Kühlsysteme
Rückkühler
Rückkühler führen Wärme, die bei industriellen Prozessen entstanden sind, ab. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen. Die Register (Wärmetauscher) können horizontal, vertikal oder in V-Form angeordnet werden. Rückkühler (Freikühler) geben die abzuführende Wärme hauptsächlich an die Umgebungsluft ab. Hierbei fließt das Kühlwasser durch ein Register und wird von einer Luftströmung, welche von drehzahlgeregelten Ventilatoren erzeugt wird, abgekühlt. Die Temperatur des Kühlmediums fällt auf etwa die der Außenluft ab. Besonders an warmen Tagen können nur Temperaturen von etwa 40 °C erreicht werden.
Vorteile der Rückkühler sind sehr geringe Betriebskosten, dass kein Frischwasser notwendig ist und dass sie besonders effizient und umweltschonend sind. Nachteilig hierbei sind die hohen Vorlauftemperaturen, die für eine Abkühlung benötigt werden.
Adiabater Rückkühler
Um die Leistung des Rückkühlers zu verbessern, gibt es Ausführungen mit einer zusätzlichen adiabaten Vorkühlung (Freikühler mit Adiabatik oder Verdunstungskühler). Zur Vorkühlung wird Wasser durch Feinstnebeldüsen auf den angesaugten Luftstrom gesprüht und verdunstet. Bei der Verdunstung des Wassers wird die notwendige Wärmeenergie von der Luft entnommen. Die Temperatur des Luftstroms fällt. Dadurch sind bei adiabaten Rückkühler ganzjährig Temperaturen von unter 30 °C realisierbar.
Ein besonderer Vorteil bei der adiabaten Kühlung ist, dass die Außentemperatur nicht zwingend kühler sein muss als die Vorlauftemperatur, da hier über die Verdunstungskälte die gewünschte Temperatur erreicht werden kann. Bei adiabaten Freikühlern müssen in den Wintermonaten die Düsen demontiert oder vom Wasser befreit werden.
Offener Kühlturm
Ein offener Nasskühlturm führt die Wärme einer Anlage ab, indem er Wasser durch große Flächen von belüfteten Schichten aus Kunststoff oder Metall leitet. Als Luft-Wasser-Wärmetauscher finden offene Kühlturme üblicherweise ihren Gebrauch in Kraftwerken oder in Industrieanwendungen.
Das aus dem Prozess zu kühlende Wasser wird über die Oberseite des Turms in ein Verteilersystem geleitet, indem das Wasser über Düsen versprüht und gleichmäßig über die Füllkörper verteilt wird. Dieser Vorgang schafft eine große Oberfläche, indem das Wasser mit einem Luftstrom in Kontakt gebracht wird und ein Teil des Wassers verdunsten kann. Die zum Verdunsten benötigte Wärmeenergie wird vom Wasser entzogen, wodurch das restliche Wasser abkühlt. Das abgekühlte Wasser sammelt sich unten im Turm an und kann wieder verwendet werden.
Offene Kühltürme sind effektiv und energieeffizient, da sie wenig Energie benötigen, um das Wasser zu kühlen. Die Nachteile hingegen sind ein hoher Wasserverbrauch, da das verdunstete Wasser ersetzt werden muss. Zudem können sie, bei nicht ordnungsgemäßer Wartung, sehr anfällig für Bakterien wie Legionellen sein.
Geschlossener Kühlturm
Geschlossene Nasskühltürme werden ebenfalls wie offene Kühltürme in industriellen Anwendungen eingesetzt. Der Unterschied hierbei ist, dass das Kühlwasser keinen direkten Kontakt mit der Luft hat und es zwei getrennte Flüssigkeitskreise gibt.
- Primärkreis: Das Kühlwasser läuft durch glatte Rohrbündel (Wärmetauscher)
- Sekundärkreis: Umlaufendes Wasser wird auf die Rohrbündel gesprüht
Der Kontakt zwischen angesaugter Luft und versprühtem Wasser sorgt für eine Verdunstungskühlung, die der eines offenen Kühlturms sehr ähnelt.
Geschlossene Kühltürme haben den Vorteil, dass sie keine Verunreinigungen des Primärkreislaufs verursachen und ein Gefrierrisiko mit Zusatz von Glykol verringern können, da das Kühlwasser in Wärmetauschern zirkuliert und keinen direkten Kontakt zur Luft hat. Die Nachteile sind wie bei geschlossene Kühltürmen ein hoher Wasserverbrauch, die Gefahr auf Bakterien wie Legionellen und ein zusätzlich erhöhter Energieaufwand.
