DE19926665C2 - Hybridkühlanlage - Google Patents

Description

Hybridkühlanlagen (Nass-Trocken-Kühlanlagen) besitzen einen Nasskühlteil und einen Trockenkühlteil. Im Nasskühlteil wird die Wärme eines rückzukühlenden Fluids durch direkten Kontakt an die Kühlluft übertragen. Hierzu wird das Fluid mit einer sich über den horizontalen Quer­ schnitt der Hybridkühlanlage erstreckenden Verteilein­ richtung versprüht und fällt auf darunter befindliche Rieseleinbauten. Das gekühlte Fluid tropft von den Rie­ seleinbauten in ein Sammelbecken, von wo es dem Kühlpro­ zess wieder zugeführt wird. Die Kühlluft strömt dem Nasskühlteil unterhalb der Rieseleinbauten durch in der Wand der Hybridkühlanlage befindliche Öffnungen zu und im Gegenstrom zum Fluid nach oben ab.

Oberhalb des Nasskühlteils ist der Trockenkühlteil ange­ ordnet, bei dem die Wärme des in Wärmeaustauschelementen strömenden Fluids indirekt an die Kühlluft abgegeben wird. Dazu sind die Wärmeaustauschelemente seitlich der Hybridkühlanlage vorgesehen.

Am oberen Ende der Hybridkühlanlage ist ein Ventilator integriert, welcher die teils trockene, teils nasse er­ wärmte Kühlluft aus der Hybridkühlanlage fördert.

In der Hybridbauweise wird das umweltfreundliche trockene Verfahren, das allerdings eine größere Ventilations­ leistung erforderlich macht, mit dem kostengünstigeren Nasskühlverfahren kombiniert. Für einen schwadenfreien Betrieb einer Hybridkühlanlage muss der mit Feuchtigkeit angereicherten erwärmten Kühlluft aus dem Nasskühlteil warme und ungesättigte erwärmte Kühlluft aus dem Trocken­ kühlteil in ausreichend großer Menge beigemischt werden. Eine Hybridkühlanlage arbeitet dann schwadenfrei, wenn im Sättigungsdiagramm die Gerade zwischen dem Zustand der Umgebungsluft und der erwärmten Kühlluft am oberen Kühl­ luftaustritt die Sättigungslinie nicht überschreitet.

Im Winterbetrieb, d. h. bei niedrigen Temperaturen der Um­ gebungsluft, muss der Anteil an nasser erwärmter Kühlluft reduziert werden bzw. der Anteil an trockener erwärmter Kühlluft deutlich zunehmen, um eine Schwadenfreiheit zu gewährleisten.

Um unterschiedlichen klimatischen Umweltbedingungen und wechselnden Temperaturen Rechnung tragen zu können, ist es bekannt, sowohl an den Lufteintrittsöffnungen des Nasskühlteils (DE 27 43 601 A1, DE 27 13 433 A1) als auch im Bereich des Trockenkühlteils Regeleinrichtungen anzu­ ordnen, die meistens aus Jalousien oder Rolltoren beste­ hen.

Zumeist wird die Regelung dieser Jalousien oder Rolltore manuell vorgenommen, indem von einer Warte aus eine dazu beauftragte Person in visueller Abhängigkeit von der Schwadenbildung an der Kühlturmkrone den Kühlluftstrom zum Nasskühlteil und/oder zum Trockenkühlteil regelt. Hiermit ist ein relativ hoher konstruktiver Aufwand ver­ bunden, der naturgemäß über die Standzeit der Hybridkühl­ anlage entsprechende Wartungsarbeiten erforderlich macht. Darüber hinaus müssen sowohl für den Trockenkühlteil als auch für den Nasskühlteil gesonderte Antriebs- und Steue­ rungsanordnungen vorgesehen sein, die dann von der Warte aus betrieben werden. Der technische Aufwand hierfür ist nicht unerheblich.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Hybridkühlanlage zu schaffen, die bei gleichzeitiger Reduzierung des Steuer- und Regelauf­ wands für die Kühlluftzufuhr einen schwadenfreien Betrieb gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Kernpunkt der Erfindung bilden in der Vertikalen verla­ gerbare plattenartige Regelwände, wodurch die Öffnungen des Nasskühlteils und dem Trockenkühlteil kühlluftseitig vorgelagerte Zuströmfenster der Hybridkühlanlage zumin­ dest teilweise verschließbar sind. Durch gemeinsame, sowohl vor die Zuströmfenster des Trockenkühlteils als auch vor die Öffnungen des Nasskühlteils verlagerbare Re­ gelwände entfallen gesonderte Antriebs- und Regelungsan­ ordnungen für die jeweiligen Einlässe. Durch eine einzige plattenartige Regelwand können übereinanderliegende Zu­ strömfenster bzw. Öffnungen in ihrer Größe reduziert und freigegeben werden, wodurch die Abströmsituation der er­ wärmten Kühlluft an der Kühlturmkrone entsprechend der Wetterlage gezielt gesteuert werden kann.

