Kaltwassersatz-Typen und Auslegung -Kaltwassersatz richtig auswählen

Um einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten, ist für die Auslegung eine sorgfältige Planung erforderlich. Vor der Auslegung einer Kälteanlage sollten Sie folgende Aspekte berücksichtigen:

• Prozessflüssigkeit / Kühlmedium
  Die Wahl der Prozessflüssigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Konstruktion und Materialbeschaffenheit des Kaltwassersatzes. Die Flüssigkeit muss kompatibel mit den internen Komponenten sein, um Korrosion und Ablagerungen zu vermeiden. Bei Kaltwasser-Vorlauftemperaturen bis 4 °C wird meist Wasser verwendet, < 4 °C muss ein Wasser-Glykol-Gemisch mit entsprechendem Frostschutzgehalt eingesetzt werden. Bei dem Einsatz von Glykol empfiehlt es sich, die Maschine in eine zusätzliche Auffangwanne, dem sogenannten Glykolprotektor, zu positionieren.
• Prozesskühltemperatur / Sollwert
  Die erforderliche Prozesskühltemperatur bestimmt wesentlich die Auslegung der Kühlanlage. Da die festgelegte Zieltemperatur unmittelbar die verfügbare Leistungsfähigkeit beeinflusst, sollten Sie hinsichtlich der geplanten Auslegung einen genauen Blick auf die Leistungsdaten werfen.
• Durchfluss- und Druckanforderungen
  Der Kaltwassersatz muss in der Lage sein, den benötigten Durchfluss beim geforderten Druck zu liefern, damit eine ausreichende Kühlung über das gesamte System gewährleistet wird. Zur Sicherstellung eines konstanten Systemdrucks muss zusätzlich ein Ausdehnungsgefäß installiert werden. Die hydraulische Einbindung ist für einen störungsfreien Betrieb der Anlage besonders wichtig.
• Betriebsumgebung und Umgebungstemperatur
  Neben den örtlichen Eigenschaften müssen auch die räumlichen Platzverhältnisse berücksichtigt werden. Bei luftgekühlten Kaltwassersätzen sollten Sie auf eine ausreichende Luftzirkulation achten, um eine Rezirkulation der Luft und somit Störungen am Kältegerät zu vermeiden. Die vom Hersteller vorgegebenen Betriebs- und Wartungsfreiräume sollten stets eingehalten werden. Die Umgebungstemperatur beeinflusst die Kühlleistung. Hohe Außentemperaturen reduzieren die Leistungsfähigkeit und erfordern eine sorgfältige Auslegung der Kühlsysteme bei Maximal-Bedingungen. Je nach Region wird im D-A-CH Raum meist eine Umgebungstemperatur von +35°C angesetz
• Benötigte GrößeDie Größe ist abhängig von der Gesamtwärmebelastung, die das System abführen muss. Eine genaue Berechnung der Wärmelast ist entscheidend, um eine Über- oder Unterdimensionierung zu vermeiden. Um die richtige Größe für Ihren Einsatz zu ermitteln, benötigen Sie die Durchflussrate, Temperaturdifferenz sowie die spezifische Wärmekapazität des eingesetzten Mediums.

Die Kälteleistung kann dabei wie folgt errechnet werden:
Kälteleistung = Massenstrom * spezifische Wärmekapazität * Temperaturdifferenz
➜ Q = m*c*dT

Rechenbeispiel für eine Prozesskühlung mit folgenden Parametern:
– Massenstrom = 10 [kg/s]
– Medium Wasser = Spezifische Wärmekapazität 4,19 [kJ/kg*K]
– Temperaturdifferenz Vor-/ Rücklauftemperatur 6/12°C = 6 [K]

Q = m*c*dT
Q = 10 [kg/s] * 4,19 [kJ/
kg*K] *6 [K] = 251,4 [kW]

Komponenten der Kälteanlage

Zudem gibt es wichtige Komponenten einer Kälteanlage, die einen einwandfreien und effizienten Betrieb garantieren.

• Verdampfer
• Verdichter
• Verflüssiger
• Expansionsventil
• Rohrleitungen
• Sicherheitseinrichtungen
• Kältespeicher

Damit eine Kälteanlage nur nach Bedarf kühlt, sollten vor der Auslegung bestimmte Anforderungen definiert werden. Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, können Sie den passenden Kaltwasserersatz-Typ wählen.

Welche Kaltwassersatz-Typen gibt es?

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Kaltwassersätzen: luft- und wassergekühlte. Luftgekühlte Systeme sind ideal für mobile Anwendungen und bei einem begrenzten Platzangebot, während sich wassergekühlte Systeme für Festinstallationen eignen.

Luftgekühlte Systeme

Luftgekühlte Systeme sind für die Außenaufstellung konzipiert und in einem Leistungsbereich von 5-2.000 kW Kälteleistung je Einheit verfügbar. Der Wärmeübergang von Kältemittel zur Außenluft findet direkt statt, da die Verflüssigereinheit bereits im Chiller integriert ist und die Abwärme somit direkt an die Umgebung abgegeben wird. Die Installation erfolgt meist ebenerdig neben dem Gebäude oder auf dem Dach. Hierbei müssen auch die Schallvorgaben und die Statik berücksichtigt werden. Die Flüssigkeitskühler müssen waagerecht positioniert und elektrisch sowie hydraulisch mit Schläuchen oder als Festverrohrung angeschlossen werden.

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Vor- und Nachteile im Überblick