HYBRICOOL Hybrides Rückkühlsystem

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1 Hybrides Rückkühlsystem Massive Senkung des Wasserverbrauchs Erhebliche Senkung des Energieverbrauchs Einsparung von Wartungskosten Geringer Platzbedarf Hybride Verdunstungskühlung

2 Hybrides Rückkühlsystem Ihr Nutzen Der (Typenbezeichnung: SRK) dient der Kühlung eines flüssigen Mediums mittels Umgebungsluft und Wasser. Das hybride Rückkühlsystem von Seven-Air besteht aus einem oder mehreren Wärmetauschern sowie Radial- oder Axialventilatoren mit variabler Drehzahl, eingebaut in ein Seven-Air SKG/SZG-Gehäuse. Das System kann mit horizontalem oder vertikalem Luftstrom durch die Wärmetauscher betrieben werden. Für die Benetzung und Reinigung der Wärmetauscher sorgt ein mobiler Sprühbalken, angetrieben von einem Linearantrieb mit Flachstrahldüsen. Die periodische Reinigung geschieht mit Wasser unter Zudosierung von Reinigungsmittel. Wasserverbrauch Jährliche Stundenzahl mit Temperaturen über t L (Zürich) Kälteproduktion pro Betriebsart 100% 80% 60% 40% 20% 0% Stunden mit Nassbetrieb Temperatur in t L C Energieverbrauch Stunden mit Nassbetrieb Stunden mit Nassbetrieb Andere hybride Rückkühler Freie Kühlung Kältemaschine mit Trockenrückkühlung Kältemaschine mit Nass-Rückkühlung 35 Grundlagen Wasser-, Energieverbrauch Temperaturen Rückkühlmedium: 38/30 C Betrieb: 8760 h/a Wasserverbrauch Verbrauch elektr. Energie Ventilator Kompressor Andere hybride Rückkühler Andere hybride Rückkühler Pumpe für Nassbetrieb Das nicht verdunstete Restwasser und das Reinigungswasser werden in einer Wanne unterhalb des Wärmetauschers und des Düsenwagens aufgefangen und abgeleitet. Es ist kein Sammelbecken mit Wassersumpf und Umwälzpumpe für das Sprühwasser im Einsatz. Dies kommt den neuen Hygiene-Anforderungen Richtlinien SWKI VA bzw. VDI 6022 entgegen. Die Rückkühler werden für Innen- oder Aussenaufstellung gebaut. Erhebliche Senkung des Energieverbrauches Drehzahlregulierte Ventilatoren Höhere Stundenzahl mit freier Kühlung Gleichbleibend hohe Wärmeübertragung Keine Umwälzpumpe erforderlich Massive Senkung des Wasserverbrauches Kühllastabhängige, mobile Benetzung Höhere Stundenzahl im «Trockenbetrieb» Gleichmässige Benetzung der Wärmetauscher-Lamellen Erfüllt sämtliche Hygieneansprüche SWKI VA bzw. VDI6022 Kein Umwälzbetrieb des Sprühwassers Regulierte Besprühung Restwasser wird abgeführt Keine Schwadenbildung Geringer Platzbedarf Effiziente Verdunstungskühlung Optimale Anpassung an örtliche Gegebenheiten Einsparung von Wartungskosten Kein Umlaufwasserbetrieb Periodische, automatische Reinigung der Wärmetauscher Sehr gute Zugänglichkeit Geringe Unterhaltskosten dank hochwertigen Materialien Flexible Systemlösungen Radial- oder Axialventilatoren Horiziontaler oder vertikaler Luftstrom Innen- oder Aussenaufstellung Anschlussfertig mit modernster MSR-Technik ausgerüstet Kleinerer Planungsaufwand, kurze Inbetriebsetzungszeit Nach Montage sofort einsatzbereit Nur ein Ansprechpartner Niedrigste Ausführungskosten

