27. Juli 2015 Autor: Rolf Grupp (Bearbeiter)

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cci Forum: Kältemaschinen: Verflüssigerleistung planen

Bisher haben wir stets die Verflüssigerleistung = Verdampferleistung + Verdichterleistung ausgelegt. Bei wassergekühlten Verflüssigern haben wir die Leistung der Umwälzpumpe, nach dem Leistungsdiagramm und der dabei erforderlichen Antriebsleistung gerechnet.

Rechtsvertreter von Herstellern halten mir vor, dass dies falsch sei, denn ich müsste dann die Abstrahlung des Gehäuses des Verdichters an den Technikraum, Einschätzung zwischen 1 und 10% abziehen, auch die Umwälzpumpe würde am Motorgehäuse Wärme zwischen 1 und 10% abstrahlen. Weil wir diese Abstrahlung nicht abgezogen haben seien unsere Berechnungen falsch.

Zumindest die Verdichterarbeit im Kältekreislauf und der Aufwand eine Wassermenge um eine bestimmte Druckdifferenz zu erhöhen, kann meines Wissens nur im Kreislauf frei werden und muss am Rückkühler abgeführt werden. (von einem Verschmutzungszuschlag haben die Beteiligten noch nie etwas gehört).

Antworten der Leser

1.
Die Einschätzung der Wärmeabstrahlung (unter welchen Randbedingungen?) geht an der Planungswirklichkeit vorbei. Tatsächlich erfordert die Planung eine umfassendere Betrachtungsweise des Betriebs einer Kältemaschine mit teilweise wichtigeren Einflussgrößen als die der Größe der Wärmeabstrahlung von Antrieben, z. B.:
Bei der Planung der Leistung bzw. Größe des Verflüssigers sind u. a. auch die voraussichtlich zu erwartende, von der Jahreszeit abhängige Verschmutzung und die Häufigkeit der notwendigen Wartungsarbeiten zur Sicherstellung eines wirtschaftlichen Betriebs des Verflüssigers zu berücksichtigen. Der Betreiber der Kälteanlage sollte die Entscheidung über die Investitions- und Betriebskosten (inkl. Wartung) treffen. Sofern der Betreiber nicht fachkundig ist, muss er beraten werden.

Dr.-Ing. Til Brandi, 05.08.2015

2.
Thema Verdichter: Der Hersteller hat theoretisch recht, und die Strahlungsverluste des Verdichtermotors sind anhand der folgenden Gleichung von der dessen Wirkungsgrad abzuleiten:
.

Dies betrachtet allerdings nur die Strahlungsverluste am Verdichter selbst und nicht die zusätzlichen Wärmeströme, die ggf. zwischen Leitungssystem und kälterer Umgebung entstehen können (z. B. Heißgasleitung im Maschinenraum), außerdem sind die Wärmeverluste am Verdichter zwischen Außen- (die in die Maschinenraumluft gelangen) und Innenverluste (die im Kreislauf bleiben, z. B. Sauggaskühlung des Elektromotors) somit nicht zu unterscheiden.
In der Praxis wird der genaue Wirkungsgrad der Verdichterantriebs sowieso unpräzis angegeben oder ist sogar unbekannt. Daher bringt diese wissenschaftliche Herangehensweise dem Kältefachmann im Endeffekt eigentlich nichts. Wenn man aber die gesamte Leistungsaufnahme des Verdichters (= effektive Förderleistung + alle Verluste aller Art) betrachtet und nach ihr die Verflüssigerleistung auslegt, wie der Leser am Anfang des Schreibens beschreibt, ist die Auslegung zwar überdimensioniert, aber trotzdem in Ordnung: Der Verflüssiger verfügt in dem Fall über mehr Leistung, als was man brauchte, und man setzt daher voraus, dass dessen Abwärmestrom geregelt wird, in dem beschriebenen Fall z. B. durch Änderung der Wassertemperaturen mittels eines Mischventils oder durch Anpassung der Kühlmediumfördermenge an die tatsächliche Verflüssigungslage.
Thema Pumpe: Der Hersteller hat auch hier theoretisch recht, allerdings hat dies nicht direkt mit dem Verflüssiger, sondern eher mit der Bereitstellung des Kühlwassers (z. B. durch einen externen Rückkühler) zu tun, da die Förderarbeit der Pumpe und ggf. ein Anteil ihrer Antriebsverluste (z. B. die Elektromotorabwärme bei Nassläuferpumpen) dem Kühlwasser auch entnommen werden soll, damit das System im thermischen Gleichgewicht bleibt.
Fazit: In beiden Fällen (Verdichter und Pumpe) ist eine genaue Berechnung der Wärmeverluste in der Praxis nicht möglich, und anhand deren Nenndaten ist eine gewisse Überschätzung der Abwärmeleistung nicht zu vermeiden, aufgrund dessen spielt die Mess- und Regeltechnik eine entscheidende Rolle, um die überdimensionierten Abwärmesysteme an den tatsächlichen Abwärmebedarf der Anlage anzupassen.

Marco Funes, Produktmanager Dixell, Cool Italia GmbH, Fellbach, 05.08.2015


3.
Ich kann mich der Gesamtbeurteilung von Herrn Funes (Antwort 3) nur anschließen.
Eine 100%ige Betrachtung aller Einflußfaktoren ist sicher theoretisch betrachtet machbar, geht aber an der Realität vorbei. Der Rechtsvertreter des Herstellers hat also mit Sicherheit einen theoretisch fundierten Einwand vorgebracht, zusätzliche Einflußfaktoren, die uns das reale Leben diktiert wie z. B. Verschmutzung, mangelhafte Wartung, von der Norm abweichende Umgebungsbedingungen, jedoch außer Acht gelassen.
Frank Alicke, 06.08.2015

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