Kühlanlagen besser ohne Luft
Vakuumentgaser sichern effizienten Betrieb
Das Thema Luft in Kühlanlagen wird in der Planungsphase eines Projektes nicht immer ausreichend berücksichtigt Es beschäftigt dann aber bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb häufig Betreiber, Planer wie auch Verarbeiter. Mit Hilfe von Vakuumentgasung lässt sich eine positive Wirkung erzielen, sowohl vorbeugend als auch nachträglich verbessernd. Das funktioniert besonders dann, wenn die Geräte leicht einzubinden sind.
Der Anspruch an Kühlanlagen ist hoch – sie sollen sicher und störungsfrei arbeiten, um ihre Kühlfunktion permanent zu erfüllen. Was durch die Luft im System passiert und wie den Folgen entgegengetreten werden kann, wird von Marco Estermann, Technischer Vertrieb Planer bei Spirotech, beantwortet.
KKA: Warum enthält eine Anlage überhaupt Luft?
Marco Estermann: Luft findet man immer im Kühlwasser, entweder in Form von großen freien Luftblasen, als Mikroblasen oder als gelöstes Gas. Ihr Eintrag erfolgt auf verschiedene Arten: Als erster Faktor ist das Füll- und Ergänzungswasser zu nennen, das in ein System gespeist wird. Gerade im Kühlwasser ist die Menge an gelösten Gasen rein physikalisch aufgrund der niedrigen Temperaturen erheblich größer als beispielsweise in Heizungsanlagen. Des Weiteren spielt die Dichtheit des Systems eine wichtige Rolle. Dazu muss man sich vor Augen führen, dass keine Anlage 100-prozentig gasdicht ist. Durch Diffusion an Dichtungen (Verschraubungen, Verpressungen), an Rohrmaterialien wie Kunststoffrohren oder flexiblen Gummischläuchen kann ebenso Luft in die Anlage eindringen wie durch unsachgemäße Nachfüllvorgänge oder Mikrolecks. Aber auch eine nicht korrekt ausgelegte oder defekte Druckhaltung führt zu ungewolltem Lufteintrag.
KKA: Welche Folgen hat Luft im System?
Marco Estermann: Hier sind einige Punkte zu nennen: Zunächst führt vorhandene Luft zu Problemen beim hydraulischen Abgleich. Wenn in einer Anlage die zuvor errechnete Kühlleistung nicht erreicht wird, lässt sich das häufig auf Luft im System zurückführen. Aber auch übermäßiger Verschleiß etwa durch Korrosion sind Folgen von Luft in der Anlage. Luft beschleunigt die Bildung von Schmutzpartikeln. Das liegt daran, dass eine Reaktion des in der Luft enthaltenen Sauerstoffs mit wasserberührten, korrosiven Bauteilen erfolgt. Je mehr Luft und damit Sauerstoff sich in einer Anlage befindet, umso mehr Korrosionsprodukte entstehen, die ihrerseits zusätzlich Probleme bereiten. In jedem Fall reduziert sich die Effizienz des Systems, die Energie- sowie die Wartungs- bzw. Instandhaltungskosten steigen.
KKA: Ziel muss es also sein, möglichst wenig Luft ins System zu bringen bzw. die vorhandene Luft zu entfernen?
Marco Estermann: Das ist unser Ansatz. Wenn bei der Befüllung normgerecht vorgegangen und auf eine gute Entlüftung geachtet wird, beispielsweise mittels Großentlüfter, ist dies ein erster Schritt. Allerdings ist es in der Praxis nahezu unmöglich, ein System nur durch Entlüftung komplett luftfrei zu bekommen. Zudem bleiben dann immer noch die gelösten Gase und diese können abhängig von der Temperatur im laufenden Betrieb wiederum in Form von Blasen freigesetzt werden. Prinzipiell bildet eine dem System angemessene und funktionierende Druckhaltung die Voraussetzung für eine gut arbeitende Anlage. Ohne sie wird eine stabile Übertragung von Kälte auf Dauer nicht möglich.
KKA: Welche Aspekte spielen außerdem eine Rolle?
Marco Estermann: Sehr viel hängt von den Rahmenbedingungen in einer Anlage ab. Hier kann es nur Näherungswerte geben, da jedes System individuell aufgebaut ist. Wichtig in diesem Zusammenhang ist beispielsweise die statische Höhe. Da die Löslichkeit von Gasen im Wasser auch druckabhängig ist, kann es in Kühlanlagen zur Luftblasenbildung kommen, wenn es innerhalb des Systems größere Druckunterschiede gibt. Und dieses Phänomen tritt durchaus schon bei Anlagen auf, die einen Höhenunterschied von mehr als 5 m überwinden müssen. Weist eine Anlage zahlreiche Verzweigungen auf, kann meist nicht an allen entscheidenden Stellen ein Entlüfter platziert werden. In all diesen Fällen ist der Vakuumentgaser die bessere Alternative.
KKA: Wie arbeitet ein solcher Vakuumentgaser?
Marco Estermann: Spirotech bietet mit dem „SpiroVent Superior“ ein Gerät, das in verschiedenen Größen zur Verfügung steht. Es lässt sich problemlos in neue und bestehende Anlagen einbinden. Zunächst entnimmt der Entgaser einen Teil der Anlagenflüssigkeit und versetzt diesen in einem integrierten Behälter in Unterdruck (Vakuum). Die im Wasser gelösten Gase treten in Form von Luftblasen aus und werden über den integrierten Entlüftungsmechanismus abgeschieden. Die entgaste Flüssigkeit wird dem Kreislauf anschließend wieder zugeführt. Durch die Entgasung erhält das Wasser absorptive Eigenschaften, weshalb auch eingeschlossene Gasblasen im Netz nach und nach beseitigt werden.
