Wie arbeiten Kältemaschine, Kühlturm und Lüftungsanlage zusammen, um ein Gebäude zu klimatisieren? In diesem Artikel behandeln wir dieses Thema, um die Grundlagen zentraler HLK-Anlagen zu verstehen.
Wie ein Kältemaschinen-Kühlturm und eine Lüftungsanlage zusammenarbeiten
Die wichtigsten Systemkomponenten der zentralen Kälteanlage sind:
- Kühler
- Lüftungsanlage (AHU)
- Kühlturm
- Pumps
Die Kältemaschine befindet sich üblicherweise entweder im Keller oder auf dem Dach, abhängig vom Maschinentyp. Dachkältemaschinen sind in der Regel luftgekühlt, während Kellerkältemaschinen meist wassergekühlt sind. Beide erfüllen jedoch dieselbe Funktion: Sie erzeugen kaltes Wasser für die Klimatisierung, indem sie dem Gebäude die überschüssige Wärme entziehen. Der einzige Unterschied liegt in der Art der Wärmeabfuhr.
Luftgekühlte Kältemaschinen nutzen Ventilatoren, um kühle Umgebungsluft über den Kondensator zu leiten und so die Wärme abzuführen. Dieser Kältemaschinentyp benötigt keinen Kühlturm. Weitere Informationen zu diesem System und ein Video-Tutorial finden Sie hier. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf wassergekühlte Kältemaschinen und Kühltürme.
Der wassergekühlte Kaltwassersatz verfügt über zwei große Zylinder, einen Verdampfer und einen Kondensator.
Gekühltes Wasser:
Im Verdampfer der Kältemaschine wird das Kaltwasser erzeugt. Es verlässt den Verdampfer mit einer Temperatur von etwa 6 °C und wird von der Kaltwasserpumpe im Gebäude verteilt. Das Kaltwasser fließt in Steigleitungen durch das Gebäude zu den einzelnen Stockwerken. Diese Bezeichnung gilt unabhängig davon, ob das Wasser darin nach oben oder unten fließt.
Das gekühlte Wasser zweigt von den Steigleitungen in Rohre mit kleinerem Durchmesser ab, die zu den Gebläsekonvektoren (FCUs) und Lüftungsanlagen (AHUs) führen, um die Klimatisierung zu gewährleisten. Die AHUs und FCUs sind im Prinzip Geräte mit Ventilatoren, die Luft aus dem Gebäude ansaugen und über die Heiz- oder Kühlregister leiten, um die Lufttemperatur zu verändern. Anschließend wird die Luft wieder ins Gebäude abgegeben. Das gekühlte Wasser tritt in die AHU/FCU ein und durchströmt die Kühlregister (ein System dünner Rohre), wo es die Wärme der vorbeiströmenden Luft aufnimmt. Das gekühlte Wasser erwärmt sich, die Luft kühlt sich ab. Beim Verlassen der Kühlregister hat das gekühlte Wasser eine Temperatur von etwa 12 °C. Das warme gekühlte Wasser fließt dann über die Rücklaufleitung zurück zum Verdampfer. Dort nimmt ein Kältemittel die überschüssige Wärme auf und transportiert sie zum Kondensator. Das gekühlte Wasser verlässt das Gebäude anschließend wieder, ist zurückgekühlt und kann erneut überschüssige Wärme aufnehmen. Hinweis: Die Bezeichnung „gekühltes Wasser“ gilt unabhängig davon, ob es warm oder kalt ist.
Kondenswasser:
Im Kondensator der Kältemaschine wird die überschüssige Wärme aufgenommen, bevor sie zu den Kühltürmen geleitet wird. Ein Kältemittel zirkuliert zwischen Verdampfer und Kondensator und transportiert dabei die gesamte Wärme ab. Ein weiterer Wasserkreislauf, das sogenannte Kondenswasser, verläuft zwischen Kondensator und Kühlturm. Das Kältemittel nimmt die Wärme aus dem Kaltwasserkreislauf im Verdampfer auf und transportiert sie zum Kondenswasserkreislauf im Kondensator.
Das Kondenswasser tritt mit etwa 27 °C (80,6 °F) in den Kondensator ein und durchströmt ihn, wobei es Wärme aufnimmt. Beim Verlassen des Kondensators hat es eine Temperatur von etwa 32 °C (89,6 °F). Kondenswasser und Kältemittel vermischen sich nicht, da sie stets durch die Rohrwand getrennt sind; die Wärmeübertragung erfolgt ausschließlich durch die Wand. Nachdem das Kondenswasser den Kondensator durchlaufen und die überschüssige Wärme aufgenommen hat, steigt es zu den Kühltürmen auf, um diese Wärme abzugeben und gekühlt zurückzukehren, bereit für die nächste Wärmeaufnahme.
Kühlturm:
Der Kühlturm befindet sich üblicherweise auf dem Dach und ist der letzte Ort, an dem die überschüssige Wärme aus dem Gebäude abgeleitet wird. Er enthält einen großen Ventilator, der Luft durch das Gerät bläst. Das Kondenswasser wird zum Kühlturm gepumpt und in den Luftstrom versprüht. Die kühle Umgebungsluft strömt ein und kommt (in einem offenen Kühlturm) direkt mit dem Kondenswasser in Kontakt. Dadurch wird die Wärme des Kondenswassers an die Luft abgegeben, die anschließend in die Atmosphäre geblasen wird. Das Kondenswasser sammelt sich und fließt zurück zum Kondensator der Kältemaschine, um erneut Wärme aufzunehmen. Sehen Sie sich hier unser spezielles Tutorial zu Kühltürmen an.
Veröffentlichungsdatum: 09.12.2019
