TB026-Luftklappen in Kuehltuermen

TB: 26-5/01
3. Müssen Klappen angetrieben
sein, z. B. durch E-Motoren?
TECHNISCHER BERICHT
S. Kuebler:
Wir unterscheiden:
a) angetriebene Einblasklappen, die diese Bewegung mit Hilfe eines Motors
ausführen und
b) selbsttätige Einblasklappen, die bei Stillstand des Ventilators aufgrund ihres
Eigengewichtes schließen.
Die angetriebene Einblasklappe öffnet und schließt bei richtig eingestellten
Endschaltern ganz und kann so konstruiert sein, dass sie aus dem Luftstrom
beim Öffnen ganz herausschwenkt und an einer Seite zum Anliegen kommt. Ihr
Luftwiderstand ist in diesem Fall nicht erheblich.
Luftklappen in Kühlturmen
Nachteilig sind die Stellzeiten, aber auch die Wartung des Stellmotors, der
besonders bei Außenbewitterung (wenn der Kühlturm im Freien steht) durch
Kondenswasser leiden kann (elektr. Kurzschlüsse, Lagerschäden).
Fragen
Antworten
1. Wo sind Klappen im Kühlturm
angeordnet und welche Arten
sind üblich?
Man unterscheidet zwischen Zuluftklappen, Einblasklappen und Abluftklappen
(Zubehör). Die Zuluftklappe ist bei druckbelüfteten Kühltürmen (Ventilator ist dem
Gerät vorgeschaltet) angeordnet:
vor dem Ventilator (erfordert eine Ventilatorverkleidung)
Ventilatormotor
Ventilator
Selbsttätige Einblasklappen sind einfach im Aufbau, preisgünstig in der
Anschaffung und äußerst betriebssicher.
Wegen ihrer Zuverlässigkeit und einfacher Konstruktion geben wir der von
uns entwickelten selbsttätigen Einblasklappe gegenüber der angetriebenen
unbedingt den Vorzug.
4. Weshalb verwendet man
Auf/Zu-Klappen?
Drei wesentliche Gründe sind anzuführen:
1. Die Rückströmung der wassergesättigten Luft bei abgeschaltetem Ventilator
wird verhindert. Diese Luftströmung entsteht durch Injektorwirkung des
versprühten Wassers, wenn mit dem Ventilator nicht auch die Umwälzpumpe
abgestellt worden ist.
z. B. drehbarer Klappenflügel
oder Jalousie
Auf/-Zu-Klappe
Ventilatorverkleidung
Rückströmung wird durch
die Einblasklappe verhindert!
die Einblasklappe ist nach dem Ventilator im Ventilatorausblasstutzen angeordnet
Ventilatormotor
Ventilator
Exzentrisch angeordnete Klappe im
Ventilatorstutzen, die geöffnet völlig
aus dem Luftstrom ausschwenkt.
(GOHL-Ausführung Einblasklappe)
Hierzu wird die Einblasklappe im Ventilatorstutzen verwendet. Sie hat die
Funktion einer Rückschlagklappe.
(Eine zusätzliche Abluftklappe würde den Wärme- und Stoffaustausch im Gerät
ganz unterbinden, wogegen bei Fehlen der Abluftklappe vielleicht noch eine
Wärmeabfuhr von 10% der Vollleistung möglich ist.)
Anwendungsfälle:
Die Ausführung der Einblasklappe ist preiswerter und platzsparender als die
Zuluftklappe, da keine Ventilatorverkleidung erforderlich ist.
Bei abgeschaltetem Ventilator, aber bei Versprühung des Wassers im Kühlturm
(eine Betriebsart, die zur Leistungsregelung oft gewählt wird), ist auch der von
der Ventilatorverkleidung umschlossene Raum wassergesättigter Luft ausgesetzt,
was negative Auswirkungen auf die Antriebselemente und den Ventilatormotor
(Korrosion, Lager- und elektr. Probleme) haben kann, weshalb bei solcher
Betriebsweise Einblasklappen empfohlen sind.
Aus diesen Gründen wird von uns für die Zuluft nur die Ausführung der Einblasklappen standardmäßig angeboten und gebaut.
Für die Abluftklappe wird immer ein Kanalaufsatz auf dem Abluftquerschnitt
des Kühlturms benötigt, damit Tropfenabscheider und Sprühdüsen zugänglich
bleiben.
z. B. drehbarer Klappflügel
Einstiegsluke
Kanalaufsatz
(voller Abluftquerschnitt)
Ventilator
Ventilatormotor
a) Geräte mit Zuluftschalldämpfern, Ventilatorverkleidungen, mit Luftfilter
oder oben an/oben aus-Einrichtung. Dadurch wird verhindert, dass
Ventilatorantriebsmotoren und Antriebselemente der nassen Luft ausgesetzt
sind.
b) Geräte in Gebäuden sollten grundsätzlich diese Klappen erhalten. Dadurch
wird eine „Nebelküche“ im Aufstellungsraum mit allen Nebenwirkungen,
wie Wasserniederschlag an Wänden und Maschinen vermieden, wenn die
Umwälzpumpe und damit die Versprühung ohne Ventilator betrieben wird.