KKA: Wie oft wird dieser Prozess in Gang gesetzt und wie wird er gesteuert?
Marco Estermann: Der „SpiroVent Superior“ arbeitet vollautomatisch. Ist der Vakuumentgaser in Betrieb, überwacht der sogenannte „SmartSwitch“ den Entgasungsprozess und schaltet das Gerät auf Stand-by, sobald keine Luft mehr freigesetzt wird. Nach einer vordefinierten Zeit wird die Entgasung wieder gestartet. Damit geht ein niedriger Energieverbrauch einher, weil der Vakuumentgaser nur bei Bedarf tätig wird.
KKA: Lässt sich das Ein- und Ausschalten verfolgen, etwa über die Gebäudeleittechnik?
Marco Estermann: Jeder Vakuumentgaser verfügt über ein Display, an dem sich die Betriebsdaten abrufen lassen. Dazu zählen etwa Start- und Stoppzeiten, Nachfüll- und Betriebsdruck, Status sowie Nachfüll- und Entgasungshistorie. Vor allem in großen oder weit verzweigten Kühlsystemen, in denen häufig Probleme durch Lufteinschlüsse auftreten, läuft der Vakuumentgaser zunächst über einen längeren Zeitraum fast ständig, bis er die Anlagenflüssigkeit weitgehend entgast hat. Ebenso zeigt er seine Vorzüge, wenn ein System gerade in Betrieb genommen wird. Dann entfernt er die Luft, damit die Betriebsparameter angemessen einreguliert werden können. Das Gerät kann selbstverständlich in die Gebäudeleittechnik eingebunden werden. Dann lassen sich die Werte zentral abrufen.
KKA: Wie steht es um die Kombination mit der Nachspeisung in Systemen?
Marco Estermann: Es ist sinnvoll, einen Entgaser für das Nachfüllen der Anlage zu verwenden und hierfür gegebenenfalls auch mit einer vorhandenen Druckhalteanlage zu verknüpfen. Wird aufgrund von Wasserverlusten ein Nachfüllen erforderlich, wird die nachzufüllende Flüssigkeit zunächst entgast und dann eingespeist. Diese Nachspeisung endet, sobald der gewünschte Anlagendruck erreicht ist. Im Anschluss setzt der „SpiroVent Superior“ bei Bedarf den normalen Entgasungsvorgang fort. In der Nachspeiseleitung können übrigens problemlos Enthärtungs- oder Entsalzungspatronen zusammen mit dem Vakuumentgaser verwendet werden.
KKA: Für welche Anlagengrößen kann der Vakuumentgaser genutzt werden?
Marco Estermann: Wir bieten Geräte für Anlagenvolumen bis 350 m³ an, wobei sich die Ausführungen im Wesentlichen darin unterscheiden, für welchen Betriebsdruck sie eingesetzt werden. Grundsätzlich eignen sich alle Geräte für Wasser sowie Wasser-Glykol-Mischungen. Für Kühlanlagen werden die Geräte optional mit einer Isolierung versehen, denn hier liegen die Medientemperaturen meist unter der Umgebungstemperatur. Um eine Kondensation und damit auch eine Korrosion zu vermeiden, sind alle wasserführenden Bauteile isoliert.
KKA: Was ist bei der Installation eines Geräts zu beachten?
Marco Estermann: Der Einbau des Vakuumentgasers ist sehr einfach und quasi an jeder Stelle im System möglich. Grundsätzlich erfolgt der Anschluss im Bypass. Die ideale Position in einer Kühlanlage hängt von der Temperatur im System ab. Liegt sie im Vorlauf konstant über 0 °C, wird der „SpiroVent Superior“ möglichst dort installiert. Da er als fertig konfektioniertes Bauteil mit flexiblen Anschlussleitungen geliefert wird – kurz Plug and Play –, lässt er sich schnell und einfach installieren sowie in Betrieb nehmen.
Selbst die größeren Modelle sind sehr kompakt aufgebaut; ideale Voraussetzungen, um auch in Bestandsanlagen eingefügt zu werden. Wir beraten Unternehmen oder Planer, um die optimale Lösung für jede Anlage zu erzielen.
Neue Gerätegeneration vor dem Start
Die neuen Modelle „SpiroVent Superior S4“ und „S6“, die in Kürze auf den Markt kommen, warten mit einer höheren Leistung, einem größeren Einsatzbereich und zahlreichen technischen Raffinessen auf. Sie eignen sich für alle Anlagen, die die Anforderungen der VDI 2035 erfüllen. Der „S4“ hat gegenüber dem Vorgängermodell einen höheren Durchsatz und kann ein wesentlich größeres Anlagenvolumen bewältigen. Die Art der Entgasung lässt sich bei beiden Geräten wählen – automatisch über das intelligente „SmartSwitch“-System oder zeitgesteuert. Da die Erstbefüllung entfällt, wird eine schnellere Inbetriebnahme möglich. Der „S6“ regelt sich durch den Flow-Controller selbst ein, das manuelle Einregeln von Einlass- und Auslassventil entfällt komplett. Das Grundmodell kann jeweils optional mit einer Nachspeiseeinheit ausgerüstet werden, auch nachträglich, wenn sich die Anforderungen in der Anlage verändern.
