb eines Tages ausliefern und in Betrieb nehmen. Sie beugen Ausfällen vor und schützen vor finanziellen Einbußen.

Anwendungsgebiete und Einsatz der Temperiergeräte im Überblick

Während sich kleine Temperiergeräte für Schokolade oder Kuvertüre in Küchen eignen, kommen industrielle Anlagen in der Produktion zum Einsatz. Sie arbeiten mit Wasser, Glykol oder Thermoöl und heizen oder kühlen verschiedenste Einrichtungen. Dazu gehören zum Beispiel Pressen, Walzen, Leitungen, Behälter, Formen, Extruder und Kalander. Gefragt sind Prozessthermostate damit in folgenden Branchen:

• Kunststoffverarbeitung: Mit gleichbleibenden Temperaturen von über 300 Grad Celsius schaffen Thermoregulatoren optimale Bedingungen für verschiedenste Schmelz- und Formprozesse.
• Kautschukherstellung: Bei der Extrusion von Kautschukteilen halten Thermoregulatoren bedarfsgerecht unterschiedliche Temperaturen in aufeinander folgenden Produktionszonen.
• Chemie- und Pharmaindustrie: Präzise steuerbare Temperaturen und Prozesse erreichen höchste Qualitätsstandards bei der Herstellung von Medikamenten und chemischen Erzeugnissen.
• Lebensmitteltechnik: Spezielle Temperiergeräte für Lebensmittel sind hygienisch unbedenklich und absolut zuverlässig, um Herstellungsprozesse konstant zu gestalten und hohe Qualitätsstandards zu erreichen.

Grundsätzlich kommen die Geräte immer dann zum Einsatz, wenn Maschinen, Werkzeuge oder Medien auf genau definierten Temperaturen zu halten sind.

Funktionsweise der Prozessthermostate verständlich erklärt

Wenn Anlagenbetreiber ein Temperiergerät mieten, bekommen sie ein kompaktes, meist mobiles Gerät. Dieses lässt sich mit druckfesten Schläuchen an Produktionsanlagen anschließen, um diese je nach Bedarf mit Wasser, Glykol oder Thermoöl zu versorgen. Wie hoch Temperaturen und Durchflussraten sein müssen, verrät dabei einer Steuerung, die mit der Produktionsanlage verbunden ist. Im Folgenden erklären wir die Funktionsweise der Thermoregulatoren in drei Schritten.

1) Temperiergeräte sorgen mit heißen Wärmeträgern für Betriebstemperaturen

Um einen Prozess hochzufahren, versorgen Temperiergeräte diesen mit heißen Wärmeträgermedien. Je nach Temperatur kommen dabei Wasser oder Thermoöle (Öl ab etwa 160 Grad Celsius) zum Einsatz. Die Medien strömen durch Leitungen, Kanäle oder Bohrungen in den Anlagen und kommen mit geringeren Temperaturen zum Prozessthermostat zurück. Das Medium heizt sich wieder auf und strömt erneut zur angebundenen Anlage. Hat letztere die benötigte Temperatur erreicht, stoppt der Heizbetrieb.

2) Thermostate überwachen die Temperatur und liefern Wärme bedarfsgerecht

Nach dem Aufheizvorgang hält das Temperiergerät die eingestellte Temperatur. Es gibt Wärme frei, wenn der Prozess abkühlt und stoppt die Versorgung, wenn Geräte oder Werkzeuge die richtige Temperatur aufweisen. Am einfachsten funktioniert das im taktenden Betrieb mit einem Zwei-Punkt-Regler, der Ventile je nach Bedarf öffnet oder schließt. Je näher Ist- und Solltemperatur beieinanderliegen, umso kürzer sind die Schaltintervalle und es kommt kaum zum Überschwingen.

3) Temperiergeräte mit Kühlfunktion führen Wärmeenergie aus dem Prozess ab

Verfügen Thermoregulatoren über eine Kühlfunktion, führen sie thermische Energie aus Prozessen oder Anlagen ab. Möglich ist das mit Glykol-Gemischen, Wasser oder Thermoölen, wobei die Wahl des Mediums von der Betriebstemperatur abhängt. Ist letztere sehr hoch, kommen Thermoöle zum Einsatz. Bei Frostgefahr sind Glykol-Gemische nötig und dazwischen ist Wasser einzusetzen. Letzteres hat im Vergleich zu den anderen Medien die höchste Wärmespeicherfähigkeit und ist daher wann immer möglich zu empfehlen.

