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Grundlagen Kreislauftrennung

Wird ein Kühlturm verwendet, so stehen sich zwei konkurrierende Prinzipien gegenüber: Der Kühlturm arbeitet dann wirtschaftlich, wenn das Wasser in seinem Kreislauf relativ stark eingedickt werden kann. Das reduziert den Verbrauch, da das Wasser weniger oft abgesalzt und getauscht werden muss. Mit zunehmender Temperatur sinkt die Lösungsfähigkeit für Inhaltsstoffe jedoch. Somit erhöht sich mit der Temperatur im Kühlkreislauf auch die Absalzfrequenz und damit der Wasserverbrauch. Folglich sollte man bestrebt sein, die Temperatur im Kühlkreislauf möglichst niedrig zu halten. Jedoch ist diese im Rücklauf der Maschinen von diesen im Prinzip vorgegeben und beträgt oft eben mal 70°C und mehr. Bei so hohen Temperaturen wird die maximale Konzentration an lösbaren Inhaltsstoffen durch den Verdunstungsvorgang im Kühlturm bald erreicht und es muss ein Teil des Wassers getauscht werden, damit die Inhaltsstoffe nicht ausfallen. Abhilfe schafft hier eine Kreislauftrennung. Der Anlagenkreislauf und der Kühlturmkreislauf werden voneinander abgetrennt und thermisch über einen Plattenwärmetauscher verbunden. Damit ist es möglich, die beiden Kreisläufe mit unterschiedlichen Temperaturen zu fahren. Dabei wird die Temperatur im Kühlturmkreislauf sinnvollerweise möglichst niedrig gehalten, also beispielsweise eine Vorlauftemperatur von ca. 25°C eingestellt. Die Lösungsfähigkeit für Inhaltsstoffe erhöht sich damit erheblich, die Absalzfrequenz und damit der Wasserverbrauch verringern sich in gleichem Maße. Neben wirtschaftlichen Faktoren sprechen auch technische Aspekte für eine Kreislauftrennung: Aufgrund der Tatsache, dass ein Kühlturmkreislauf ein offener Kreislauf ist, das Wasser also in Kontakt mit der Umwelt kommt, kann es zu Verunreinigungen kommen (z.B. Blütenstaub). Diese bleiben von den Maschinen fern. Beiden Kreisläufen können individuell pflegende oder reinigende Zusätze entsprechend ihren Anforderungen zugegeben werden.

Einkreisanlage
Kühlturmkreislauf und Maschinenkreislauf verwenden das gleiche Wasser.
Somit entspricht die Rücklauftemperatur des Maschinenkreislaufs der Vorlauftemperatur des Kühlturmkreislaufs

Zweikreisanlage
Beide Kreisläufe sind getrennt. Dadurch kann der Kühlturmkreislauf mit einer für ihn sinnvolleren niedrigeren Temperatur betrieben werden. Außerdem kann das Wasser für den Maschinenkreislauf individuell aufbereitet werden. Ein Korrosionsinhibitor schont die empfindlichen Metalloberflächen. Etwaige Verunreinigungen des Kühlturmkreislaufs bleiben dem Maschinenkreislauf fern.

Man unterscheidet zwischen Einkreis- und Zweikreis-Systemen. Bei einem Zweikreis-System gibt es einen Anlagenkreislauf und einen Kältemaschinenkreislauf, welche durch einen gemeinsamen Tank verbunden sind. Ein solches System hat Vorteile:

  • einfache Erweiterbarkeit
  • schnelle Leistungssteigerung im Bedarfsfall durch Anbinden einer weiteren Kältemaschine
  • längere Lebensdauer der Kältemaschine

Erweiterbarkeit
Angeschlossen werden zusätzliche Maschinen an das Einkreis-Kühlsystem. Es kann passieren, dass wegen des Druckabfalls, der durch die zusätzlichen Maschinen bedingt wird, die Pumpe in der Kältemaschine nicht mehr ausreicht. Bei einem Zweikreis-System ist dies kein Problem, da die Produktionsmaschinen durch eigene Pumpen versorgt werden. Ein Austausch durch stärkere Pumpen oder Einbinden zusätzlicher Pumpen ist relativ schnell geschehen.

Schnelle Leistungssteigerung im Bedarfsfall
An sehr heißen Tagen –  man denke an den Sommer 2003 –  kann es vorkommen, dass die Kühlleistung der Kältemaschine(n) nicht ausreicht. Bei einem Zweikreis-System kann einfach eine zusätzliche Kältemaschine in den Kältekreislauf eingebunden werden.

Längere Lebensdauer der Kältemaschine
Häufiges Anlaufen ist Gift für den Verdichter der Kältemaschine. Bei Zweikreis-Systemen kann das Gerät länger laufen und muss sich so weniger oft einschalten. Das schont den Verdichter und erhöht die Lebensdauer der Kältemaschine.