3 Betriebsarten Für Trocken- und Verdunstungskühlung Rückkühlbetrieb Trockenbetrieb mit Medium Im Trockenbetrieb wird das Medium im Wärmetauscher durch die von den Ventilatoren geförderte Umgebungsluft gekühlt. Bei diesem Prozess liegt die Mediumtemperatur immer höher als die zur Verfügung stehende Umgebungslufttemperatur Bis zu einer Aussenlufttemperatur von 15 C werden 100 % der anfallenden Kondensatorwärme im Trockenbetrieb abgeführt. Der Luftvolumenstrom wird lastabhängig geregelt. Nassbetrieb mit Medium Bei steigender Temperatur der Umgebungsluft wird die Oberfläche des Wärmetauschers zusätzlich besprüht. Dies führt zu einer massiven Leistungssteigerung. Die für den Verdunstungsprozess notwendige Wärme wird direkt dem Kühlmedium entzogen. Kühlmediumtemperaturen bis zu 5 K über der Feuchtkugeltemperatur der Umgebungsluft können im Sommerbetrieb dadurch erreicht werden Bei Aussenlufttemperaturen über 15 C werden die Wärmetauscher zusätzlich besprüht. Das Medium wird auf 30 C gekühlt, obwohl die Aussenlufttemperatur bei 32 C liegt. Die versprühte Wassermenge wird lastabhängig geregelt % 60% kj/kg Freie Kühlung «Freecooling» Bei einer erforderlichen Kühlmediumtemperatur von 12/16 C kann die Kältemaschine bereits bei einer Aussenlufttemperatur von 6 C abgeschaltet werden. Das Kühlmedium wird direkt mit der Aussenluft gekühlt Wärmepumpenbetrieb Im Heizbetrieb einer Kälteanlage oder einer Wärmepumpe kann das Kühlmedium direkt mit der Aussenluft erwärmt werden (z.b. von 14 C auf 11 C). Diese Betriebsart kann gefahren werden, wenn die Mediumtemperatur tiefer als die Aussenlufttemperatur liegt

4 Hybrides Rückkühlsystem Mischstation Eine separat aufgestellte Mischstation beinhaltet sämtliche hydraulischen Armaturen für den Verdunstungs- sowie den Reinigungsbetrieb inklusive Reinigungsmittelbehälter und Dosierpumpe. Rückkühler Aus Ein = T M T M M Schaltschrank Der komplett verdrahtete Schaltschrank ist mit Steuer-, Regel- und Sicherheitsorganen und mit Revisionsschalter, Störungs- und Betriebsanzeigen ausgestattet. Die Regulierung beinhaltet alle Funktionen und Feldgeräte zur Steuerung, Regelung und Überwachung aller Betriebsarten des hybriden Rückkühlsystems. T m Mischstation Sprühwasser (Kaltwasser) Liefergrenze 2

5 Referenzobjekt ETH Hönggerberg 1. Etappe: Rückkühler 3 Auszug aus Broschüre «Neues hybrides Kühlturmsystem» Verfasser: Hans Götti, Ing. HTL/SIA, Sektionschef AFB Bern Markus Sägesser, dipl. Ing ETH/SIA, Meier & Wirz AG, Getec, Zürich Emil Rebsamen, Ing. HTL, Zürich Ausschreibung, Offertauswertung und Leistungsnachweis Für das erste der neu zu erstellenden Rückkühlwerke, das man in einer leeren Achse des Rückkühlgebäudes platzierte, wurde eine verantwortliche Firma gesucht, welche die neue Anlage inklusive aller notwendigen Zugangs- und Wartungspodeste erstellt. Um das Knowhow der Anbieter voll ausschöpfen zu können und innovative Vorschläge zu erhalten, wurden in der öffentlichen Submission lediglich die einzuhaltenden Randbedingungen definiert. Da die künftigen Jahreskosten ein wesentliches Vergabekriterium bildeten, gab man dem Anbieter auch die Kosten für die einzelnen Medien wie Elektrizität, Wasser, Wärme usw. an. Aus den eingereichten Offerten konnten insgesamt drei Systemvarianten von hybriden Kühltürmen, mit unterschiedlichen Betriebskosten, miteinander verglichen werden. Dieser Systemvergleich wurde, wie in der nachfolgenden Kostenzusammenstellung aufgezeigt, nach der durch das AFB ausgearbeiteten Wirtschaftlichkeitsberechnung, mit dem Zuschlag für die Umweltkosten, durchgeführt. Es zeigte sich, dass die ausgewählte Lösung trotz der höchsten Investitionskosten die geringsten Jahreskosten verursacht und damit die wirtschaftlichste Variante ist. Leistungsnachweis Der Leistungsnachweis und der Energieverbrauch lagen bei Volllast wie bei den weiteren Kontrollpunkten innerhalb der vertraglich abgemachten Toleranz. Die Leistungs- und die Energieverbrauchsvorgaben wurden trotz höherer Volllastansaugtemperatur gut erreicht. Ebenso lag der Energieverbrauch bei den weiteren vertraglich festgehaltenen Leistungen und Aussentemperaturen innerhalb der Toleranzen. Diese Messergebnisse bestätigen, dass das gewählte System für solch grosse Rückkühlanlagen eine optimale Lösung sowohl in wirtschaftlicher als auch wartungs- und unterhaltstechnischer Hinsicht bietet. Ausserdem wurde damit eine ökologisch interessante Problemlösung gewählt. Rückkühlleistung total 4.0 MW Rückkühlmedium Wasser Glykolanteil 30 % Volumenstrom Rückkühlmedium 350 m 3 /h Temperaturen Rückkühlmedium 40 / 30 C Aussenlufttemperatur 32 C / 40 % r.f. Luftvolumenstrom m 3 /h Anzahl Axialventilatoren 18 Stk. Motorenleistung total 99 kw Kostenart alter Zustand Seven-Air System 2 System 3 Fr. pro Jahr Fr. pro Jahr Fr. pro Jahr Fr. pro Jahr Wartung / Bedienung Energiekosten Total Betriebskosten