Wichtige Bestandteile der Thermoregulatoren und ihre Aufgabe

Voraussetzung für die beschriebene Funktionsweise der Temperiergeräte sind einige wesentliche Komponenten. Dazu gehören das Heizregister, die Steuerung und die integrierte Pumpe.

Steuerung organisiert das Zusammenspiel aller Bauteile eines Temperiergeräts

Das Gehirn und zugleich die Schnittstelle für jegliche Interaktion ist die Steuereinheit. Diese enthält verschiedene Bedien- und Anzeigeelemente, an der sich die Vorgaben für den Betrieb der Temperiergeräte einstellen und aktuelle Betriebsparameter ablesen lassen. Im Hintergrund organisiert die Steuerung das Zusammenspiel aller Komponenten, um die Zieltemperaturen zuverlässig halten zu können. Viele Systeme lassen sich dabei mit dem Prozess koppeln, um wichtige Parameter direkt aus diesem zu erhalten.

Integrierte Pumpe setzt Wärmeträgermedien wie Öl oder Wasser unter Druck

Um Wärme in den Prozess einbringen oder aus diesem abführen zu können, ist ein Wärmeträger nötig. Zum Einsatz kommt dabei in aller Regel Wasser – aber auch Thermoöle (Temperaturen über 160 Grad Celsius) oder Glykol-Gemische (Frostgefahr) kommen infrage. Die im Temperiergerät integrierte Pumpe setzt die Medien unter Druck, um bei höheren Temperaturen nicht zu verdampfen (Wasser) und angeschlossene Anlagen zu durchströmen.

Heizregister erwärmt den Wärmeträger vor dem Eintritt in den Temperierkreislauf

Ein weiteres Kernbauteil der Thermoregulatoren ist das Heizregister. Es arbeitet bei vielen Anlagen elektrisch und erwärmt das zirkulierende Wärmeträgermedium. Möglich ist das im Durchflussprinzip oder wie mit einem Tauchsieder in einer integrierten Wanne. Wie viel Wärme das Heizregister dabei abgeben muss, hängt von der Rücklauf- und der Soll-Temperatur des Wärmeträgermediums ab.

Optional: Gas- oder Dampfanschluss für Temperiergeräte mit hoher Leistung

Bei langen Laufzeiten und hohen Leistungswerten ist der Betrieb mit elektrischer Energie kostspielig. Aus diesem Grund kommen dann alternativ gasbeheizter oder mit Dampf betriebene Temperiergeräte zum Einsatz. Erstere verfügen über einen integrierten Brenner, der den Wärmeträger auf höhere Temperaturen bringt. Dampfanlagen übertragen die thermische Energie von heißem Dampf auf den Wärmeträger. Das hat den Vorteil, dass auch bei kompakten Leitungen große Energiemengen verfügbar sind.

Optional: Kühlung des Wärmeträgermediums mit integrierter Kältemaschine

Abhängig von den individuellen Einsatzbedingungen kann es nötig sein, ein Temperiergerät mit Kühlfunktion einzusetzen. Dieses beinhaltet neben dem Heizregister auch eine kompakte Kälteanlage, die das Umlaufwasser direkt herunterkühlt. Möglich ist das mit einem Kältemittel, das die überschüssige Wärme aufnimmt. Es verdampft und wird von einem Kompressor verdichtet. Das führt dazu, dass die Kältemitteltemperatur ansteigt und Wärme auf die Umgebungsluft übergehen kann. In der Regel blasen Temperiergeräte mit Kühlfunktion diese anschließend seitlich aus.

Weitere Ausstattungsoptionen für Einsatzgebiete mit höheren Anforderungen

Wenn es die Gegebenheiten am Einsatzort erfordern, lassen sich Prozessthermostate auch mit Sonderfunktionen ausstatten. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick.

