Es fällt eine schwankende Kühllast an, die mittels eines Rückkühlwerkes (Kühlturm) wegzukühlen ist. Da der Kühlturm nicht für die Peaklast sondern für die mittlere Leistung ausgelegt werden soll, muß mit einem Buffer gearbeitet werden. Aus diesem Buffer wird dann, wenn Not am Manne ist, kälteres Kühlwasser dem eigentlichen zugemischt. Anders und unkomplizierter ausgedrückt: Auch wenn der Kühlturm mal 26 Grad liefert statt 25, soll mein Prozeß 25 Grad erhalten. Kompensieren kann ich das dadurch, dass mein Kühlturm dann entsprechend 24 Grad erzeugt.
Ich selber habe bislang zwei Möglichkeiten auf dem Papier stehen:
- Länglicher Kühlwassersammler, rechts raus zur P1 in den Kühlturm, aus dem Kühlturm raus und oben links in Sammler, Flow so geregelt, dass Temperatur aus Kühlturm nie zu heiss (was auch immer das heissen mag). Unten links raus zur P2, diese pumpt durch die Verbraucher, aus den Verbrauchern zurück nach oben rechts in den Sammler.
- Funktion mit nur einer Pumpe und zwei Sammlern, wobei die Pumpe mithilfe eines Dreiwegeventils die richtige Temperatur bekommt.
Wer hat eine weitere? Hat sich für diesen Einsatzzweck eine bestimmte Schaltungsvariante durchgesetzt?
P.S.: Es geht mir überhaupt nicht um Rechnen, sondern "nur" um die richtige Idee:-)
Ich kenne ja die Dimensionen nicht aber in der Brauerei und in der Schanktechnik arbeitet man mit einem Eisbankspeicher. Eis wirkt als Speicher für den Spritzenbedarf und schmilzt dabei ab. im normalen Betrieb baut sich die Eisbank wieder auf. Die Steuerung der Kälteanlage erfolgt über Eissensoren (Liquifanten oder Propeller). MfG Roland
Kommt natürlich auf den erlaubten Bauraum an (müßte man halt rechnen), aber wie wär's mit einem stehenden hohen Kühlwassertank. Das heiße Abwasser geht direkt in den Kühltunrm. Sollte der Durchfluß zu groß sein, wird warmes Wasser oben in den Tank eingespeist, andernfalls oben entnommen. Das kalte Wasser aus dem Kühlturm wird von unten in den Tank gelassen. Dabei würde ich einen Trick vorschlagen: Man lässt das Wasser in ein eher großes Vertikales Rohr hinein das mit dem Rest des Tanks durch eine Reihe von Löchern verbunden ist. Das Wasser kann so ohne all zu großen Widerstand nach oben strömen, wird aber nur so weit nach oben kommen, wie es seinem spezifischen Gewicht entspricht. Weiter unten ist das Kühlwasser im Tank ja kalt. Das Rücklaufwasser ausdem Kühlturm wird also wegen Auftrieb das Steigrohr an der Stelle verlassen, wo das umgebende Wasser genauso warm ist, wie es selbst. Dadurch erreicht man im Kühlwasserbehälter eine schöne Temeraturschichtung. Saubere Temperaturschichtung heißt nämlich keine konvektive Strömung und dementsprechend nur sehr geringer Wärmeaustausch zwischen oben und unten.
Das Kühlwassr zur Verwendung kann man dann einfach auf der Höhe im Tank entnehmen, wo die richtige Temperatur herrscht. Also z.B. mit einem in der Höhe verstellbarem Ansaugrohr. Wenn die Mechanik zu umständlich ist, kann man ja auch oben und unten ansaugen und passend mischen.
Ich muss lediglich rückkühlen bei ca. 20°C bis 30°C. Es gibt auch keine Kälteanlage. Mit Eisspeicher haben wir sowas schon gemacht um Eiswasser zu erzeugen.
Welches Abwasser meinst Du? Das Wasser, mit dem ich gerade gekühlt habe?
Welcher Durchfluß?
Problem: Bei Peaklast hat selbst das Wasser, welches aus dem Kühlturm kommt, nicht mehr meine bspw. geforderten 25°C, sondern vielleicht kurzzeitig 30°C. Dieses darf aber nicht an die Verbraucher gelangen. (Aha, siehe weiter unten.......)
Jetzt beim weiteren Lesen fällt mir auf, wie Du Dir das genau vorstellst: Wenn das Kühlwasser also 30°C hätte würde es Dein Steigrohr nicht in der 25°C-Schicht sondern erst in der 30°C-Schicht verlassen. Wenn das funktioniert, finde ich das pfiffig:-) Hast Du hierzu näheres? Wie dimensioniert man sowas?
Das was gerade warm aus der zukühlenden Maschine kommt.
Der Durchfluß durch den Kühlturm. Kann ja sein, daß der nur eine gewisse maximale Menge vertägt, sonst läuft er über oder was auch immer.
Siehe unten, aber obendrein kann man den Zulauf zum Kühlturm drosseln und überschüssiges warmes Wasser oben in den Tank einspeisen b.z.w. dort zwischenspeichern. Hier wäre ein geschickter Regelkreis gefragt, der Kühlturm wird ja sicher eine gewisse Temperatur abhängig von der Zulauftemperatur und der Durchflußmenge liefern. Es könnte also sein, daß es Situationen gibt, in denen man lieber weniger dafür kälteres Wasser braucht als in anderen Situationen. Man sollte das vielleicht auch von der Temperaturverteilung im Speicher abhängig machen.