6 Sieben gute Gründe für einen Rückkühler von Seven-Air 1. Grosse Wärmetauscheroberfläche Die leicht profilierten und in der Bautiefe durchgehenden Lamellen des Wärmetauschers ermöglichen eine optimale Wärmeübertragung und verhindern Tropfenbildung im Nassbetrieb. Durch die grosse Wärmetauscheroberfläche verdunstet im Nassbetrieb der grösste Teil des versprühten Wassers. Der Trockenbetrieb ist, verglichen mit anderen hybriden Rückkühlern, mit bis zu 11K höheren Aussenlufttemperaturen möglich. Dadurch ergeben sich grosse Wassereinsparungen. Ausserdem kann das System bereits bei höheren Aussenlufttemperaturen auf «Freie Kühlung» umgeschaltet werden. Dies bedeutet erhebliche Einsparungen an Betriebsenergie. 2. Kühllastabhängige Benetzung drehzahlregulierte Ventilatoren Das Verdunstungswasser wird über eine mobile Sprühvorrichtung, kühllastabhängig und abgestimmt auf den Verdunstungsprozess, versprüht. Eine gute Wärmeübertragung und kein Anstieg des luftseitigen Druckverlustes ist gewährleistet. Dies geschieht durch die Steuerung der Sprühdauer und der Sprühsequenz. Im Trockenbetrieb wird der Luftvolumenstrom mittels der Frequenzumformer der Ventilatoren lastabhängig reguliert. Eine optimale Nutzung des versprühten Wassers sowie Einsparungen an elektrischer Energie für die Ventilatoren werden erreicht. Abhängig von der Kostenentwicklung für Wasser und elektrische Energie kann im Teillastbetrieb entweder die Sprühwassermenge oder der Luftvolumenstrom reduziert werden. 3. Wärmetauscher optimale Verdunstung Die Wärmetauscher sind korrosionsgeschützt gegen Einflüsse aus der Umgebungsluft und dem Sprühwasser. Die Oberflächenbeschaffenheit der Lamellen ist auf den Verdunstungsprozess abgestimmt. Eine gute Wasserverteilung (keine Wasserperlen) und somit eine grosse Kontaktfläche mit der Luft bewirkt einen optimalen Verdunstungseffekt und einen maximalen Wärmeübergang bei geringstem Sprühvolumen. 4. Kein Umwälzwasserbetrieb Um bei der Abtrocknung zwischen den Sprühintervallen Mineralienablagerungen auf dem Wärmetauscher zu vermeiden, wird das Seven-Air -System mit behandeltem Wasser betrieben. So ist eine gleichbleibend gute Wärmeübertragung gewährleistet. Das für den Verdunstungsprozess erforderliche Wasser wird mittels Netzwasserdruck direkt über die Sprühdüsen auf die Wärmetauscher-Lamellen aufgesprüht. Ein Umlaufkreislauf ist deshalb nicht erforderlich. Das Restwasser wird direkt in den Ablauf geleitet. Dadurch entfallen Wasserbecken, Wasserniveaumessung, Wasserspeisung, Umlaufpumpe sowie Abschlämmung. Daraus resultieren tiefere Energie- und Wartungskosten. Bei anderen hybriden Rückkühlsystemen mit Umlaufwasser (Zunahme 4