Die Regelwände können entweder automatisch oder manuell z. B. vor die Zuströmfenster des Trockenkühlteils verla­ gert werden, wobei dann die Öffnungen des Nasskühlteils komplett offen sind. Hierdurch befindet sich die Hybrid­ kühlanlage im reinen Nasskühlbetrieb, der insbesondere bei hohen Außentemperaturen zweckmäßig ist (Sommerbetrieb). Werden hingegen die Regelwände vor die Öffnungen des Nasskühlteils verlagert, befindet sich die Hybridkühlanlage im Trockenkühlbetrieb, wie es bei nied­ rigen Außentemperaturen angebracht ist (Winterbetrieb).

In den Jahreszeiten, in denen weder eine ausgesprochen kalte noch eine ausgesprochen trockene warme Witterung herrscht, können die plattenartigen Regelwände in den Hö­ henbereich zwischen den Öffnungen des Nasskühlteils und den Zuströmfenstern des Trockenkühlteils verlagert wer­ den. Die Hybridkühlanlage befindet sich dann im Hybridbe­ trieb.

Vorteilhaft besitzt eine Hybridkühlanlage mehrere paral­ lel geschaltete Regelwände nebeneinander, die je nach Be­ darf und auch unabhängig voneinander gesteuert werden können, um Feinabstimmungen in der Kühlluftzufuhr vorneh­ men zu können. Es können aber auch alle Regelwände, die am Umfang einer im horizontalen Querschnitt mehreckigen, insbesondere rechteckigen Hybridkühlanlage angeordnet sind, unter den Einfluss eines einzigen Antriebs gestellt werden. Hierdurch wird der Antriebs- und Regelaufwand we­ sentlich verringert.

Vorteilhaft sind die Regelwände gleitend oder rollend ge­ führt (Anspruch 2). Gegebenenfalls vom Kühlluftstrom her­ vorgerufene Schwingungen mit der einhergehenden Ge­ räuschentwicklung können dadurch verhindert werden.

Hybridkühlanlagen sind in der Regel turmartige Gebäude, bei denen sowohl die Wärmeaustauschelemente als auch die Berieselungsanlage zum Beispiel für Reinigungs- und War­ tungsarbeiten seitlich zugänglich sein müssen. Daher sind an außenseitigen Stützgerüsten Laufgänge vorgesehen. Die Stützkonstruktion dieser Laufgänge kann vorteilhaft zum Anbringen von Führungen für die Regelwände benutzt wer­ den, so dass auch ein Nachrüsten von bereits im Betrieb befindlichen Hybridkühlanlagen mit vergleichsweise gerin­ gem Aufwand ohne weiteres möglich ist (Anspruch 3).

In vorteilhafter Weiterbildung ist nach Anspruch 4 minde­ stens ein Antrieb für die Regelwände unter den Einfluss einer von der Umgebungstemperatur abhängigen Regel- und Steuereinheit gestellt. Hierdurch kann der Steuerungs- und Regelungsaufwand noch weiter reduziert werden.

Gemäß Anspruch 5 sind an den Innenseiten der Regelwände mit einem Reinigungsfluid beaufschlagbare Spritzdüsen vorgesehen. Mit diesen Spritzdüsen ist es möglich, die Wärmeaustauschelemente des Trockenkühlteils von Zeit zu Zeit zu reinigen. Dies erfolgt vorzugsweise mit Wasser­ hochdruckstrahlen, um Verstopfungen der Wärmeaustausch­ elemente, wie sie insbesondere im Frühjahr z. B. durch Pollenanfall usw. auftreten können, zu beseitigen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenan­ sicht einer Hybridkühlanlage und die

Fig. 2 bis 4 einen vertikalen Querschnitt durch eine Hy­ bridkühlanlage mit seitlichen Regelwänden in einer oberen, mittleren und unteren Position.

Fig. 1 zeigt eine Hybridkühlanlage 1 mit zwei neben­ einander angeordneten, identisch aufgebauten turmartigen Gebäuden 2, die jeweils einen saugend wirksamen Ventila­ tor 3 innerhalb einer kopfseitigen Abströmöffnung 4 auf­ weisen.

