Niederdruckanwendungen umfassen den Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 bar Betriebsüberdruck. Diese Druckerhöhung kann grundsätzlich von verschiedenen Verdichtungstechnologien zur Verfügung gestellt werden. Dabei variieren allerdings Effizienz, Betriebs- und Investitionskosten. Es lohnt sich daher, die geforderte Verdichtungsaufgabe genau zu analysieren und die möglichen Lösungen über ihren gesamten Lebenszyklus bezüglich Energieverbrauch, Zuverlässigkeit und Kosten zu prüfen. Für die Druckluftversorgung im Bereich der Niederdruckanwendungen können wahlweise Drehkolben-, Schrauben- oder Turbogebläse eingesetzt oder diese Technologien miteinander kombiniert werden.

Drehkolbengebläse – wie die Maschinen der ZL -Serie von Atlas Copco – basieren auf einer vergleichsweise einfachen Technik und bestechen zunächst durch ihren Preis: Die Investitionskosten liegen deutlich unter denen für ein Schraubengebläse oder ein Turbogebläse. Der höhere Energiebedarf und Wartungsaufwand der Drehkolbengebläse kehren diesen Vorteil jedoch bereits nach wenigen Jahren ins Gegenteil um.
Drehkolbengebläse arbeiten nach dem Prinzip der externen Verdichtung. Die Maschinen sind sogenannte „positive Verdränger“ und bestehen aus einem Paar von zwei- oder dreiflügeligen Rotoren, aufgenommen in einem innen ovalen Gehäuse. Mit der Drehung der Rotoren wird Luft an der Einlassseite eingesogen und an der Auslassseite gegen den Systemdruck hinausgedrückt. Das Luftvolumen innerhalb der Maschine wird dabei nicht verändert. Die Maschine verschiebt lediglich die Luft von der Ansaugseite zur Auslassseite gegen den Widerstand des angeschlossenen Systems.
Drehkolbengebläse besitzen einen Keilriemenantrieb, der vergleichsweise wartungsanfällig ist und energetische Verluste durch die mechanische Übertragung mit sich bringt. Darüber hinaus wirken sich Rückströme zwischen den Drehkolben sowie unvollständig gefüllte Förderräume negativ auf die Effizienz aus. Der Ansaugvolumenstrom ist in der Regel nur zu etwa 90 Prozent nutzbar.
Drehkolbengebläse sind mit Betriebsüberdrücken bis etwa 1 bar verfügbar. Aufgrund der geringen Effizienz erscheint ein Einsatz in der Regel jedoch als nicht empfehlenswert, wenn die Anwendung einen Druck von mehr als 400 bis 450 mbar erfordert. Denn das Arbeitsprinzip der externen Verdichtung macht einen Betrieb auf Dauer unwirtschaftlich. Mehr zur Technologie von Drehkolbengebläsen erfahren Sie hier.

Für ein Turbogebläse fallen zunächst die höchsten Investitionskosten an. Es gibt allerdings – vor allem im Bereich großer Volumenströme – Anwendungsfälle, bei denen ein Turbo effizienter arbeiten kann als ein Schraubengebläse. Das ist immer dann der Fall, wenn der Druckluftbedarf relativ konstant und der Regelbereich entsprechend klein ist. Bei schwankenden Bedarfen und einem großen Regelbereich ist das Schraubengebläse in der Regel die effizientere Lösung. Anders als bei Drehkolben- oder Schraubengebläsen handelt es sich bei Turbogebläsen um dynamische Verdichter. Ein dynamischer Verdichter arbeitet mit konstantem Druck, im Gegensatz zu einem Verdränger, der mit einem konstanten Luftstrom arbeitet. Turbos besitzen eine oder auch mehrere Verdichtungsstufen. Für Niederdruckanwendungen genügen in der Regel einstufige Systeme. Effiziente Turbogebläse finden Sie bei Atlas Copco in der ZB-Baureihe. Mehr zur Technologie von Turbogebläsen erfahren Sie hier.

Die in der Anschaffung günstigste Lösung zieht nicht automatisch die niedrigsten Betriebskosten nach sich. Es empfiehlt sich daher, bereits in der Konzeptionsphase nicht allein die Investitionskosten zu betrachten, sondern die erforderlichen Aufwendungen über den gesamten Lebenszyklus der Maschinen im Blick zu haben.
Allgemeingültige Lösungen für den Niederdruckbereich gibt es nicht. Das heißt, es lässt sich nicht generell sagen, ab wann sich Drehkolbengebläse, Schraubengebläse oder Turbogebläse am besten eignen. Jede Aufgabenstellung muss vor Ort für sich betrachtet und bezüglich Volumenstrom, Betriebsdruck und Bedarfsschwankungen analysiert werden. Eine genaue Bedarfsanalyse können Sie bei Atlas Copco unter dem Namen „AIRScan“ erhalten. Vor allem Volumenstrom und Druck beeinflussen die zu installierende Leistung und damit den Energieverbrauch. So kann beispielsweise eine um 100 mbar geringere Druckerhöhung mit einer um bis zu 15 % geringeren Leistungsaufnahme verbunden sein.
Ist der Bedarf starken Schwankungen unterworfen, ist es sinnvoll, mit einem drehzahlgeregelten System zu arbeiten. Die Drehzahlregelung passt die Liefermenge automatisch dem jeweiligen Bedarf an und hilft so dabei, den Energieverbrauch deutlich zu senken.
Für jede Verdichtungsaufgabe gibt es mehrere Lösungskonzepte. Diese gilt es bezüglich Kosten, Energieeffizienz und Betriebssicherheit zu vergleichen. Neben den Investitionskosten sollten der spezifische Energieverbrauch der Gebläse und die daraus resultierenden jährlichen Energiekosten sowie der Wartungsaufwand in der Amortisationsrechnung berücksichtigt werden. Daraus ergibt sich die langfristig kostengünstigste und energieeffizienteste Lösung. In vielen Fällen dürfte sich eine Mehrinvestition in Schraubengebläse oder Turbogebläse lohnen, da die Betriebskosten bei diesen Systemen langfristig niedriger ausfallen.