2. Eine thermische Strömung vom Raum durch den Ventilator ins Freie wird
(weitgehend) unterbunden. (Gegebenfalls Gegengewicht an der Klappe bei
größeren Geräten verstellen, um den örtlichen Gegebenheiten Rechnung
zu tragen.) Dies ist bei beheizten Räumen und ganz abgestellten Geräten
(Ventilator und Umwälzpumpen abgestellt) aus Gründen der Energieeinsparung
wichtig. Andererseits kann keine feuchte oder kalte Luft durch das stillgelegte
Gerät in den Raum gelangen. (Nur Einblasklappe notwendig.)
3. Die Heizenergie für das Wasser in der Kühlturmwanne wird erheblich verringert,
wenn Klappen im Zu- und im Abluftbereich vorhanden sind.
Dies ist für Geräte empfehlenswert, deren Wasser aus der Wanne während
der Frostperiode nicht abgelassen wird, um einen Teilbetrieb, z. B. während
der Arbeitstage, jederzeit zu ermöglichen und aus Betriebsgründen kein
Zwischenbehälter vorgesehen ist.
geöffnete Auf/Zu-Klappe im Abluftquerschnitt (Abluftklappe)
1000/1103
2. Welcher Unterschied besteht
zwischen Klappenflügeln und
Jalousien?
Klappenflügel sind betriebssicherer, da sie nur zweimal gelagert sind. Sie besitzen
nicht Gestänge oder Zahnräder, wie sie bei Jalousien, das sind viele einzelne
kleinere Klappenelemente, vorhanden sind. Die Verbindungselemente der Jalousien
können eher versagen, z. B. durch mangelnde Schmierung, durch Korrosion,
hereinfallende Fremdkörper oder Eis (z. B. zwischen Zahnrädern), Aufquellen der
Kunststoffzahnräder unter Wassereinfluss oder Verkanten. Klappenflügel benötigen
aber wegen ihrer Auslenkung eine größere Einbauhöhe.
geschlossene Auf/Zu-Klappe
im Zuluftquerschnitt (Einblasklappe)
Bei geschlossenen Klappen geht die
elektr. Heizenergie die erforderlich ist,
um das Wasser in der Wanne eisfrei zu halten,
auf ca. 1/3 zurück.
Heizpatrone
Damit der Wasserinhalt in der Wanne nicht einfriert, ist eine elektr. Heizung
(als Zubehör zu bestellen) eingebaut, die das Wasser auf ca. 7 °C hält. Wenn
das Gerät durch Klappen luftseitig von der Umgebung geschlossen ist, geht die
aufzubringende Heizleistung auf schätzungsweise 1/3 zurück. Bitte beachten
Sie, dass kaum noch eine Kühlleistung erbracht wird, wenn das Gerät ohne
Ventilator, aber mit Umwälzpumpe und somit mit Sprühung betrieben wird,
weil dann die Klappen geschlossen sind und keine Luft, die den Wärme- und
Stoffaustausch ermöglicht, zur Verfügung steht.
4. Bei Geräten mit geschlossenem Kreislauf, das sind Geräte, die anstatt
eines Füllkörpers ein Rohrschlangensystem haben, muss dieses System in
der Frostperiode,
a) falls das Wasser nicht abgelassen wird und die Anlage ruht (keine
Wärmezufuhr) und kein Frostschutzmittel verwendet wird, vor dem Einfrieren
geschützt werden. Hierzu sind die Klappen wie bei 3. beschrieben und eine
100% verstärkte elektr. Heizung für die Kühlturmwanne erforderlich.
b) Wir empfehlen, dass der Wannenthermostat in diesem Fall auf +9/12 °C
eingestellt wird.
c) Ferner ist es möglich, dass jede Klappe bzw. Klappenflügel mit einer elektr.
Einrichtung, z. B. Annäherungsschalter ausgerüstet ist, der anzeigt (z. B.
optisches Signal), ob die Klappen geschlossen sind.
d) Als weitere Maßnahme kann ein Thermostatfühler im Luftraum oberhalb der
Tropfenabscheider, aber unterhalb der Abluftklappe angebracht werden,
der dann Alarm gibt, wenn die Temperatur auf unter 4,5 °C fällt, denn ein
durch Einfrieren geplatztes Rohrschlangensystem kann in aller Regel nicht
repariert werden. Auch ist das Auswechseln wegen des Gewichts und der
Größe des Systems meistens schwierig, auf jeden Fall aber teuer.
Wir verweisen hierzu auch auf unseren Technischen Bericht Nr. 10
„Winterbetrieb von Verdunstungskühlern geschlossenen Kreislaufs“.
5. Öffnen die selbsttätigen
Klappen auch bei
polumgeschaltetem Betrieb
in der kleinen Drehzahl des
Ventilators?
