DE2239393C2 - Einrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes, bei der das in einer Wärmeaustauscheranlage, vorzugsweise in Verflüssigern von Kälteanlagen in der Klimatechnik erwärmte, zu kühlende Wasser dem oberen Teil eines Schachtes zugeleitet und in diesem über eine Wasserverteüeinrichtung herabrieselnd in einem Sammelbecken gesammelt wird und mittels eines Ventilators Luft im Gegen- oder Kreuzstrom zu dem herabrieselnden Wasser durch den Kühlturmschacht bewegt wird, wobei zur Verringerung von Nebelbildung in der Umgebung des Rückkühlwerkes kaltes Wasser dem Rückkühlwerk zuführbar ist.

In der DE-OS 19 43 067 sind Verfahren und Einrichtungen als bekannt beschrieben, die mit einer Einspritzung von kaltem Wasser in die Kühlturmabluft arbeiten. Nachteilig ist hierbei, dali das benötigte, sehr kalte Wasser in den meisten Fällen nicht zur Verfügung steht oder daß mäßig kaltes Wasser in sehr großen

ίο Mengen benötigt wird. Eine solche Einspritzung von kaltem Wasser in die Kühlturmabluft kann zwar zu einem geringeren Wassergehalt der Kühlturmfortluft führen. Dies ist jedoch im allgemeinen mit einer Annäherung an einen Sättigungszustand der Fortluft

ι s verbunden, was ebenfalls nachteilig ist

Man hat schon versucht, durch Vorwärmen der vom Kühlturm angesaugten Luft mittels Oberflächen-Wärmeaustauscher oder durch das Zuführen von Fortluft aus Klimaanlagen die Nebelbildung zu vermindern.

Solche Maßnahmen sind im allgemeinen unzulänglich. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, durch einen erhöhten Luftdurchsatz durch den Kühlturm die Nebelbildung in gewissem Umfang zu vermindern. Ein gewisser Effekt tritt bei Kühltürmen mit einem niedrigen Abkühlungsgrad bei hohem Luftverhältnis ein. Dies führt aber zu relativ unwirtschaftlichen Kühltürmen. Die Maßnahme für die Luftaufbereitung und -führung können aufwendig werden. Außerdem ist mitunter eine Vergrößerung der Kühlturm-Bauhöhe nicht zu umgehen. Die Schwierigkeit mit der Luftführung und der Bauhöhe können auch dazu führen, daß das an sich sehr wirksame Verfahren, die Nebelbildung durch Mischen der Fortluft des Kühlturmes mit einer erwärmten Zusatzluftmenge in einer Mischkammer vor dem Austritt in die Umgebungsluft zu vermeiden, nicht angewendet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Konstruktion und der dem Kühlturm eigenen Kennlinie und ohne platzbeanspruchende und die Bauhöhe nennenswert vergrößernde LuftfCbrungen, eine Maßnahme bzw. eine Anordnung zu bringen, bei der für die bei Betrieb des Kühlturmes möglichen Außenzustände eine Nebel- bzw. Schwadenbildung mit Sicherheit auf ein erträgliches Maß zurückgeführt bzw. ganz verhin-

dert wird. Dabei soll während einer Übergangszeit bei mäßig kalten Außentemperaturen der Fortluftzustand von der Sattdampflinie so weit entfernt gehalten werden, daß keine Nebel- und Dunstschwaden- oder Tauwasserbildung im Bereich der Fortluftaustrittsöffnung entstehen kann. Die Erfindung zeichnet sich hierzu dadurch aus, daß das Sammelbecken einen Überlauf zu einem Warmwasserbecken aufweist, dem das aus dem Sammelbecken über eine erste Pumpe und die Wärmeaustauscheranlage geförderte erwärmte Wasser zugeführt und von dem das zu kühlende Wasser zu der Wasserverteileinrichtung des Rückkühlwerkes mittels einer zweiten Pumpe gefördert werden kann, wobei zwischen dem Ausgang der Wärmeaustauschereinrichtung und dem Eingang der ersten Pumpe eine Bypass-Leitung vorgesehen ist, die ein in Abhängigkeit von der Temperatur des in die Wärmeaustauscheranlage eintretenden Kühlwassers mittels eines Temperaturfühlers gesteuertes Regelorgan aufweist, daß weiterhin im Warmwasserbecken ein erster Thermostat vorgesehen ist, durch den bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur die Drehzahl des Ventilators herabsetzbar ist, sowie ein zweiter Thermostat im Warmwasserbecken (5) vorgesehen ist, der auf unterhalb der