Jedes Gebäude 2 ist im horizontalen Querschnitt im we­ sentlichen rechteckig konfiguriert und umfasst einen un­ teren Nasskühlteil 5 und einen oberen Trockenkühlteil 6.

Am Umfang des Nasskühlteils 5 befinden sich Öffnungen 7, durch die Kühlluft gemäß den Pfeilen A von den Ventilato­ ren 3 in die Hybridkühlanlage 1 gesaugt wird. Vertikal oberhalb der Öffnungen 7 sind dem Trockenkühlteil 6 in der gleichen Vertikalebene VE (siehe auch Fig. 2) Zu­ strömfenster 8 vorgelagert, durch die Kühlluft gemäß den Pfeilen B in das Innere der Hybridkühlanlage 1 gesaugt wird.

Hinter den Zuströmfenstern 8 des Trockenkühlteils 6 sind Wärmeaustauschelemente 9 plaziert, durch die das zu küh­ lende Fluid geleitet wird und mittels Konvektion Wärme an die vorbeiströmende Kühlluft B abgibt. Innerhalb der Hy­ bridkühlanlage 1 werden die Kühlluftströme A, B durch­ mischt und treten über die Abströmöffnungen 4 erwärmt als Kühlluftstrom in Richtung des Pfeils C aus der Hybrid­ kühlanlage 1 aus.

Zur Vermeidung von Schwadenbildung der erwärmten Kühl­ luftströme C kann das Mischungsverhältnis der im Nasskühlteil 5 erwärmten und mit Feuchtigkeit angerei­ cherten Kühlluft A und der im Trockenkühlteil 6 erwärmten Kühlluft B gesteuert werden. Hierzu sind vor die Öffnun­ gen 7 des Nasskühlteils 5 sowie die Zuströmfenster 8 des Trockenkühlteils 6 vertikal verschiebliche Regelwände 10 verlagerbar.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind an dem in der Bildebene rechten Gebäude 2 vier Regelwände 10 parallel geschaltet, die vor die Öffnungen 7 und die Zuströmfenster 8 verlagerbar sind. Vorzugsweise befinden sich alle Regelwände 10 in der gleichen Höhe, sodass gleichzeitig entweder die Öffnungen 7 bzw. die Zuström­ fenster 8 freigegeben oder verschlossen werden. Bei dem rechten Gebäude 2 sind die Zuströmfenster 8 verschlossen, wodurch Kühlluft A lediglich durch die Öffnungen 7 in den Nasskühlteil 5 einströmen kann. Dieser Abschnitt der Hy­ bridkühlanlage 1 befindet sich also im reinen Nasskühlbe­ trieb.

Am Beispiel des in der Bildebene der Fig. 1 linken Ge­ bäudes 2 ist dargestellt, welche Grundpositionen die Re­ gelwände 10 einnehmen können. Je nach Stellung der Regel­ wände 10 kann das Mischungsverhältnis der Kühlluftströme A, B variiert werden, um einen schwadenfreien erwärmten Kühlluftstrom C zu gewährleisten.

Die Regelwände 10 werden mit schematisch angedeuteten Zugmitteln 11 über Winden 12 vertikal verlagert. Die Win­ den 12 sind oberhalb der Zuströmfenster 8 auf einem einen Laufgang 13 tragenden Stützgerüst 14 angeordnet. Mit einen nicht näher dargestellten Antrieb können die Regel­ wände 10 über die Winden 12 nach oben gezogen bzw. abge­ senkt werden. Der Antrieb kann hierzu unter den Einfluss einer von der Umgebungstemperatur abhängigen Regel- und Steuereinheit gestellt sein, die ebenfalls nicht näher veranschaulicht ist. Die Regelwände 10 sind gleitend oder rollend in Führungen 15 des Stützgerüsts 14 gehalten.

Fig. 2 zeigt die Hybridkühlanlage 1 in einer Betriebs­ situation, bei welcher sich alle Regelwände 10 vor den Zuströmfenstern 8 des Trockenkühlteils 6 befinden. Kühl­ luft A wird von den Ventilatoren 3 lediglich durch die Öffnungen 7 in das Innere der Hybridkühlanlage 1 gesaugt. Das rückzukühlende Fluid wird über Verteileinrichtungen 16 im Inneren der Gebäude 2 versprüht und fällt auf Rie­ seleinbauten 17 herab. Die Kühlluft A durchströmt die Rieseleinbauten 17 im Gegenstrom zu dem gekühlten Fluid, das schließlich in einem Sammelbecken 18 am Fuße der Ge­ bäude 2 aufgefangen wird. Die erwärmten und mit Feuchtig­ keit angereicherten Kühlluftströme C werden ungemischt über den Trockenkühlteil 6 und die Abströmöffnungen 4 aus der Hybridkühlanlage 1 gefördert.