Genau das meine ich.
Leider nein. Die Idee ist IMO im Großen irgendwo in Skandinavien realisiert, dort wird ein ganzes Dorf ganzjährig mit dem Warmwasser geheizt, daß in Sonnenkollektoren auf allen Hausdächern im Sommr erzeugt wird. Die haben dort allerdings das Glück, daß sie aus irgendwelchen Gründen unter der Erde einen Hohlraum haben von grob geschätzt 50m*50m Grundfläche und 100m Höhe :-). Jedenfalls bereiten die da ganzjährig Warmes Wasser auf, speisen um Konvektion zu vermeiden das Warmwasser aus den Sonnenkollektoren immer in der Höhe im Behälter ein, der die Temperatur hat und entnehmen ebenso Wasser immer auf die Höhe=Temperatur, die gebraucht wird.
k.a.:-) Erst mal Eckwerte klar machen: Welche Leistung, weilche Leistungsschwankungen, dann die Wärmekapazität von Wasser, schrammel, wie viel Wasser braucht man, um die Schlimmste Hoch/Tieflast zu überbrücken. Übrigens bei idealer Temperaturschichtung dürfte die Wärmeleitung verblüffend gering sein, Wasser sollte IMO ein schlechter Wärmeleiter sein.
Das Problem sehe ich bei der Einspeisung des Kühlturmrücklaufs. Da muß man sicherstellen, daß die Strömungsgeschwindigkeit so gering ist, daß man keine nennenswerte Verwirbelung bekommt. Also laminare Strömung dürfte nötig sein. Ich schätze, man kommt so in Größenordnungen von 10cm/s Fließgeschwindigkeit. Nun ist die Frage, ob sich das mit den von dir geforderten Durchflußmengen vereinbaren lässt. Und es kommt natürlich auf die Größe an, vielleicht sagst du mal ein paar Eckdaten.
Wenn du kalt und warm mischt, könnte es irgendwann passieren, daß du nurnoch halbwarm im Tank hast. Dann ist Essig mit mischen. Besser wäre vieleicht, nur unten=kaltes Wasser zu entnehmen und die Durchflußmenge zu regeln - was allerdings die Maschine vertragen können muß. Das ganze Konzept hat schon noch ein paar Freiheitsgrade, für die man nicht so aus dem Bauch heraus ein Optimum nennen kann...
Am Thu, 16 Jun 2005 17:02:41 +0200 schrieb Frank Gluben:
Mir fallen auf die Schnelle 2 Möglichkeiten ein. Der Kühlturm fördert mit einer eigenen Konstant-Pumpe (mit dem für die mittlere Last nötigen Volumenstrom) in eine hydraulische Weiche. Die Weiche ist gleichzeitig als Pufferbehälter ausgebildet, d.h. sie hat ein wie auch immer geartetes Volumen. Die Pufferweiche wird ohne Rücksicht auf Verluste so kalt geladen, wie das Rückkühlwerk das bei dem eingestellten Volumenstrom schafft. U.U. könnte man eine Abschaltsequenz über Fühler in der Weiche vorsehen.
Auf der Verbraucherseite ist eine geregelte Pumpe, die die Verbraucher versorgt (wenn diese Durchgangsregelventile haben). Der Anschluss an die Weiche erfolgt mittels einer Zwei-Wege Einspritzschaltung, die über die zu den Verbrauchern geförderte Vorlauftemperatur geregelt wird. Jetzt kann man soviel kaltes Medium aus dem Puffer zuführen wie man benötigt. Durch das "Unterkühlen" des Puffers kann dieser u.U. auch etwas kleiner ausfallen.
Meine 2. Idee könnte auch als "letzte Ausfahrt" in Deine Anlage eingebaut werden. Dazu schaltest Du einfach einen Wärmetauscher in den Vorlauf. Auf der anderen Seite schliesst Du das Trinkwassernetz (ca. 10°C) an. Keine Sorge mit Trinkwasser kühlen hört sich zwar erst mal nach Verschwendung an, aber das wird häufig als Rettungsanker benutzt. Den Statdtwerken macht das nichts aus. Ich habe mal bei den Statdtwerken Düsseldorf angerufen und gefragt, ob das überhaupt erlaubt sei, weil ich da Bedenken hatte. Zitat: "Das Wasser wird doch gezählt. Je mehr ihr entnehmt, desto besser." Zurück zum Thema: Du kannst mit einem Durchgangsregelventil auf der Trinkwasserseite soviel kaltes Wasser zugeben, dass Dein Vorlauf zu den Verbrauchern immer passt. Das ist ein reines Rechenexempel und hängt von der Häufigkeit der Überlasten ab. Wahlweise kann diese Lösung auch über einen im Vorlauf eingebrachten Verdampfer von einer kleineren Kältemaschine erledigt werden. Ich würde solche Lösungen schon mal in der Schublade halten (Abgänge mit Absperrungen vorsehen), so dass man später leicht nachrüsten kann. Schau Dir schon mal einen schönen Aufstellungsort für die Kältemaschine aus oder zieh schon mal 'ne Trinkwasserversorgungsleitung.
Wofür soll die Anlage sein? Wir haben sowas gerade in der Arena Mannheim für die Kühlschränke und -zellen der Catering Bereiche aufgebaut. Allerdings decken dort die Trockenkühler 100% der Last ab. Mal sehen ob es klappt. Die Pumpen haben noch nicht gedreht :-)
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