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
Querschnitt der Hybridkühlanlage erstreckenden
Verteileinrichtung versprüht und fällt auf darunter befindliche
Rieseleinbauten. Das gekühlte Fluid tropft von den
Rieseleinbauten in ein Sammelbecken, von wo es dem
Kühlprozess 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
angeordnet, 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
erwärmte Kühlluft aus der Hybridkühlanlage fördert.
In der Hybridbauweise wird das umweltfreundliche trockene
Verfahren, das allerdings eine größere
Ventilationsleistung 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
Trockenkühlteil 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
Kühlluftaustritt die Sättigungslinie nicht überschreitet.
Im Winterbetrieb, d. h. bei niedrigen Temperaturen der
Umgebungsluft, 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
anzuordnen, die meistens aus Jalousien oder Rolltoren
bestehen.
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
verbunden, der naturgemäß über die Standzeit der
Hybridkühlanlage entsprechende Wartungsarbeiten erforderlich macht.
Darüber hinaus müssen sowohl für den Trockenkühlteil als
auch für den Nasskühlteil gesonderte Antriebs- und
Steuerungsanordnungen 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
Regelaufwands 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
verlagerbare plattenartige Regelwände, wodurch die Öffnungen
des Nasskühlteils und dem Trockenkühlteil kühlluftseitig
vorgelagerte Zuströmfenster der Hybridkühlanlage
zumindest teilweise verschließbar sind. Durch gemeinsame,
sowohl vor die Zuströmfenster des Trockenkühlteils als
auch vor die Öffnungen des Nasskühlteils verlagerbare
Regelwände entfallen gesonderte Antriebs- und
Regelungsanordnungen für die jeweiligen Einlässe. Durch eine einzige
plattenartige Regelwand können übereinanderliegende
Zuströmfenster bzw. Öffnungen in ihrer Größe reduziert und
freigegeben werden, wodurch die Abströmsituation der
erwärmten 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
verlagert werden, wobei dann die Öffnungen des Nasskühlteils
komplett offen sind. Hierdurch befindet sich die
Hybridkühlanlage 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
niedrigen 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
Höhenbereich zwischen den Öffnungen des Nasskühlteils und
den Zuströmfenstern des Trockenkühlteils verlagert
werden. Die Hybridkühlanlage befindet sich dann im
Hybridbetrieb.
Vorteilhaft besitzt eine Hybridkühlanlage mehrere
parallel geschaltete Regelwände nebeneinander, die je nach
Bedarf und auch unabhängig voneinander gesteuert werden
können, um Feinabstimmungen in der Kühlluftzufuhr
vornehmen 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
wesentlich verringert.
Vorteilhaft sind die Regelwände gleitend oder rollend
geführt (Anspruch 2). Gegebenenfalls vom Kühlluftstrom
hervorgerufene Schwingungen mit der einhergehenden
Geräuschentwicklung 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
Wartungsarbeiten 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
werden, so dass auch ein Nachrüsten von bereits im Betrieb
befindlichen Hybridkühlanlagen mit vergleichsweise
geringem Aufwand ohne weiteres möglich ist (Anspruch 3).
In vorteilhafter Weiterbildung ist nach Anspruch 4
mindestens 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
Wasserhochdruckstrahlen, um Verstopfungen der
Wärmeaustauschelemente, wie sie insbesondere im Frühjahr z. B. durch
Pollenanfall usw. auftreten können, zu beseitigen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine
Seitenansicht einer Hybridkühlanlage und die
Fig. 2 bis 4 einen vertikalen Querschnitt durch eine
Hybridkühlanlage mit seitlichen Regelwänden in
einer oberen, mittleren und unteren Position.
Fig. 1 zeigt eine Hybridkühlanlage 1 mit zwei
nebeneinander angeordneten, identisch aufgebauten turmartigen
Gebäuden 2, die jeweils einen saugend wirksamen
Ventilator 3 innerhalb einer kopfseitigen Abströmöffnung 4
aufweisen.
Jedes Gebäude 2 ist im horizontalen Querschnitt im
wesentlichen rechteckig konfiguriert und umfasst einen
unteren 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
Ventilatoren 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)
Zuströmfenster 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
kühlende Fluid geleitet wird und mittels Konvektion Wärme an
die vorbeiströmende Kühlluft B abgibt. Innerhalb der
Hybridkühlanlage 1 werden die Kühlluftströme A, B
durchmischt und treten über die Abströmöffnungen 4 erwärmt als
Kühlluftstrom in Richtung des Pfeils C aus der
Hybridkühlanlage 1 aus.
Zur Vermeidung von Schwadenbildung der erwärmten
Kühlluftströme C kann das Mischungsverhältnis der im
Nasskühlteil 5 erwärmten und mit Feuchtigkeit
angereicherten Kühlluft A und der im Trockenkühlteil 6 erwärmten
Kühlluft B gesteuert werden. Hierzu sind vor die
Öffnungen 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
Zuströmfenster 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
Hybridkühlanlage 1 befindet sich also im reinen
Nasskühlbetrieb.
Am Beispiel des in der Bildebene der Fig. 1 linken
Gebäudes 2 ist dargestellt, welche Grundpositionen die
Regelwände 10 einnehmen können. Je nach Stellung der
Regelwände 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
Winden 12 sind oberhalb der Zuströmfenster 8 auf einem einen
Laufgang 13 tragenden Stützgerüst 14 angeordnet. Mit
einen nicht näher dargestellten Antrieb können die
Regelwände 10 über die Winden 12 nach oben gezogen bzw.
abgesenkt 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
Betriebssituation, bei welcher sich alle Regelwände 10 vor den
Zuströmfenstern 8 des Trockenkühlteils 6 befinden.
Kühlluft 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
Rieseleinbauten 17 herab. Die Kühlluft A durchströmt die
Rieseleinbauten 17 im Gegenstrom zu dem gekühlten Fluid,
das schließlich in einem Sammelbecken 18 am Fuße der
Gebäude 2 aufgefangen wird. Die erwärmten und mit
Feuchtigkeit 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
Mischbetrieb, wobei die Regelwände 10 in der Höhe der
Verteileinrichtungen 16 und der Rieseleinbauten 17 positioniert
sind und sowohl die Öffnungen 7 zum Nasskühlteil 5 als
auch die Zuströmfenster 8 zum Trockenkühlteil 6
freigeben. Nachdem die erwärmte und mit Feuchtigkeit
angereicherte Kühlluft A den Nasskühlteil 5 passiert hat,
vermischt sie sich im Trockenkühlteil 6 mit der warmen,
jedoch trockenen Kühlluft B, die zuvor die
Wärmeaustauschelemente 9 passiert hat. Das Kühlluftgemisch C strömt
kopfseitig der Hybridkühlanlage 1 über die
Abströmöffnungen 6 ab.
In der in Fig. 4 dargestellten Variante arbeitet die
Hybridkühlanlage 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,
können innenseitig der Regelwände 10 in mehreren
Höhenbereichen 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
