mit Freier Kühlung

Flüssigkeitskühler, Kaltwassersätze und Kältemaschinen mit Freier Kühlung
⇒Freie Kühlung in konventioneller Ausführung für Smardt OPK Kälteanlagen bei denen der Einsatz der Freien Kühlung mit Thermosyphon nicht möglich ist.
Flüssigkeitskühlern und Kaltwassersätze, die, für Produktionsprozesse in allen Industriebereichen, Krankenhäuser oder Rechenzentren, ganzjährig Kaltwasser erzeugen müssen, können mit einem Modul “Freie Kühlung” ausgerüstet werden. Module für Kältemaschinen mit Freier Kühlung kommen dann zum Einsatz, wenn entweder die erforderlichen Kälteleistungen gering sind (kleiner ca. 250 kW) oder die Smardt OPK Thermosyphon Freikühlung aus anderen Gründen nicht verwendet werden kann.

Prinzip Freie Kühlung
Freie Kühlung oder “Free Cooling” bedeutet, daß die Abkühlung des Kaltwassers ganz oder teilweise durch die kalte Außenluft erfolgt. Hierzu wird das Kaltwasser direkt, unter Umgehung des Kaltwassersatzes, durch einen luftgekühlten Glykol-Rückkühler mit Freikühlfunktion abgekühlt, sofern im Kaltwasserkreislauf Frostschutzmittel (üblich: Ethylenglykol¹⁾) zulässig ist. Ist im Kaltwasser kein Frostschutzmittel zulässig, ist ein Wärmetauscher zur Trennung von Wasser und Glykol (Ethylenglykol) erforderlich.
Erfahrungsgemäß ist die überwiegende Anzahl aller Freikühl-Anlagen mit Wärmetauschern zur Trennung ausgerüstet. Neben der Trennung von von Frostschutzmittel und Wasser hat das auch hydraulisch Vorteile, weil die Volumenströme von Kalt- und Kühlwasser in der Regel unterschiedlich sind.
Grundsätzlich: Je höher die erforderliche Kaltwasseraustrittstemperatur, desto mehr Stunden können die Kälteanlagen in der Betriebsart “Freie Kühlung” betrieben werden und reduzieren die Betriebskosten von Kälteanlagen. Die Anhebung der Kaltwasser-Austrittstemperatur bei Freier Kühlung um nur 1 K erhöht die Anzahl der Stunden mit Freier Kühlung im Bereich zwischen 300 und 400 Stunden (Außentemperaturbereich zwischen 0°C und 15°C DIN 4710 für Deutschland).

Modul Freie Kühlung
Mit dem Smardt OPK Modul “Freie Kühlung” werden die oder der Verdichter mit sinkender Außenlufttemperatur durch entsprechenden hydraulische Einbindung (Vorkühlung) innerhalb der Flüssigkeitskühler schrittweise entlastet, bis die erforderliche Kälteleistung vollständig durch Freie Kühlung erreicht wird. Zu Beginn der Nutzung der kalten Außenluft zur Kühlung des Kaltwassers sind Freie Kühlung und Verdichter gleichzeitig (parallel) in Betrieb. Bei 100% Freie Kühlung sind die Verdichter ausgeschaltet, das Freikühl-System benötigt nur noch Energie für Pumpen und die Ventilatoren des Freikühlers.

Auslegung und Regelung Freie Kühlung
Die Auslegung von Pumpen, Regelarmaturen und Rohrleitungen (Förderhöhe, kvs Werte und Druckverluste) innerhalb der Freikühlung erfolgt nach kundenspezifischen Anforderungen. Die komplette Regelung und Steuerung der Freien Kühlung, einschließlich Rück-/Freikühler erfolgt über die SPS Steuerung im Maschinen Schaltschrank. Die Wasseranschlüsse werden so ausgeführt, daß eine einfache Rohrleitungsverbindung zwischen Flüssigkeitskühler mit Freikühl Modul und dem zugeordneten Rückkühler / Freikühler möglich ist. Außerdem werden für alle Anschlüsse Absperrklappen (Liefergrenze) vorgesehen.

Leistungsbereich Freie Kühlung und Verdichter
Die Höhe der Freikühlleistung richtet sich nach dem erforderlichen Bedarf und beträgt bis zu 100% der mechanischen Verdichter-Kälteleistung. Abhängig von der Verdichterbauart (Schrauben-, Kolben– und Scrollverdichter) bieten wir Kälte- und Freikühlleistungen bis ca. 250 kW an. Bei größeren Leistungen sollte die Lieferung und Montage der erforderlichen Komponenten (Wärmetauscher, Regelventile und Pumpen) aufgrund der immer größer werdenden Dimensionen für die Freie Kühlung  durch den Anlagen- und Rohrleitungsbau erfolgen. Die Regelung und Steuerung kann auch in diesem Fall durch unsere SPS Steuerung erfolgen. Bussysteme, Regelsignale und Kontakte müssen mit der GLT abgestimmt werden. Für große Leistungen mit Freier Kühlung ohne Öl- und Frostschutzmittel haben wir außerdem unsere Thermosyphon-Freikühlung im Lieferprogramm.

