{"id":338,"date":"2016-02-01T11:33:52","date_gmt":"2016-02-01T10:33:52","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/?p=338"},"modified":"2020-08-28T09:40:32","modified_gmt":"2020-08-28T07:40:32","slug":"6-4-kuehlanlagen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/6-4-kuehlanlagen\/","title":{"rendered":"6.4 K\u00fchlanlagen"},"content":{"rendered":"<h2 class=\"Title-1_sub\"><span class=\"Title_Number\">6.4.1<\/span> Kaltwasseranlage<\/h2>\n<p class=\"Bodytext\">In der Klimatechnik und der Industrie werden f\u00fcr gr\u00f6ssere K\u00fchlleistungen haupts\u00e4chlich Kaltwasseranlagen eingesetzt. Eine Kaltwasseranlage besteht aus (Bild 6.12):<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">dem <a id=\"_idIndexMarker033\"><\/a>Kaltwassersatz (water chiller), um das Anlagewasser (oder Sole) abzuk\u00fchlen,<\/li>\n<li class=\"Item\">dem R\u00fcckk\u00fchlwerk (W\u00e4rmesenke), um die nicht nutzbare Abw\u00e4rme an die Umgebungsluft abzugeben,<\/li>\n<li class=\"Item\">die K\u00e4lteabgabe (W\u00e4rmequelle), z.B. Luftk\u00fchler, K\u00fchldecken oder Tabs.<\/li>\n<\/ul>\n<p class=\"Bodytext\">Verbunden sind diese drei Hauptbestandteile durch zwei hydraulische Kreise oder Netze:<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">den K\u00fchlwasserkreis und<\/li>\n<li class=\"Item\">das Kaltwassernetz (oder Solenetz).<\/li>\n<\/ul>\n<p class=\"Bodytext\">Der Kaltwassersatz ist eine Baueinheit haupts\u00e4chlich aus Verdampfer, Kompressor und Kondensator (Kapitel 2.4). Der Verdampfer erzeugt Kaltwasser mit einer Vorlauftemperatur von 5 bis 18 \u00b0C (Sole auch &lt; 0 \u00b0C). Die R\u00fccklauftemperatur ist 4 bis 8 K h\u00f6her. Aus Effizienzgr\u00fcnden sollte eine Vorlauftemperatur von mindestens 16 \u00b0C angestrebt werden. Die Vorteile, indirekt durch Kaltwasser zu k\u00fchlen, sind:<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">von der W\u00e4rmequelle getrennte Aufstellung des Kaltwassersatzes,<\/li>\n<li class=\"Item\">es muss bei der Montage nicht in den K\u00e4ltemittelkreislauf eingegriffen werden,<\/li>\n<li class=\"Item\">kleine K\u00e4ltemittelmenge,<\/li>\n<li class=\"Item\">Hydraulik wie bei Heizungsanlagen.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"_idGenObjectAttribute-1 alignnone\" src=\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_06_NEU-web-resources\/image\/M_1_006_012.png\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p class=\"Figure_Caption\" lang=\"fr-FR\">Bild 6.12 Schema einer Kaltwasseranlage<\/p>\n<h2 class=\"Title-1\"><span class=\"Title_Number\">6.4.2<\/span> K\u00e4ltespeicher<\/h2>\n<p class=\"Bodytext\">Aus analogen Gr\u00fcnden wie bei der W\u00e4rmeerzeugung werden bei der K\u00e4lteerzeugung Speicher eingesetzt.<\/p>\n<p class=\"Title-2_sub\"><a id=\"_idIndexMarker034\"><\/a><span class=\"Title_Number\">Kaltwasserspeicher<\/span><\/p>\n<p class=\"Bodytext\">k\u00f6nnen als Pufferspeicher im Kaltwassernetz eingesetzt werden, um kurzfristig (0,2 bis 2 Stunden) die Energie zu speichern. Sie dienen dazu, minimale Laufzeiten der K\u00e4ltemaschine zu erreichen. F\u00fcr Kaltwasserspeicher sind \u00e4hnliche \u00dcberlegungen wie bei W\u00e4rmespeichern hinsichtlich der hydraulischen Schaltungen und der Regelung anzustellen.