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Verdunstungskühlung trägt zu höherer Effizienz von Kaltwassersätzen bei

31/07/2017

 

Adiabatische Kühlung kam zuerst im Römischen Reich zur Anwendung. Seit 2000 Jahren wird die Wasserverdunstung zur Abkühlung der Umgebungsluft in Klimasystemen aller Art verwendet, darunter modernen, hochentwickelten Kühlsystemen für Rechenzentren. Dabei verbinden Ingenieure das althergebrachte Prinzip mit moderner Technik.

 

Adiabatische Kühlung für Anwendungen mit freier Kühlung: die Vorteile

 

Adiabatische Kühltechnik wird jetzt für viele Lösungen verwendet und bietet noch weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten. Beispiele sind luftgekühlte Kaltwassersätze und insbesondere Kaltwassersätze mit freier Kühlung. Über die Senkung der Verflüssigungstemperatur hinaus wird das Zeitintervall für den Betrieb des Freikühlsystems erheblich verlängert, weil der adiabatische Ansatz hilft, die Einlasslufttemperatur zu senken; und diese Temperaturminderung ist mit keinem nennenswerten Energieaufwand verbunden

 

Nass-Medien vs. Wasserspray

 

Jüngste Diskussionen konzentrierten sich auf zwei verschiedene Verdunstungslösungen – Nass-Medium-Kühlung und Wasserspraysysteme. Die nachstehende Tabelle stellt das Für und Wider jeder Lösung dar:

 

 

Wasserspraysysteme können zur Anwendung kommen, wenn der Luftwiderstand ein Problem ist. Kaltra verwendet jedoch Mikrokanal Wärmetauscher mit niedrigem Luftwiderstand; deshalb können zusätzliche, durch Verdunstungsverflüssiger verursachte Druckverluste vermieden werden.

 

Verdunstermedien: praktische Erfahrungen

 

Betrachten wir uns also praxisnahe Situationen, in denen adiabatische Kühlsysteme ihre Vorteile unter Beweis stellten.


Nürnberg, Deutschland

 

Zwei Wochen lang war die Tagestemperatur nie unter +30°C, bei Spitzenwerten bis zu +37°C, und nachts fiel sie nicht unter +24°C; die Feuchtigkeit betrug 10 bis 40%. Der Lightstream Freecool Kaltwassersatz mit einer Leistung von 1MW und Rücklauf-/Zulaufwassertemperaturen von 12/18°C arbeitete rund um die Uhr mit einem aktiven, auf Nass-Medien basierten adiabatischen Kühlsystem. Dementsprechend wurde die Kondensationstemperatur um 7 Grad gesenkt und konnte stündlich 120kW/h an Strom gespart werden. Innerhalb von zwei Wochen hatte sich die Investition in das adiabatische Kühlsystem nicht nur ausgezahlt, sondern konnte der Kunde auch viel Geld sparen.


Malaga, Spanien

 

Während der letzten Sommersaison, und trotz der konstant hohen Lufttemperatur und hohen Feuchtigkeit des Küstengebiets, senkte das im Lightstream Screw Kaltwassersatz installierte Verdunstungskühlsystem die Kondensationstemperatur um durchschnittlich 7 Grad. Jede Stunde sparte der 500-Kilowatt-Kaltwassersatz 60kW/h, wodurch die Stromkosten pro Saison um EUR 19,500 gesenkt wurden.


Helsinki, Finnland

 

Eine Kühlanlage mit vier Lightstream Freecool Kaltwassersätzen mit einer insgesamten Kühlleistung von 2,5MW arbeitete für ein Jahr im Freikühlmodus; an den heißesten Tagen liefen die Verdichter parallel. Mechanische Kühlung arbeitete nur für 15% der Zeit, und die Einsparungen beliefen sich auf mehr als 65% im Vergleich zu Kaltwassersätzen, die vor der Modernisierung der Kaltwassersatzanlage installiert waren.

 

In allen Fällen erforderte das Verdunstungskühlsystem für den Betrieb keine Wasserbehandlung und arbeitete mit Trinkwasser.

Wasserverbrauch

 

Ein bedeutender Vorteil der Verdunstungsverflüssiger gegenüber dem Wasserspraysystem liegt in der Möglichkeit der Wasserumwälzung und der sich daraus ergebenden Einsparung. Bei den Spraysystemen diktiert der Wasserverbrauch eine konstante Versorgung, wogegen das Wasser bei Verwendung der Verdunstungsverflüssiger wiederholt verwendet und in einem geschlossenen System zirkulieren kann. Bei Verwendung der Verflüssiger beeinflusst die Wassertemperatur zudem nicht die Systemeffizienz.

 

Verdunstungskühlungspad im Detail

 

Die bei Verflüssiger-Designs verwendete Verdunstungsumgebung ist eine wasseranziehende Aluminium-Lamellenstruktur, die die Ansammlung von Schimmel und Schmutz verhindert und bei Luftgeschwindigkeiten bis zu 3m/s keine Tropfenabscheider erfordert. Wasser wird über die Länge der Verdunstungsverflüssiger durch am Sammlerrohr befindliche Sprühdüsen verteilt und in einer Tropfschale angesammelt. Ansaugluft strömt durch die benetzte Umgebung und wird durch den adiabatischen Verdunstungsvorgang abgekühlt.

 

Wahlweise kann das System mit einem Wasserumwälz-/Wassermanagementmodul ausgerüstet werden, das aus Tauchzirkulationspumpe, Wassertank, Wasserqualitätsmonitor und Steuergerät in einem Wetterschutzgehäuse besteht. Zum Nachfüllen von Frischwasser im Bedarfsfall ist ein Umwälzmodul an das häusliche Wassersystem angebunden.


Fazit

 

Verdunstungskühlsysteme in luftgekühlten Kaltwassersätzen ermöglichen die Erzielung einer Effizienz, die komplexen und teuren Kühlsystemen (z. B. Kyoto) eigen ist, bleiben jedoch preiswert und anwenderfreundlich.

 

Der PUE-Wert derartiger Systeme beträgt in mitteleuropäischen Ländern nicht mehr als 1.10, wodurch ihre zunehmende Beliebtheit garantiert ist. Kaltwassersätze mit freier Kühlung, die aufgrund des beinahe konstanten mechanischen Kühlbetriebs bislang in heißen Klimata beliebt waren, haben aufgrund moderner adiabatischer Kühlsysteme sehr gute Chancen, zu einer täglichen Lösung zu werden. In Regionen mit heißem Klima ist diese Lösung revolutionär.

 

Über die Kaltwassersätze hinaus benutzen wir diese Lösung für luftgekühlte Verflüssiger und Trockenkühler und überall dort, wo Energieeffizienz gepaart mit der Schonung natürlicher Ressourcen erforderlich ist. Verdampfungskühlung und Mikrokanal Wärmetauscher sind Beispiele für die Spitzentechnologie, der Kaltra seine Führungsstellung auf dem Gebiet der energieeffizienten kühl- und kältetechnischen Produkte verdankt.

 

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