Fig. 3 veranschaulicht die Hybridkühlanlage 1 im Misch­ betrieb, wobei die Regelwände 10 in der Höhe der Verteil­ einrichtungen 16 und der Rieseleinbauten 17 positioniert sind und sowohl die Öffnungen 7 zum Nasskühlteil 5 als auch die Zuströmfenster 8 zum Trockenkühlteil 6 freige­ ben. Nachdem die erwärmte und mit Feuchtigkeit angerei­ cherte Kühlluft A den Nasskühlteil 5 passiert hat, ver­ mischt sie sich im Trockenkühlteil 6 mit der warmen, je­ doch trockenen Kühlluft B, die zuvor die Wärmeaustausch­ elemente 9 passiert hat. Das Kühlluftgemisch C strömt kopfseitig der Hybridkühlanlage 1 über die Ab­ strömöffnungen 6 ab.

In der in Fig. 4 dargestellten Variante arbeitet die Hy­ bridkühlanlage 1 im Trockenkühlbetrieb, da die Regelwände 10 die Öffnungen 7 des Nasskühlteils 5 verschließen. Nur die Kühlluft B kann über die Wärmeaustauschelemente 9 in den Trockenkühlteil 6 gelangen und wird als angewärmte, jedoch trockene Kühlluft C von den Ventilatoren 3 über die Abströmöffnungen 4 der Umgebung zugeleitet.

Die Regelwände 10 können selbstverständlich beliebige Zwischenpositionen abweichend von den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Grundstellungen einnehmen.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ferner ersichtlich ist, kön­ nen innenseitig der Regelwände 10 in mehreren Höhenberei­ chen Spritzdüsen 19 vorgesehen sein, über die bei Bedarf ein unter Hochdruck stehendes Reinigungsfluid auf die Wärmeaustauschelemente 9 gespritzt werden kann, um diese für einen ungehinderten Kühlluftdurchgang zu säubern.

Bezugszeichenaufstellung

1

Hybridkühlanlage

2

Gebäude

3

Ventilatoren

4

Abströmöffnungen

5

Nasskühlteile

6

Trockenkühlteile

7

Öffnungen von

5

8

Zuströmfenster von

6

9

Wärmeaustauschelemente von

6

10

Regelwände

11

Zugmittel

12

Winden

13

Laufgang

14

Stützgerüst

15

Führungen

16

Verteileinrichtung

17

Rieseleinbauten

18

Sammelbecken

19

Spritzdüsen an

10

A Kühlluft
B Kühlluft
C erwärmte Kühlluft
VE Vertikalebene

Claims (5)

1. Hybridkühlanlage, die in mindestens einem turmartigen Gebäude (2) einen unteren Nasskühlteil (5) aufweist, bei welchem ein rückzukühlendes Fluid in einem direk­ ten Wärmeaustausch mit über in wenigstens einer Wand des Gebäudes (2) vorgesehene Öffnungen (7) ein­ strömender Kühlluft (A) steht, und welche oberhalb des Nasskühlteils (5) einen Trockenkühlteil (6) um­ fasst, dessen von Kühlluft (B) quer beaufschlagten, im Innern ein rückzukühlendes Fluid führenden Wärmeaustauschelemente (9) im Bereich oberhalb der Öffnungen (7) des Nasskühlteils (5) liegen, wobei den Wärmeaustauschelementen (9) mit den Öffnungen (7) in einer Vertikalebene (VE) ausgerichtete Zuströmfenster (8) kühlluftseitig vorgelagert sind, die und die Öff­ nungen (7) durch in der Vertikalen verlagerbare plat­ tenartige Regelwände (10) zumindest teilweise ver­ schließbar sind, und wobei die aus dem Nasskühlteil (5) und dem Trockenkühlteil (6) tretende erwärmte Kühlluft (C) kopfseitig des Gebäudes (2) abströmt.

2. Hybridkühlanlage nach Anspruch 1, bei welcher die Re­ gelwände (10) gleitend oder rollend geführt sind.

3. Hybridkühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher Führungen (15) für die Regelwände (10) an wenigstens einem einen Laufgang (13) tragenden Stützgerüst (14) außenseitig des Gebäudes (2) angebracht sind.

4. Hybridkühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher mindestens ein Antrieb für die Regelwände (10) unter den Einfluss einer von der Umgebungstempe­ ratur abhängigen Regel- und Steuereinheit gestellt ist.

5. Hybridkühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher innenseitig der Regelwände (10) mit einem Reinigungsfluid beaufschlagbare Spritzdüsen (19) vorgesehen sind.