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Thermosyphon - Freikühlung
Bei Flüssigkeitskühlern mit ölfreien Turboverdichtern und der Technik mit überflutetem Verdampfer wurde von opk als weltweit erstes Unternehmen bei den luftgekühlten Anlagen mit ölfreien Turboverdichtern, sowohl in Kompaktbauweise als auch mit getrennt aufgestellten luftgekühlten Verflüssigern, der Betrieb bei kühleren Außentemperaturen mit "Freier Kühlung" ohne Verdichterbetrieb entwickelt - die Thermosyphon - Freikühlung.
Zusätzliche Glykol-Rückkühler, Wasser/Glykol Wärmetauscher, 3-Wege-Regelventile und Umwälzpumpen sind nicht erforderlich.
Der Kernpunkt dieser Technik besteht darin, dass bei einem Temperaturgefälle zwischen dem zu kühlenden Medium (Flüssigkeit oder Gas/Luft) und der Außentemperatur das erforderliche Sieden des Kältemittels und die Verflüssigung unter Abgabe der Wärme stattfinden können.
Thermosyphon Funktionsweise
- opk Thermosyphon
Bei Thermosyphon-Freikühlung ist der Turboverdichter bis zu einer definierten Außentemperatur in Betrieb. Wird diese Temperatur unterschritten, schaltet der Turboverdichter ab und die beiden Spezial-Motorventile 1+2 öffnen. Das Kältemittel verdampft durch die Wärme, die aus dem Kühlmedium im Verdampfer entnommen wird. Das Kältemittelgas strömt dann über das Motorventil 1 am Verdichter vorbei zum Verflüssiger. Dort kondensiert das Kältemittelgas an den kalten Rohren und läuft als Flüssigkeit über Motorventil 2 durch den statischen Flüssigkeitsdruck zurück zum Verdampfer.
- opk Thermosyphon - Betriebsweise
Voraussetzungen für Thermosyphon
- Geringste Druckverluste bei der Konstruktion der einzelnen Komponenten.
- Spezial-Umschaltventile für den Thermosyphon-Betrieb ohne jeden Druckverlust im vollen Querschnitt und umschaltbar ohne externen Differenzdruck.
- Leckagemenge bei vollem Differenzdruck gleich 0,00
- Leitungsführung immer im Gefälle
Die bisher ausgeführten Anlagen haben gezeigt, dass bei Ganzjahresbetrieb eine Temperaturdifferenz von ca. 8-10 K zwischen dem Flüssigkeitsaustritt und der Außentemperatur bei einer Kälteleistung von ca. 65-70 % der mechanischen Kälteleistung (Auslegung) optimal ist.
Bei vergrößerter Verflüssigerfläche ist eine 100%ig Kälteleistung im Freikühlbetrieb erreichbar. Eine größere Verflüssigerfläche ist auch im Verdichterbetrieb wegen geringer Verflüssigungstemperaturen äußerst vorteilhaft (hohe EER bzw. COP)
Bei IT-Anwendungen (Rechenzentren) mit Redundanzkältemaschinen (n+1) werden im Freikühlbetrieb alle installierten Maschinen werden mit Thermosyphon-Freikühlung betrieben.
Bei Thermosyphon Kälteanlagen mit 2 separaten Kältemittelkreisläufen kann die Umschaltung sequenziell erfolgen.
Vorteile Thermosyphon Freikühlung
Besonderes Augenmerk ist bei der Bewertung oder im Vergleich mit üblicher Freier Kühlung auf die nur im Thermosyphon-Betrieb möglichen Vorteile zu legen. Diese sind im Einzelnen
- Betrieb ohne Frostschutzmittel möglich, also kein Glykol o.ä. im Kreislauf
- Es wird kein zusätzlicher Wärmetauscher benötigt, dadurch kein zusätzlicher Verlust durch Temperaturdifferenzen bei der Übertragung in den Wasserkreislauf
- Keine zusätzlichen Rückkühler bei möglichst kleinen Temperaturdifferenzen erforderlich
- Keine Rückkühl-Wasserpumpen erforderlich (hoher Jahresenergieverbrauch)
- Keine Wasserrohrsysteme für die Rückkühlung erforderlich
- Keine Umwelt-Schutzmaßnahmen wie für Glykolbetrieb erforderlich
Derzeit sind 46 Kälteanlagen mit 91 ölfreien Turboverdichtern bei einer Gesamtkälteleistung von rund 28.000 kW mit Thermosyphon - Freikühlung in Betrieb. (Stand Oktober 2011)
Für weitere Informationen oder für Referenzanlagen nehmen Sie bitte Kontakt zu unserem Technischen Vertrieb auf [→ Ansprechpartner] oder schreiben Sie eine Email an: vertrieb(at)opk.de