7 des Salzgehaltes = Eindickung) muss auch bei enthärtetem oder mit Chemikalien stabilisiertem Wasser ein Teil abgeschlämmt werden. Dies führt zu einem erhöhten Wasserverbrauch. Ausserdem ist die Algenbildung im Wasserbecken und bei Abtrocknung (Teillastbetrieb) die Mineralienablagerung auf dem Wärmetauscher und an den Armaturen nicht ausgeschlossen. Verschmutzte Wärmetauscher-Lamellen führen zu Leistungsminderung, höheren Betriebs- und Wartungskosten. Zu hohe Konzentration gewisser Mineralien kann auch zu Korrosionsschäden führen. 5. Automatischer Reinigungsbetrieb Schmutzstoffe aus der Luft können zu Ablagerungen auf dem Wärmetauscher führen. Eine Wascheinrichtung zur automatischen, periodischen Reinigung mit Netzwasser und Seifenmittel beseitigt diese Ablagerungen. Dadurch wird eine dauernde optimale Wärmeübertragung und damit die geforderte Kühlleistung ohne Luftvolumenstromerhöhung gewährleistet. Kontroll- und Wartungsarbeiten werden auf ein Minimum reduziert. 6. Seven-Air Gehäuse Das bewährte SZG-Gehäuse, die ausgewählten Komponenten und die verwendeten Materialien machen den Seven- Air zu einer wertbeständigen Investition. Die Gehäuseisolation von 45 mm ergibt gute thermische und Schalldämm-Werte. Grosse Revisionstüren mit Schnellverschlüssen erleichtern den Zugang bei Wartungsarbeiten. Für Inbetriebnahme, Funktionskontrollen und Wartungsarbeiten ist am Rückkühler oder in der Mischstation eine Steckdose für den Anschluss eines Service-Hängetasters montiert. Damit kann die Sprühdüsenfunktion geprüft und die Sprühwagenmechanik eingestellt werden. 7. Sehr gute Schalldämmwerte Normale Anwendung (Standard) Da der Rückkühler vielfach in dichtbesiedelten Gegenden eingesetzt wird, ist den nicht zu verhindernden Schallemissionen eine grosse Beachtung zu schenken. Der Einsatz von Seven-Air Gehäusen mit einer Isolation von 45 mm und die Verwendung von spezifischen geräuscharmen Ventilatoren sorgen für gute Schallemissionswerte. Sind verschiedene Schallemissionswerte gefordert, kann die Ventilatordrehzahl entsprechend begrenzt werden (z.b. Tag/Nacht). Anwendung mit hohen Ansprüchen Bei Aussenaufstellung kann bei Bedarf der Rückkühler mit einer Gebäudehülle (Gehäuse in Gehäuse) eingepackt werden. Eine zusätzliche Reduktion der Ventilatorgeräusche ist mit dem Einsatz von Schalldämpfern möglich. 5

8 Hybrides Rückkühlsystem Anwendungen Bauarten mit Radialventilatoren kommt zum Einsatz, wenn energieoptimierte Lösungen gefragt sind wenn die verfügbaren Platzverhältnisse knapp sind wenn Sanierungen/Ersatz von bestehenden Rückkühlern/ Kühltürmen anstehen wenn die Rückkühltemperatur tiefer liegen soll als die verfügbare Umgebungslufttemperatur wenn individuelle Lösungen ab 50 kw Kühlleistung gefordert sind Schulthess-Klinik, Zürich Rückkühlleistung: 2 x 670 kw Temperatur Rückkühlmedium: 38/30 C Luftvolumenstrom: m 3 /h FIPOI, bâtiment MIE1, Chemin des Anémones, CH-1219 Châtelaine Rückkühlleistung: 640 kw Rückkühlung Kälte Wasser: 32/27 C Luftmenge: m 3 /h Bauarten mit Axialventilatoren Bundeshaus/Parlamentsgebäude Bern Rückkühlleistung: 670 kw Temperatur Rückkühlmedium: 46/38 C Luftvolumenstrom: m 3 /h Sihl-City Multifunktionales Dienstleistungszentrum Rückkühlleistung: 4 x kw Temperatur Rückkühlmedium: 38/32 C Luftvolumenstrom: m 3 /h Televisone TSI, Comano Rückkühlleistung: 4 x 700 kw Temperatur Rückkühlmedium: 35/29 C Luftvolumenstrom: m 3 /h Pilatusmarkt, Kriens Rückkühlleistung: 2 x kw Temperatur Rückkühlmedium: 40/32 C Luftvolumenstrom: m 3 /h 6

9 Notizen

10 Regionalbüros 6000 Luzern 7 Baselstrasse 19 / PF Telefon Fax rb.luzern@seven-air.com 8134 Adliswil Zürichstrasse 34 Telefon Fax rb.zuerich@seven-air.com 3073 Gümligen Worbstrasse 204/PF Telefon Fax rb.bern@seven-air.com 1052 Le Mont-sur-Lausanne En Budron B12 Telefon Fax rb.romandie@seven-air.com 4012 Basel Strassburgerallee 68 / PF Telefon Fax rb.basel@seven-air.com 5600 Lenzburg Bahnhofstrasse 15 Telefon Fax rb.aargau@seven-air.com 9000 St. Gallen Unterstrasse 58 Telefon Fax rb.stgallen@seven-air.com 6913 Carabbia Via Roncaccio Telefon Fax rb.ticino@seven-air.com Hauptsitz Seven-Air Gebr. Meyer AG Baselstrasse 19 / PF CH-6000 Luzern 7 Tel. +41 (0) Fax +41 (0) info@seven-air.com Internet Standort Deutschland Seven-Air Klimageräte GmbH Greutterstrasse 9 D Stuttgart Telefon Telefax info.de@seven-air.com SWISS MADE Profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung und unserem Qualitätsund Managementsystem ISO 9001/ /2014