<\/p>\n<p class=\"Title-2\"><a id=\"_idIndexMarker035\"><\/a><span class=\"Title_Number\">Eisspeicher<\/span><\/p>\n<p class=\"Bodytext\">nutzen die Schmelzw\u00e4rme von Wasser und speichern deshalb viel mehr Energie pro Volumeneinheit als Kaltwasserspeicher. Die Einbindung in das hydraulische Netz und die Regelung ist zwar schwieriger. Trotzdem werden Eisspeicher aus folgenden Gr\u00fcnden oft eingesetzt:<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">geringere Investition dank kleinerer K\u00e4lteerzeugung,<\/li>\n<li class=\"Item\">Reduktion der elektrischen Spitzenleistung,<\/li>\n<li class=\"Item\">Ausnutzung g\u00fcnstiger Stromtarife,<\/li>\n<li class=\"Item\">\u00dcberbr\u00fcckung von Anlageausf\u00e4llen.<\/li>\n<\/ul>\n<p class=\"Bodytext\">Es gibt verschiedene Eisspeichersysteme. Im Folgenden wird der Eisspeicher mit W\u00e4rme\u00fcbertragerrohren besprochen, die von Sole durchstr\u00f6mt werden (Bild 6.13). Die Kunststoffrohre befinden sich in einem mit Wasser gef\u00fcllten Kunststoffbeh\u00e4lter. Das Umlenkventil (VU) wird nur im Ladebetrieb auf Umlenkung gestellt, sonst auf Durchgang. Oft erfolgt die K\u00e4lteabgabe an den Nutzer \u00fcber ein Kaltwassernetz, was einen Sole-Wasser-W\u00e4rme\u00fcbertrager bedingt. Der Eisspeicher wird wie folgt bewirtschaftet:<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\"><span class=\"Italic\">Ladebetrieb:<\/span> Nachts besteht kein K\u00fchlleistungsbedarf. Das Regelventil (VR) regelt auf eine Temperatur <span class=\"Italic\">\u03b8<\/span><span class=\"Subscript _idGenCharOverride-1\">TC<\/span> von \u20131 \u00b0C. Die Sole mit einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt l\u00e4sst das Wasser gefrieren. Mit einer geschickten Konstruktion werden Besch\u00e4digungen am Speichersystem vermieden (System Calmac).<\/li>\n<li class=\"Item\"><span class=\"Italic\">Beipassbetrieb:<\/span> Der K\u00fchlleistungsbedarf wird ganztags vom Kaltwassersatz gedeckt. Das Regelventil (VR) steht so, dass der gesamte Solevolumenstrom den Eisspeicher umgeht.<\/li>\n<li class=\"Item\"><span class=\"Italic\">Entladebetrieb:<\/span> Der K\u00fchlleistungsbedarf \u00fcbersteigt die K\u00e4lteleistung des Kaltwassersatzes. Das Regelventil (VR) regelt <span class=\"Italic\">\u03b8<\/span><span class=\"Subscript _idGenCharOverride-1\">TC<\/span> auf eine Mischtemperatur von beispielsweise 10 \u00b0C, sodass die Leistungsbez\u00fcge aus dem Kaltwassersatz und dem Eisspeicher eine \u00e4hn\u00adliche Gr\u00f6ssenordnung aufweisen.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"_idGenObjectAttribute-1 alignnone\" src=\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_06_NEU-web-resources\/image\/M_1_006_013.png\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p class=\"Figure_Caption\" lang=\"fr-FR\">Bild 6.13 Beispiel einer Eisspeicheranlage<\/p>\n<p class=\"Bodytext ParaOverride-13\">Der Nachteil der Eisspeicherssysteme ist die f\u00fcr die Speicherladung ben\u00f6tigte tiefe Verdampfungstemperatur, welche eine vergleichsweise schlechte Arbeitszahl nach sich zieht. Es ist deshalb zu \u00fcberlegen, ob die Spitzenleistung durch andere Massnahmen reduziert werden kann.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"_idGenObjectAttribute-1 alignnone\" src=\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_06_NEU-web-resources\/image\/M_1_006_014.png\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p class=\"Figure_Caption ParaOverride-2\" lang=\"fr-FR\">Bild 6.14 Prinzipien von R\u00fcckk\u00fchlwerken<\/p>\n<h2 class=\"Title-1 ParaOverride-2\"><span class=\"Title_Number\">6.4.3<\/span> R\u00fcckk\u00fchlung<a id=\"_idIndexMarker036\"><\/a><\/h2>\n<p class=\"Bodytext\">Bei Kaltwassers\u00e4tzen und oft auch bei freier K\u00fchlung