Schalttemperatur des ersten Thermostaten liegende Schalttemperaturen einstellbar ist und durch den der Ventilator sowie die zweite Pumpe steuerbar sind, und daß ein weiterer Thermostat sowie ein Hygrostat vorgesehen sind, welche die Temperatur und die relative Feuchtigkeit der Außenluft messen und bei einer bei Unterschreiten einer an dem Thermostaten eingestellten Außenlufttemperatur und bei Überschreiten einer am Hygrostaten eingestellten Außenluftfeuchtigkeit festgestellten Gefahr einer Nebelbildung nur den zweiten Thermostat in Betrieb setzen, während bei Nichtbestehen der Gefahr von Nebelbildung nur der erste Thermostat die Einrichtung schaltet

Durch die Anordnung eines Warmwasserbeckens zum Sammeln des durdi die Wärmeaustauscheranlage sich ergebenden gewärmten Wassers und dadurch, daß von dem Sammelbecken des Rückkühlwerks Wasser zu dem Warmwasserbecken überlaufen kann und von dem Warmwasserbecken die Zuführungsleitung zu der Wasserverteileinrichtung des Rückkühlwerks führt, ergeben "sich zwei getrennte Wasserkreise auf dem Rückführungsweg von der Wärmetauscheranlage. Dabei setzt sich die Vorlauftemperatur zu der '-Yasserverteileinrichtung des Rückkühlwerks aus der Temperatur des von der Wärmetauscheranlage führenden Wassers und des in dem Sammelbecken des Rückkühlwerks befindlichen Wassers niedriger Temperatur zusammen. Die Temperatur in dem wärmeren Becken sinkt ab, so daß das Rückkühlwerk mit kühlerem Wasser beschickt werden kann. Der Fortluftzustand bzw. die Temperatur aus dem Kühlturm sinkt mit der niedrigen Temperatur des zufließenden Kühlwassers ab. Er liegt, da der Kühlturm mit vollem Luftdurchsatz betrieben wird, in einem Bereich, der es erlaubt, den Kühlturm bei niedrigen Außentemperaturen und hohen relativen Luftfeuchtigkeiten zu betreiben, ohne daß eine spürbare Nebelbildung zu befürchten ist. Der Fortluft-Austrittszustand aus dem Kühlturm läßt sich durch die niedrige Temperatur in dem Warmwasserbecken so halten, daß eine Nebelbildung beim Austritt der Fortluft aus dem Rückkühlwirk vermieden wird. Die Bypass-Leitung und die Thermostate erlauben eine geeignete Steuerung sowohl für einen Vollast-Betriebszustand bei hoher als auch bei niedriger Feuchtkugeltemperatur. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist insbesondere günstig in den Fällen, in denen der Betrieb eines Kühlturmes nur an wenigen Stunden während der Übergangs-Jahreszeit zu erwarten ist, d. h. im Teillastbetrieb. Die erfindungsgemäße Maßnahme, den angestrebten Zweck mittels einer Beeinflussung der Wassertemperatur zu erreichen, ist einfach durchzuführen. Eine Aufbereitung der Luft und eine besondere Luftführung sind entbehrlich. Bei Unterschreiten einer vorbestimmten Eintrittstemperatur des Kühlwassers für die Wärmeaustauscheranlage wird ein Teil der aus den Wärmeaustauschern abgeführten warmen Wassermengen der Zulaufkühlwassermenge für die Wärmeaustauscheranlage zugeführt.

Der Soll-Wert für die Kalttemperatur des zweiten Thermostaten kann in Abhängigkeit von der Außentem- μ peratur verändert werden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der u^r> Vorrichtung zum Vermindern der Nebelbildung mittels eines erhöhten Wasserdurchsatzes durch das Rückkühlwerk, im Schema.

