Anlagenhydraulik in Kälteverteilungen

An die Hydraulik von Kälte- und Kühlkreisläufen stellen sich insbesondere in größeren Anlagen hohe Anforderungen an die Temperaturgenauigkeit. Anspruchsvoll wird es bei der Anlagenhydraulik, wenn die zu versorgenden Abnehmerkreise oder auch die Kälteerzeugung mit verschiedenen Systemtemperaturen arbeiten. Die Zortström-Technologie ermöglicht als Sammel- und Verteilsystem mit mehreren Temperaturstufen den temperaturgenauen und effizienten Betrieb von Kälteverteilsystemen und Kühlkreisläufen.
Die Einsparung von Energiekosten für die Erzeugung und Verteilung von Kälte ist ein wesentlicher Faktor für einen wirtschaftlichen und effizienten Anlagenbetrieb. Große Einsparpotenziale liegen in der Optimierung der Anlagenhydraulik. Im Vergleich zu Heizungsanlagen zeigen sich in der Anlagenhydraulik von Kältesystemen einige Besonderheiten, die oftmals zu schwer beherrschbaren hydraulischen Verhältnissen führen:

• In Gebäuden wie Kliniken, größeren Gewerbeobjekten oder in der Industrie sind oftmals unterschiedliche Kühlaufgaben zu erfüllen. Die jeweiligen Kühlkreise benötigen unterschiedliche Massenströme und weisen unterschiedliche hydraulische Eigenschaften auf. So sind beispielsweise in Kliniken und Krankenhäusern sowohl Einzelabnehmer wie die Kühlung medizintechnischer Geräte als auch RLT-Anlagen oder Kühldecken zu versorgen.
• In größeren Anlagen sorgen lange Leitungsstrecken mit teilweise hydraulisch ungünstigen Kreisen sowie unterschiedliche Lastfälle und oft auch ungleichmäßige Betriebszeiten für Schwankungen in der Anlagenhydraulik, die zulasten der Temperaturgenauigkeit in einzelnen Abnehmerkreisen und bei der Spreizung geht.
• Für die Auslegung von Kältekreisläufen sind oft nur geringe Temperaturdifferenzen verfügbar (z. B. 6/12 °C). Insbesondere bei der Nutzung von freier Kühlung oder Anlagenkonstellationen mit mehreren verschiedenen Arten der Kälteerzeugung ist die Einhaltung der Systemtemperaturen zur Erzielung der gewünschten Kühlleistungen, Raumtemperaturen sowie der Gesamteffizienz von Bedeutung.

Gleichmäßige Energieverteilung durch Prinzip der hydraulischen Entkopplung
Diese Aufgabenstellungen und Anforderungen an Kältesysteme erfordern einen möglichst einfachen Aufbau, dessen Hydraulik zuverlässig beherrschbar ist. Neben der temperaturgenauen Versorgung der Kältekreise und Einzelabnehmer wird außerdem angestrebt, möglichst hohe Nutzungsgrade und Laufzeiten der Kälteerzeuger zu erzielen.
In bestehenden – und oftmals auch in neuen Anlagen – sind Mängel wie zu geringe Kühlleistungen oder zu niedrige Rücklauftemperaturen ein Indiz für ungleichmäßig verteilte Kälteenergie. Ein zentrales Element innerhalb der Anlagenhydraulik ist das Verteilersystem, welches die Kälteströme zusammenführt und an die Abnehmerkreise verteilt. Die von der Zortea Gebäudetechnik GmbH entwickelte Zortström-Technologie ist ein Sammel- und Verteilsystem, das die Kälte-Massenströme auch unter schwierigen hydraulischen Bedingungen effizient verteilen soll.
Das patentierte Sammel- und Verteilsystem arbeitet nach dem Prinzip der
hydraulischen Entkopplung, sodass
auch bei unterschiedlichen hydrauli-
schen Eigenschaften, Rohrdimensionen und Systemtemperaturen der angeschlossenen Kreise laut Hersteller eine gleichmäßige Energieverteilung gewährleis-
tet wird. Darüber hinaus lässt sich eine
platzsparende Installation mit einem Minimum an Leitungskreuzungen realisieren.
Als wesentlichen Unterschied zu konventionellen Verteilsystemen nennt der Anbieter das anlagenspezifisch berechnete Verteilervolumen, wodurch die Massenströme der angeschlossenen Kreise voneinander entkoppelt werden: „In balkenförmigen Verteilern entstehen durch die unterschiedlichen Wassermengen Strömungsstörungen, durch die sich die Pumpen an den Verteilerabgängen gegenseitig beeinflussen. Drehzahlgeregelte Pumpen versuchen dann, die dadurch entstehenden Druckdifferenzen auszugleichen. Bei Pumpen mit digitaler Watt-Anzeige lässt sich hier sogar ein deutlicher Anstieg der Leistungsaufnahme ablesen“, erläutert Rembert Zortea aus Hohenems in Vorarlberg/Österreich, Entwickler und Hersteller der mit Innovations- und Umweltpreisen ausgezeichneten Zortström-Technologie. Aus dem Verteilervolumen eines Zortström fördern drehzahlgeregelte Umwälzpumpen dagegen nur den tatsächlich benötigten Massenstrom, ohne dass durch die benachbarten Verteilerabgänge Druckunterschiede ausgeglichen werden müssen.

Verteilung mit mehreren Temperaturstufen
Von konventionellen Verteilersystemen unterscheidet sich Zortström vor allem dadurch, dass ohne zusätzliche Regelungseinrichtungen Heiz- oder Kühlkreise mit unterschiedlichen Temperaturstufen versorgt werden können. So wird z. B. bei einem dreistufigen Zortström jeder Kälteerzeugungs- und -verbraucherkreis durch die entsprechende Anbindung der Systemkreise an die jeweiligen Temperaturstufen mit den planmäßigen Systemtemperaturen versorgt.

Wärmerückgewinnung in Verteilersystem einbinden
In größeren Objekten wird die Zortström-Technologie häufig sowohl in der Heizungs- als auch in der Kälteverteilung eingesetzt. Dadurch kann beispielsweise die Abwärme aus der Kälteerzeu-
gung energetisch sinnvoll weiterverwendet werden, indem die anfallende Abwärme in einen Zortström-Verteiler innerhalb des Heizungssystems eingespeist und zur Versorgung von Heizkreisen mit niedrigen Vorlauftemperaturen genutzt wird.
Bei konventionellen Systemen wäre die Einbindung eines Temperaturni-
veaus, welches zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur liegt, nur mit aufwendigen hydraulischen Schaltungen möglich.

Bilder: Zortea Gebäudetechnik GmbH

www.zortea.at