muss die Abw\u00e4rme einer K\u00fchlstelle an die Umgebungsluft abgegeben werden. K\u00fchlstellen sind z.B. Kondensatoren oder Bauteilkerne. Nach einer allf\u00e4lligen Abw\u00e4rmenutzung wird das K\u00fchlwasser in einem R\u00fcckk\u00fchlwerk rezykliert:<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">Der <span class=\"Italic\">Trockenk\u00fchler<\/span> ist ein Rohrb\u00fcndelw\u00e4rme\u00fcbertrager Wasser\u2013Luft (Bild 6.14 oben, jedoch ohne den gestrichelten Sekund\u00e4rkreislauf). Im Idealfall kann das Wasser bis zur Lufttemperatur abgek\u00fchlt werden.<\/li>\n<li class=\"Item\">Beim <span class=\"Italic\">geschlossenen Nassk\u00fchler<\/span> wird das Rohrb\u00fcndel auf der Luftseite zus\u00e4tzlich mit Verdunstungswasser bespr\u00fcht. Durch die Verdunstung kann das Prozesswasser theoretisch bis zur <span class=\"Italic\">Feuchtkugeltemperatur<\/span><a id=\"_idIndexMarker037\"><\/a> (Anhang 11.6) abgek\u00fchlt werden. Diese ist tiefer als die Lufttemperatur. Dieser K\u00fchler ist f\u00fcr gr\u00f6ssere Leistungen geeignet.<\/li>\n<li class=\"Item\">Der <a id=\"_idIndexMarker038\"><\/a><span class=\"Italic\">Hybridk\u00fchler<\/span> ist ein geschlossener Nassk\u00fchler, der sowohl nass als auch trocken betrieben wird. Die Betriebswahl erfolgt entsprechend der ben\u00f6tigten Leistung. Der Hybridk\u00fchler erm\u00f6glicht einen geringen Verbrauch an aufbereitetem Verdunstungswasser.<\/li>\n<li class=\"Item\">Der <span class=\"Italic\">offene Nassk\u00fchler<\/span> bringt das K\u00fchlwasser ohne Zwischenschaltung eines W\u00e4rme\u00fcbertragers direkt in Kontakt mit der Luft. Das Prozesswasser rieselt \u00fcber F\u00fcllk\u00f6rper, dabei verdunstet ein geringer Teil davon. Auch hier kann das Wasser im Idealfall bis zur Feuchtkugeltemperatur abgek\u00fchlt werden. Diese R\u00fcckk\u00fchlwerke sind besonders leistungsf\u00e4hig. Nachteilig sind die Verunreinigung des K\u00fchlwassers, die Dampfschwaden in der k\u00fchlen Jahreszeit und die aufwendigere Wartung.<\/li>\n<\/ul>\n<p class=\"Bodytext\"><span class=\"Italic\">Abw\u00e4rmenutzung<\/span><a id=\"_idIndexMarker039\"><\/a><span class=\"Italic\">:<\/span> Das erw\u00e4rmte K\u00fchlwasser am Austritt aus dem Kondensator soll nach M\u00f6glichkeit noch genutzt werden, etwa f\u00fcr eine Warmwasservorw\u00e4rmung oder eine Bel\u00fcftung von kalten Untergeschossen. Da oft nicht der ganze K\u00fchlwasserstrom \u00fcber eine solche Zusatzeinrichtung geleitet werden kann, wird nur ein zuschaltbarer Teilstrom abgezweigt.<\/p>\n<h2 class=\"Title-1\"><span class=\"Title_Number\">6.4.4<\/span> Gekoppelte K\u00fchl- und Heizanlage<\/h2>\n<p class=\"Title-2\"><span class=\"Title_Number\">Prinzip der <\/span><a id=\"_idIndexMarker040\"><\/a><span class=\"Title_Number\">K\u00e4lte-W\u00e4rme-Maschine<\/span><\/p>\n<p class=\"Bodytext\">Bei vielen Nutzungen besteht sowohl K\u00e4lte- als auch W\u00e4rmebedarf. Anstelle getrennter W\u00e4rme- und K\u00e4lteerzeugungen werden die beiden Funktionen mit grossem energetischem Vorteil mittels einer K\u00e4ltemaschine bzw. W\u00e4rmepumpe zusammengelegt. Die K\u00e4ltenutzungen dienen soweit m\u00f6glich als W\u00e4rmequellen der Anlage, die W\u00e4rmenutzungen soweit m\u00f6glich als W\u00e4rmesenken. Eine Ungleichzeitigkeit von W\u00e4rme- und K\u00e4ltebedarf im Rahmen eines Tages wird mit Wasserw\u00e4rmespeichern \u00fcberbr\u00fcckt, eine saisonale Ungleichzeitigkeit mit Erdw\u00e4rmesonden. Bei grossem W\u00e4rmebedarf wird W\u00e4rme aus der Sonde bezogen, bei grossem K\u00e4ltebedarf wird W\u00e4rme an die Sonde abgegeben (Bild 6.15).