Das Rückkühlwerk 1 weist einen Kühlturm-Schacht 2 auf, in dem die Luft im Kreuzstrom zum herabrieselnden Wasser durch den Kühlturm geführt wird. Oberhalb des Kühlturm-Schachtes 2 befindet sich eine Wasserverteileinrichtung 3. Unterhalb des Kühlturm-Schachtes 2 ist ein Sammelbecken 4 vorgesehen, dem ein Warmwasserbecken 5 zugeordnet ist, in das das Wasser des Sammelbeckens 4 bei Erreichen einer bestimmten Höhe überlaufen kann. Von dem Sammelbecken 4 führt eine Leitung 6 über eine erste Pumpe 7 zu einer Wärmeaustauscheranlage 8, die in entsprechender Weise zu kühlen ist. Eine weitere Leitung 9 bringt das warme Wasser zu dem Warmwasserbecken 5. Von dem Warmwasserbecken 5 führt eine Leitung 10 über eine zweite Pumpe 11 und eine Leitung 12 zu der Wasserverteileinrichtung 3 oberhalb des Kühlturm-Schachtes 2.

Hierbei ist noch ein Ventilator 13 zur Bewegung der Fortluft 14 eingeschaltet Eine Bypass-Leitung 15 führt von der das warme Wasser führenden Leitung 9 zu der von dem Sammslbecken 4 zur Pumpe 7 verlaufenden Abführungsleitung 6. Hierbei ist ein i<egelorgan 16, z. B. ein Regelventil oder eine Regelklappe, vorgesehen, das von einem Temperaturfühler 17 über die Steuerleitung 18 gesteuert wird.

Ein erster Thermostat 19 steht über die Steuerleitung 20 mit dem Ventilator 13 in Verbindung. Die beiden Pumpen 7 und 11 können durch die Steuerleitung 21 und 22 in einem gemeinsamen Verhältnis zueinander betrieben werden. Die Kondition der Umgebungsluft wird durch einen weiteren Thermostaten 23 und einen Hygrostaten 24 erfaßt. Eine Steuerleitung 25 führt zu einem gemeinsamen Schalt- und Steuergehäuse 26, mit dem ein zweiter Thermostat 27 über die Steuerleitung 28 in Verbindung sceht.

Das aus dem kalten Sammelbecken 4 angesaugte Wasser wird durch die erste Pumpe 7 über die Wärmeaustauscheranlage 8 in die Druckleitung 9 gefördert und fließt von dort in das Warmwasserbecken 5, zu dem das kalte Wasser des Sammelbeckens 4 überlaufen kann. Für den Fall, daß am Temperaturfühler 17 eine Temperatur gemessen wird, die unter der zulässigen Eintrittstemperatur für die Wärmeaustauscheranlage 8 liegt, öffnet das Regelorgan. 16. Über die Bypass-Leitung 15 strömt ein Teil des erwärmten Wassers auf die Saugseite der ersten Pumpe 7 und hebt die Zulufttemperatur zur Wärmeaustauscheranlage 8 an. Entsprechend weniger Wasser wird in das Warmwasserbecken 5 gefördert Der Kühlturm-Schacht 2 wird jedoch konstant mit einer Wassermenge beaufschlagt, die durch die zweite Pumpe U aus dem Warmwasserbecken 5 über die Saugleitung 10 abgesaugt und über die Druckleitung 12 der Wasserventiltinrichtung 3 des Rückkühlwerkes zugeführt wird.

Je nach Art und gleichzeitigem Betrieb der Wärmeaustauscheranlage 8 muß die zweite Pumpe 11 die gleiche oder eine größere Wassermenge fördern als die erste Pumpe 7. Zweckmäßig ist, während der warmen Jahreszeit den Betrieb der zweiten Pumpe 11 mit dem Betrieb der ers'en Pumpe 7 zu verriegeln und die Kühlwassertemperatur durch das Steuern des gegebenenfalls polumschaltbar ausgeführten Venlilators 13 durch den ersten Thermostaten 19 vorzunehmen.

Während der Übergangs-Jahreszeit, in der die Gefahr der Nebel- bzw. Schwadenbildung besteht, wird bei Unterschreiten ei,nr am weiteren Thermostaten 23 eingestellten Außenlufttemperatur und bei Überschreiten einer am Hverostaten 24 eingestellten Außenluft-

feuchtigkeit sowohl die Verriegelung der Wasserpumpen 7 und 11 wie auch die Polumschaltung des Ventilators 13 aufgehoben. Der Betrieb der zweiten Pumpe 11 und des Ventilators 13 wird nunmehr von dem zweiten Thermostaten 27 gesteuert, der zweckmäßig nur wenig niedriger als der erste Thermostat 19 eingestellt wird. Gegebenenfalls kann anstelle eines einfachen Thermostaten eine Regeleinrichtung mit gleitender Sollwert-Verstellung in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur zum Vermeiden unnötiger Betriebskosten eingesetzt werden.