Ausstattungsmerkmal / Extras für Temperiergeräte	Kurzbeschreibung
Ein- oder Mehrkreissystem	In der Regel sind kompakte Prozessthermostate Einkreis-Anlagen. Sollen sie mehrere Maschinen oder Prozesse versorgen, können Interessenten auch Mehrkreis-Temperiergeräte mieten und parallel unterschiedliche Anforderungen erfüllen.
Wärmerückgewinnung	Mit der Wärmerückgewinnung lässt sich die Effizienz der Anlagen steigern. Möglich ist es dabei, Abwärme aus dem Prozess selbst oder überschüssige thermische Energie aus anderen Prozessen abzukoppeln und für das Aufheizen des Wärmeträgers zu verwenden.
Inverter-Pumpe	Für einen sinkenden Stromverbrauch sorgen hocheffiziente Pumpen mit Inverter bzw. Frequenzumrichter. Denn dieser passt die Drehzahl und Leistung der Pumpen an den Bedarf an.
Redundante Pumpe	Ist der Betrieb des Thermoregulators besonders wichtig, sind Pumpen oder gesamte Anlagen manchmal redundant auszuführen. Dabei kommt die Technik zweimal ins Haus, obwohl immer nur eine Anlage läuft. Übrigens: Sind geringe Ausfallzeiten möglich, können Betreiber als Ersatz für das redundante Gerät auch ein mobiles Temperiergerät mieten bzw. reservieren. Der Anbieter hält dieses dann vor und liefert es aus, sobald das eigentliche System nicht mehr funktioniert.
Steuerung und Anbindung	Besondere Ausstattungsmöglichkeiten gibt es in Bezug auf die Steuerung, die zur zu versorgenden Maschine oder Anlage passen muss. Anbieter der Technik prüfen das und helfen bei der Auswahl.
Edelstahl-Ausführung	Geht es um Temperiergeräte für den Lebensmittelbereich, kommt es auf hohe hygienische Standards an. Mit einer Edelstahl-Ausführung der Anlage lassen sich diese in aller Regel gewährleisten.
Wasseranalyse und Wasserbehandlung	Bestehen hohe Anforderungen an das Umlaufwasser, lässt sich eine Wasseranalyse-Einheit im Prozessthermostat integrieren. Diese überwacht die Wasserqualität und dokumentiert oder meldet Abweichungen. Möglich ist es außerdem, die Wasseranalyse mit einer automatischen Wasseraufbereitung zu kombinieren.
Demineralisiertes Wasser oder Reinstwasser	Muss es sich bei dem Wärmeträgermedium aus Gründen der Prozessführung um demineralisiertes Wasser oder um Reinstwasser handeln, lässt sich das Temperiergerät dazu passend ausführen.

Übliche Leistungs- und Anschlusswerte der Thermoregulatoren

Geht es um die Auswahl von Temperiergeräten, müssen die Leistungs- und Anschlussdaten zum eigenen Bedarf passen. Besonders wichtig sind dabei Größen wie die Heizleistung, die Kühlleistung, die erreichbare Temperatur, die maximale Durchflussrate, der maximale Durchflussdruck und die Art der Temperierung (direkt oder indirekt).

Der folgende Überblick zeigt, was das bedeutet und welche Werte üblich sind.

• Temperatur: Die Temperatur beschreibt den Bereich, auf den sich das Wärmeträgermedium aufheizen oder abkühlen lässt. Zu erreichen sind dabei Werte von etwa – 20 bis zu + 350 Grad Celsius. Zu beachten ist, dass jedes Temperiergerät einen anderen Temperaturbereich hat.
• Medium: Abhängig von der Temperatur kommen unterschiedliche Wärmeträger zum Einsatz. Weit verbreitet ist reines Wasser, da das eine hohe Wärmespeicherfähigkeit aufweist. Geht es um den Betrieb bei unter null Grad Celsius, kommt ein Glykol-Wassergemisch (Sole) als Wärmeträger infrage. Liegen die Betriebstemperaturen bei über 160 Grad Celsius, setzen Hersteller stattdessen auf Thermoöle, da Wasser dann einen zu hohen Druck aufweisen würde.
• Durchflussrate: Die Durchflussrate sagt etwas darüber aus, wie viel Wasser die Pumpe pro Minute zur Anlage senden kann. Wie hoch sie sein muss, hängt von der Art des Mediums und der Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur im System ab.
• Mediendruck: Der mögliche Mediendruck ist ebenfalls von der Pumpe zu erreichen. Der Sollwert hängt dabei vom Druckverlust der Verbraucher und vom gewünschten Temperaturniveau ab.
• Heizleistung: Die Heizleistung beginnt bei etwa sechs Kilowatt und lässt sich je nach Gerät auf über 500 kW anheben. Genügt das nicht, können Betreiber mehrere Temperiergeräte mieten und kombinieren. Wichtig zu wissen ist, dass besonders leistungsstarke Geräte bei der Beheizung auf Gas oder Dampf setzen. Bei kleineren Anlagen kommen hingegen Elektroheizregister zum Einsatz.
• Kühlleistung: Handelt es sich um ein Temperiergerät mit Kühlfunktion, liegt die Leistung bei etwa 10 bis 600 kW. Entscheidend sind dabei die Bedingungen am Einsatzort. Kleinere Anlagen arbeiten meist mit einer direkten Kühlung über ein eigenes Kältemodul. Bei größeren Anlagen kommen hingegen indirekte Kühlsysteme zum Einsatz. Ein Beispiel dafür sind Freikühler oder Kaltwassersätze.