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"_idGenObjectAttribute-1 alignnone\" src=\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_06_NEU-web-resources\/image\/Bild-6_15.png\" alt=\"\" \/><\/p>\n<p class=\"Figure_Caption ParaOverride-14\" lang=\"fr-FR\">Bild 6.15 W\u00e4rmefl\u00fcsse der K\u00e4lte-W\u00e4rme-Maschine<\/p>\n<p class=\"Title-2\"><span class=\"Title_Number\">Leistung und Gesamtleistungszahl<\/span><\/p>\n<p class=\"Bodytext\">In Restaurants, B\u00e4ckereien, Metzgereien, Verkaufslokalen besteht ein Leistungsbedarf f\u00fcr alle vier Nutzungen. Die Leistungsbedarfe der verschiedenen Nutzungen h\u00e4ngen stark von der Aussentemperatur ab (Bild 6.16).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"_idGenObjectAttribute-1 alignnone\" src=\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_06_NEU-web-resources\/image\/M_1_006_015.png\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"487\" \/><\/p>\n<p class=\"Figure_Caption ParaOverride-15\" lang=\"fr-FR\">Bild 6.16 K\u00fchlleistungs- und W\u00e4rmeleistungsbedarf (24 h-Mittelwerte) am Beispiel einer Autobahnrastst\u00e4tte, a: Heizleistungsbedarf vorhanden, b: weder Heiz- noch Klimak\u00e4lteleistungsbedarf, c: Klimak\u00e4lteleistungsbedarf vorhanden [BFE6]<\/p>\n<p class=\"Bodytext\">Die Gesamtleistungszahl (gesamte Nutzleistung\/elektrische Leistung) der K\u00e4lte-W\u00e4rme-Maschine ist abh\u00e4ngig vom Betriebszustand. Sie bewegt sich zwischen folgenden Eckwerten (vereinfachtes Beispiel):<\/p>\n<ul>\n<li class=\"Item\">reine K\u00e4ltenutzung, <em style=\"font-size: 20px;\">\u03b5<\/em><sub style=\"font-size: 12px;\">KM<\/sub> = 2,<\/li>\n<li class=\"Item\">reine W\u00e4rmenutzung, <em style=\"font-size: 20px;\">\u03b5<\/em><sub style=\"font-size: 12px;\">WP<\/sub> = 3,<\/li>\n<li class=\"Item\">optimale gekoppelte Nutzung, <em style=\"font-size: 20px;\">\u03b5<\/em><sub style=\"font-size: 12px;\">KWM<\/sub> = <em style=\"font-size: 20px;\">\u03b5<\/em><sub style=\"font-size: 12px;\">KM<\/sub> + <em style=\"font-size: 20px;\">\u03b5<\/em><sub style=\"font-size: 12px;\">WP<\/sub> = 5.<\/li>\n<\/ul>\n<p class=\"Bodytext\">Das Optimum wird erreicht, wenn der Heizleistungsbedarf gerade um die elektrische Leistung h\u00f6her ist als der K\u00fchlleistungsbedarf, d.h., wenn das Verh\u00e4ltnis Heiz- zur K\u00fchlleistung 1,5 betr\u00e4gt.<\/p>\n<p class=\"Title-2\"><span class=\"Title_Number\">Direkt- und Indirektsysteme<\/span><\/p>\n<p class=\"Bodytext\">Mit Direktverdampfer bzw. Direktkondensator ausger\u00fcstete Anlagen, wie diejenige nach Bild 6.16, sind besonders energieeffizient. Sie sind aber anspruchsvoll in der Planung. Nachteilig ist der grosse K\u00e4ltemittelbedarf (lange Leitungen zu den Peripherieger\u00e4ten), sodass Direktsysteme nur f\u00fcr kleinere Leistungen zul\u00e4ssig sind.<\/p>\n<p class=\"Bodytext\">Bei Indirektsystemen bedienen Zwischenkreisl\u00e4ufe die Peripherieger\u00e4te. Wegen des modulareren Aufbaus k\u00f6nnen Seriemaschinen eingesetzt werden, sodass die Planung einfacher ist. Eine Klimak\u00e4lte-W\u00e4rme-Anlage mit Indirektsystem wird in [BFE1] detailliert beschrieben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>6.4.1 Kaltwasseranlage In der Klimatechnik und der Industrie werden f\u00fcr gr\u00f6ssere K\u00fchlleistungen haupts\u00e4chlich Kaltwasseranlagen eingesetzt. 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