Da bei Unterschreiten einer bestimmten Kühlwasser-Vorlauftemperatur an dem Temperaturfühler 17 eine gewisse Wassermenge als Bypass-Menge der Pumpe 7 stets wieder zugeführt wird, wird die über das Rückkühlwerk durch die zweite Pumpe 11 geförderte Wassermenge relativ größer. Ein Teil des kalten Wassers aus dem Sammelbecken 4 wird dann über eine Trennwand 29 bzw. den Überlauf in das Warmwasser-

s becken 5 überlaufen und dort eine Mischtemperatur erzeugen, die mehr oder weniger weit unterhalb der Temperatur des aus der Wärmeaustauscheranlage 8 austretenden warmen Kühlwassers liegt. Der Fortluft-Zustand aus dem Kühlturm stellt sich entsprechend der

ίο Temperatur des zufließenden Kühlwassers ein. Er liegt, da der Kühlturm mit vollem Luftdurchsatz betrieben wird, in einem Bereich, der es erlaubt, den Kühlturm bei niedrigen Außentemperaturen und hohen relativen Luftfeuchtigkeiten zu betreiben, ohne daü es zur

i") nennenswerten Nebel- oder Schwadenbildung kommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes, bei der das in einer Wärmeaustauscheranlage, vorzugsweise in Verflüssigern von Kälteanlagen in der Klimatechnik erwärmte, zu kühlende Wasser dem oberen Teil eines Schachtes zugeleitet und in diesem über eine Wasserverteileinrichtung herabrieselnd in einem Sammelbecken gesammelt wird und mittels eines Ventilators Luft im Gegen- oder Kreuzstrom zu dem herabrieselnden Wasser durch den Kühlturm-Schacht bewegt wird, wobei zur Verringerung von Nebelbildung in der Umgebung des Rückkühlwerkes kaltes Wasser dem Rückkühlwerk zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelbecken (4) einen Überlauf zu einem Warmwasserbecken (5) aufweist, dem das aus dem Sammelbecken (4) über eine erste Pumpe (7) und die Wärmeaustauscheranlage (8) geförderte erwärmte Wasser zugeführt und von dem das zu kühlende Wasser zu der Wasserverteüeinrichtung (3) des Rückkühlwerkes (1) mittels einer zweiten Pumpe (11) gefördert werden kann, wobei zwischen dem Ausgang der Wärmeaustauscheranlage (8) und dem Eingang der ersten Pumpe (7) eine Bypass-Leitung (15) vorgesehen ist, die ein in Abhängigkeit von der Temperatur des in die Wärmeaustauscheranlage (8) eintretenden Kühlwassers mittels eines Temperaturfühlers (17) gesteuertes Regelorgan (16) aufweist, daß weiterhin im Warmwasserbecken (5) ein erster Thermostat (19) vorgesehen ist, durch den bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur die Drehzahl des Ventilators (13) herabsetzbar ist, sowie ein zweiter Thermostat (27) im Warmwasserbecken (5) vorgesehen ist, der auf unterhalb der Schalttemperatur des ersten Thermostaten (19) liegende Schalttemperaturen einstellbar ist und durch den der Ventilator (13) sowie die zweite Pumpe (11) steuerbar sind, und daß ein weiterer Thermostat (23) sowie ein Hygrostat (24) vorgesehen sind, welche die Temperatur und die relative Feuchtigkeit der Außenluft messen und bei einer bei Unterschreiten einer an dem Thermostaten (23) eingestellten Außenlufttemperatur und bei Überschreiten einer am Hygrostaten (24) eingestellten Außenluftfeuchtigkeit festgestellten Gefahr einer Nebelbildung nur den zweiten Thermostat (27) in Betrieb setzen, während bei Nichtbestehen der Gefahr von Nebelbildung nur der erste Thermostat (19) die Einrichtung schaltet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Schalttemperatur des zweiten Thermostaten (27) in Abhängigkeit von der Außentemperatur veränderbar ist.