Lieferumfang Smardt OPK Module – Freie Kühlung für Kältemaschinen

• Wärmetauscher (Platten-Wärmetauscher) zur Trennung Wasser und Frostschutzmittel
• Kühlwasserpumpe(n) mit Frequenzumrichter (FU)
• Schutzfänger und Rückschlagklappen
• Membran-Ausdehnungsgefäß Kühlwasserkreislauf
• alle erforderlichen Regelarmaturen (3-Wege-Regelventile)
• alle erforderlichen Absperrarmaturen
• Frostschutzschaltung zum Schutz des Wärmetauschers
• Strömungsüberwachung (Differenzdrucksensor)
• Füll- und Entleerungseinrichtungen
• dampfdichte Isolierung aller kalten Baugruppen
• Druck- und Temperatursensoren für die autarke Regelung und Steuerung der Freien Kühlung
• Ansteuerung und Regelung der zugeordneten Glykol-Rückkühler / Freikühler
  Optionen:
  
• Kaltwasserpumpe(n) mit und ohne Frequenzumformer FU
  
• Kaltwasser-Anfahrventile (3-Wege-Regelventile)
• Auffangwanne für Öl- und Frostschutzmittel
• Kaltwasserspeicher bzw. hydraulische Weiche
• weitere Optionen oder Sonderausstattungen auf Anfrage

Freie Kühlung bei luftgekühlten Flüssigkeitskühlern
Luftgekühlte Flüssigkeitskühler, Kältemaschinen und Kaltwassersätze für Außenaufstellung können mit zusätzlichen Luft/Wasser-Wärmetauschern ausgerüstet werden, die bei tiefen Außentemperaturen die Bereitstellung von Kaltwasser (Frostschutzmittelgemisch) ganz oder teilweise übernehmen und die Verdichterleistungsaufnahme reduzieren und Betriebskosten senken. Die zusätzlichen Luft/Wasser-Wärmetauscher (Freikühl-Register) werden in Luftrichtrichtung vor die Verflüssigerregister montiert. Diese Wärmetauscher müssen mit einem Frostschutzmittel/Wasser Gemisch (z.B. Ethylenglykol) betrieben werden. Damit sind Umweltschutzmaßnahme (Auffangsystem oder Wannen) in jedem Fall erforderlich. In Verbindung mit entsprechenden Regelventilen ist ein Parallelbetrieb von Verdichterkühlung und Freier Kühlung möglich.

Die erreichbare Freikühlleistung ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der kalten Außenluft und der Austrittstemperatur des Wasser-Frostschutzmittelgemisches aus dem Freikühlregister. Durch die Montage der Freikühlregister vor die Verflüssiger müssen die Ventilatoren einen höheren Druckverlust überwinden – die Antriebe und damit der Energieverbrauch werden größer. Auch auf der Wasserseite ergeben sich höhere Druckverluste, weil Verdampfer, Regelventil und Freikühlregister in Reihe geschaltet sind. Damit hat auch die Kaltwasserpumpe hat einen höheren Energieverbrauch. Bei entsprechendem Bedarf sollte man prüfen, ob der Einsatz eines separaten Freikühlers mit eigenen Ventilatoren nicht effizienter ist.

Bei der Smardt OPK Thermosyphon Freikühlung ohne zusätzliche Wärmetauscher haben Pumpe und Ventilatoren hingegeben keinen höheren Energiebedarf und Frostschutzmittel im Kaltwasserkreislauf ist nicht erforderlich.

Für weitere Informationen oder für Referenzanlagen und Kältemaschinen mit Freier Kühlung nehmen Sie bitte Kontakt zu unserem Technischen Vertrieb auf:
[→ Ansprechpartner]  oder schreiben Sie eine Email an: vertrieb(at)smardt.de

Anwendungsbereiche für Kältemaschinen mit Freier Kühlung: Alle Prozesse und Kühlkreisläufe in Industrie und Mittelstand, die ganzjährig Kältebedarf haben sowie Gebäudekühlung, Rechencenter (Data Center), Kunststoffindustrie, Chemie, Pharma, Metallver- und -bearbeitung, Oberflächentechnik (Galvanik), Krankenhäuser, u.v.m.

¹⁾ Ethylenglykol, auch Mono-Ethylenglykol (MEG) chem. Ethan-1,2-diol. Herstellernamen u.a. Antifrogen® N von Clariant. Im Vergleich mit Propylenglykol (Antifrogen® L) hat Ethylenglykol bei Temperaturen ca. ≤ 5°C eine geringere Viskosität (Zähigkeit). ⇒ je höher die Viskosität, desto höher die erforderliche Leistungsaufnahme von Pumpen.