Flächenoptimierter Gehäusebau
Flüssigkeitskühler mit hoher Leistungsanforderung auf minimaler Aufstellfläche
Eines der führenden Unternehmen im Bereich Sonderbau von Kälteanlagen, die Firma L&R Kältetechnik, hat den Gehäusebauer WiBra vor eine interessante und anspruchsvolle Aufgabe gestellt. Beauftragt wurde die Konstruktion und Fertigung eines robusten, stabilen Gehäuses, inklusive Verflüssiger und EC-Ventilatoren, für einen zweikreisigen Flüssigkeitskühler. Dieser soll in der Kunststoffindustrie zur Maschinen-/Werkzeugkühlung eingesetzt werden. Da die Anlage nach Fertigstellung in Küstennähe am Mittelmeer platziert werden soll, wurde ein wetterschutztaugliches Gehäuse mit minimaler Aufstellfläche für den Außenbereich beauftragt.
Die Besonderheit des Projektes lag darin, die hohe Verflüssiger-Leistung bei hoher Außentemperatur auf einer sehr geringen Aufstellfläche zu platzieren: 2x 325 kW Verflüssiger-Leistung bei + 40 °C Außentemperatur sollen auf einer Aufstellfläche von max. 5,5 m Länge und 2,4 m Breite ermöglicht werden. Zusätzlich ist die Höhe des Gerätes durch den bevorstehenden Transport begrenzt.
Konzeption des Gehäuseaufbaus
Bedingt durch Witterungs-, starke UV-, und Seelufteinflüsse war es besonders wichtig ein Augenmerk auf die Materialauswahl des Verflüssigers zu richten, um trotz der Wetterbedingungen eine gewisse Effizienz und Langlebigkeit zu erreichen. Neben der Standardausstattung des Grundrahmens aus verzinktem Stahl und pulverbeschichteten Blechen wurden die Lamellen der Wärmetauscher aus einer speziellen Aluminium-Magnesium-Legierung hergestellt, um die Salz- und Säurebeständigkeit zu erhöhen. Den Farbton des Gehäuses konnte der Anlagenbauer frei wählen: Im beschriebenen Projekt wurde der RAL-Ton 7035 glänzend gewünscht.
Aufgrund der benötigten Geräte-Gesamthöhe von 3,5 m hat WiBra (www.wibra.net) eine horizontale Teilung des Gerätes empfohlen: Technikgehäuse unten, Verflüssiger- und Ventilatoren-Einheit oben. Diese Bauweise hat den Vorteil der Montagefreundlichkeit und kann per Standard-Lkw-Transport an den Aufstellort gebracht werden.
Die Technikeinheit
Das Technikgehäuse ist nach oben hin offen. Dadurch wird dem Kunden bei der Erstmontage die Einbringung der schweren Hauptkomponenten erleichtert, wie z.B. Schraubenkompressoren, Rohrbündelverdampfern sowie Sammlern. Ein stabiler selbsttragender Grundrahmen aus geschweißtem und verzinktem UNP-Profil trägt die gesamte Last. Alle Grundrahmen aus UNP-Profilen werden bei WiBra im Zink-Bad gegen Korrosion beschichtet.
Um die Aufnahme der Hauptkomponenten und der Schaltschränke platztechnisch sicherzustellen, wurde die Grundrahmenkonstruktion in enger Abstimmung mit dem Kunden in 3-D geplant und entsprechend umgesetzt. Die Schaltschränke stehen außen, stirnseitig auf dem Grundrahmen unter einer großzügigen Überdachung. Der Zugang zu den Bauteilen ist mittels großzügiger Türen möglich. Um den Zugang für Service und Montagezwecke zusätzlich zu verdoppeln, können die Mittelstreben zwischen den Türen durch Lösen von Schrauben demontiert werden. Standardgemäß verfügen alle Türen über einen Türfeststeller, zwei Vorreiberverschlüsse, einen Griff und Scharniere. Die Türfeststeller sichern die Türen bei größeren Windlasten.
Rohr-, Kabeldurchführungen sowie Zuluft- und Abluftöffnungen wurden ebenfalls in der Detailplanung mit dem Projektabwickler und der Konstruktion der Firma L&R Kältetechnik im Vorfeld geplant, festgelegt und per Lasertechnologie ausgeschnitten. Der Boden wurde mit einer 3 mm verzinkten Blechplatte abgedeckt.
Die Verflüssigereinheit
Die Verflüssigereinheit besteht aus zwei vertikal stehenden Verflüssiger-Wärme-Übertragern und acht EC-Ventilatoren. Die EC-Technologie gehört bei WiBra mittlerweile seit vielen Jahren zum Standard. Verbaute EC-Ventilatoren der Baureihe „ZAplus“ von Ziehl Abegg mit optimierter Volldüse, Nachleitrad, Motoraufhängung und Kurzdiffusor sorgen für eine ausreichende Luftumwälzung. Jeder Ventilator fördert ca. 20.000 m³/h Luftvolumen bei 190 Pa Druckverlust. Nenndaten der Ventilatoren: 3~400 V; 1.100 1/min; 3,2 kW; 5,2 A. Die EC-Motortechnologie ermöglicht eine Drehzahlsteuerung von 10-100 %. Mit einer intelligenten (SPS) Speicher-Programmierbaren-Steuerung wird umwelt- und energiebewusst zum jeweiligen Betriebspunkt eine definierte Drehzahl eingestellt und gefahren.
Die Verflüssiger-Wärme-Übertrager wurden exakt auf das gesamte Kältesystem abgestimmt und ausgelegt. Als Kernrohr wurde ein spiralförmig innenberipptes Kupferrohr verwendet, das so einige Vorteile mit sich bringt: Durch die spiralförmige Innenberippung im Kernrohr wird eine Flächenvergrößerung erreicht. Diese Fläche kann wiederrum auf der Lamellenseite eingespart werden, der Wärme-Übertrager wird dadurch baulich kleiner, was wiederum die Kältemittelmenge und die Aufstellfläche reduziert.
Wie einleitend bereits erwähnt, besteht die Lamelle aus einer besonderen Aluminium-Magnesium-Legierung. Diese spezielle Legierung erweist besonders gute Korrosionsresistenz gegen Umwelteinflüsse wie z.B. Seewasserluft und UV-Strahlen. Zum Schutz der Lamellen und der Wärme-Übertrager vor äußeren Beschädigungen wurde ein Lamellenschutzgitter (40x40x4 mm) von außen installiert.
Durch den zweikreisigen Betrieb der Kälteanlage ist eine luftseitige Trennung der Wärme-Übertrager erforderlich. Diese wurde mittels 1,5 mm Trennblech realisiert. Das Regenwasser, das durch die Ventilatoren in das Innere der Verflüssiger-Einheit gelangt, wird über einen ca. 2 ° geneigten Boden von der Mitte des Gerätes nach Außen abgeleitet. So bleibt der Technikbereich trocken.
Endmontage
Nach der Fertigstellung der Kälteanlage kann nun das Technikgehäuse problemlos transportiert und erst vor Ort mit dem Verflüssiger-Gehäuse verheiratet werden. Die Gehäuseteile werden aufeinander gestellt und mittels Schrauben miteinander verschraubt. Die in der dreidimensionalen Planung exakt aufeinander abgestimmten Befestigungspunkte erleichtern die Montage und minimieren die Arbeitszeit vor Ort.