Anforderungen an den Stromanschluss sowie Nennweiten der Wasser- und Dampfanschlüsse lassen sich nicht pauschal angeben. Denn diese hängen von der Leistung, der Ausstattung und der Betriebsweise der Prozessthermostate ab. Aufschluss gibt der Blick in das Datenblatt einer infrage kommenden Anlage. Darüber hinaus helfen auch Vermieter und Verkäufer dabei, das passende Geräte zu finden und zu konfigurieren.

FAQ: Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Temperiergeräten?

Was ist ein Temperiergerät und wie arbeitet es?

Das Temperiergerät (auch Prozessthermostat oder Thermoregulator) ist ein Energieumwandler, der technischen Prozessen und Anlagen thermische Energie zur Verfügung stellt oder ihnen diese entzieht. Seine Aufgabe ist es dabei, Systeme auf definierten Temperaturen zu halten. Um das zu erreichen, leitet das Gerät Wärmeträgerflüssigkeiten durch Leitungen, Kanäle oder Bohrungen der angeschlossenen Maschinen und Anlagen.

Wann kommen Prozessthermostate zum Einsatz?

Zum Einsatz kommen Thermoregulatoren immer dann, wenn Maschinen, Werkzeuge, Leitungen oder Medien zu temperieren sind. Der Fall ist das beispielsweise in der Kunststoffverarbeitung, der Kautschukherstellung, der Chemie- und Pharmaindustrie und der Lebensmitteltechnik.

Wie lässt sich die thermische Energie bereitstellen?

Temperiergeräte mit kleiner und mittlerer Leistung setzen auf elektrische Heizregister. Darüber hinaus gibt es auch mit Gas oder Dampf beheizte Wärmeübertrager, die bei großen Leistungswerten zum Einsatz kommen. Verfügen Prozessthermostate über eine Kühlfunktion, sind sie bei kleiner Kälteleistung zudem mit einer Kompressionskältemaschine ausgestattet. Erhältlich sind aber auch Anlagen mit indirekter Kühlung über Kühltürme, Freikühler oder Kaltwassersätze.

Wann kommen Öl, Wasser oder Sole zum Einsatz?

Grundsätzlich kommt Wasser als Wärmeträger zum Einsatz. Denn dieses hat die größte Wärmespeicherfähigkeit und erlaubt es, bei gleichen Masseströmen mehr Wärme zu transportieren. Öl hat eine geringere Wärmespeicherfähigkeit, dafür aber auch niedrigere Druckwerte bei hohen Temperaturen. Es kommt daher bei Betriebstemperaturen von 160 Grad Celsius oder mehr zum Einsatz. Soll das Temperiergerät eine Temperatur von unter null Grad Celsius halten, dient ein Wasser-Glykol-Gemisch (Sole) als Wärmeträgermedium.

Welche Ausstattungsmöglichkeiten gibt es noch?

Nicht nur in puncto Leistung, auch darüber hinaus lassen sich Temperiergeräte optimal an individuelle Anforderungen anpassen. So zum Beispiel mit hocheffizienten Pumpen, Wärmerückgewinnungsanlagen, verschiedenen Steuer- und Kommunikationslösungen, Lösungen zur Wasseranalyse und -aufbereitung sowie mit der Ausführung in Edelstahl.

Wie kann ich ein Temperiergerät mieten?

Wer ein Prozessthermostat mieten möchte, stellt zunächst die individuellen Anforderungen zusammen. Dabei geht es unter anderem um nötige Temperaturen, Leistungen und Druckwerte. Anbieter helfen daraufhin bei der Auswahl und kalkulieren ein individuelles Angebot. Nehmen Sie dieses an, bekommen Sie das Temperiergerät geliefert. Techniker nehmen die Anlage in Betrieb und stehen fortan 24/7 bereit, falls Störungen auftreten sollten. Nach dem Ende der Mietzeit holen Anbieter die Technik wieder ab.

Wie viel kostet ein Thermoregulator zum Mieten?

Wie viel ein Temperiergerät kosten kann, lässt sich nicht pauschal beurteilen. Denn die Preise hängen stark von Größe, Ausstattung und Mietzeitraum ab. Eine zuverlässige Antwort erhalten Sie daher nur mit dem individuell kalkulierten Angebot eines Vermieters.