6. Wie dicht schließen die
Klappen?
Sehr große Unterschiede sind vorhanden, wie die nachfolgenden Skizzen
zeigen:
a) Klappe im Ventilatorgehäuse
Klappe geschlossen
Klappe geöffnet
Nachteile: 1. Die offene Luftklappe verursacht einen hohen Luftwiderstand.
2. Die geschlossene Klappe reduziert die vom Ventilator geförderte
Luftmenge nicht auf Null.
3. Die geschlossene Klappe verhindert nicht, dass je nach Betriebsweise
feuchte Luft aus dem Kühlturm über die Ventilatoransaugöffnung
(in umgekehrter Richtung zum normalen Luftstrom) nach außen
strömen kann.
Vorteil:
Geringe Stellkraft (geringes Drehmoment)
b) Klappe im Ventilatorstutzen (etwas außermittig angeordnet)
Bei den Endgeräten, das sind die Geräte am Ende der jeweiligen Baureihe,
öffnen sie ganz (z. B. 82 Z).
Bei Anfangsgeräten, z. B. 57 Z, öffnen sie nicht ganz. Wegen der geringen
Luftgeschwindigkeit wird aber die geförderte Luftmenge nur wenig beeinträchtigt.
Bei diesen Geräten ist die prozentual abgeführte Leistung, die wir für den Betrieb
bei halber Drehzahl mit 50 bis 55 % angeben, unwesentlich niedriger.
Damit sich die Klappen frei bewegen können, muss ein Abstand zwischen
Gehäusewand und Klappe vorgesehen sein, der etwa 2 mm beträgt.
In Prozent ausgedrückt würde die Einblasklappe zu 98 bis 99 % den freien
Durchgang schließen und die Abluftklappe zu 98,5 bis 99,5 %.
Bedenkt man, dass enge 2 mm breite Schlitze einen hohen Luftwiderstandsbeiwert
aufweisen, wird die noch mögliche Luftströmung vernachlässigbar klein sein.
Erfahrungen mit zusätzlichen Dichtungen sind negativ verlaufen, da in der
Zuluftöffnung zusätzlicher Widerstand entstand, und die Dichtwirkung nicht
viel besser wurde.
Die Abluftklappe kann bei Bedarf an Ort und Stelle so verstellt werden, dass in
der Längsrichtung der Abstand auf 1 mm reduziert wird.
7. Wann setzt man eine regelbare
Einblasklappe ein?
8. Gibt es Konstruktionsunterschiede bei geregelten
Einblasklappen?
Klappe geschlossen
Klappe geöffnet
Nachteil:
Die offene Luftklappe verursacht einen hohen Luftwiderstand.
Vorteile:
1. Geringe Stellkraft (geringes Drehmoment)
2. Klappe schließt fast ganz.
c) Klappe im Ventilatorstutzen (exzentrisch angeordnet)
Wir empfehlen Ihnen, aus folgenden Gründen keine regelbaren Klappen einzusetzen:
1. Die Regelung der Klappenstellung und damit der Luftmenge geschieht im
allgemeinen in Abhängigkeit der Wasseraustrittstemperatur des Kühlturms (oder
bei Verdunstungsverflüssigern in Abhängigkeit des Kondensationsdrucks).
Wird die eingestellte Wasseraustrittstemperatur erreicht, beginnt die Klappe
zu schließen, bis sie die der Kühllast entsprechende Stellung gefunden hat.
Es kann vorkommen, z. B. bei tiefen Außentemperaturen oder bei nur kleiner
angeforderter Kühlleistung, dass sie dabei fast ganz geschlossen ist und der
Ventilator gegen die fast geschlossene Klappe arbeiten muss.
Hierbei geht die Leistungsaufnahme des Antriebmotors des Ventilators
gegenüber der Leistungsaufnahme bei voller Luftmenge, also bei geöffneten
Klappen, nicht im gleichen Maße zurück wie die Luftmenge und beträgt bei
ganz geschlossener Klappe immerhin noch etwa 60 % (Ventilator-Kennlinie,
Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des Motors berücksichtigend). Dies bedeutet
aber eine erhebliche Energieverschwendung.
2. Die Geräuschentwicklung des Ventilators geht nur unwesentlich zurück.
Wir fertigen diese regelbaren Klappen nicht mehr, da sie sich in der Praxis
wenig bewährt haben.
Stellhebel
Klappe geschlossen
Nachteil:
Höhere Stellkraft (höheres Drehmoment)
Vorteile:
1. Kein Luftwiderstand
2. Klappe schließt fast ganz.
Stellhebel
Klappe geöffnet
Wir empfehlen, statt der regelbaren Einblasklappen selbsttätige Einblasklappen
zu verwenden, zusammen mit zweitourigen Ventilatorantriebsmotoren oder mit
eintourigen Motoren, deren Drehzahl durch Frequenzmodulierung stufenlos von
20 bis 50 Hz geregelt wird.

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