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Ein Rückkühler ist ein luftgekühlter Wärmetauscher, der eine Flüssigkeit - Wasser oder, häufiger, ein Wasser-Glykol-Gemisch - kühlt, indem Umgebungsluft über ein Rippenrohrregister geblasen oder gesaugt wird. Nichts verdunstet und nichts wird verbraucht: Die Wärme geht einfach von der warmen Flüssigkeit durch die Rohrwand und die Lamellen an die Luft über, und die Luft trägt sie ab. Die Bezeichnung stammt aus der Klima- und Prozesstechnik; in der Branche für Stromaggregate und Kraftwerke heißt dieselbe Maschine Fernkühler, und unter diesem Namen baut TECS sie.
Dieser Leitfaden erklärt, wie ein Rückkühler funktioniert, wovon seine Größe abhängt, wo er eingesetzt wird und wo seine Grenzen liegen.
Wie Ein Rückkühler Funktioniert
Das Herzstück des Geräts ist das Register: Reihen von Kupfer- oder Stahlrohren, die in dünne Aluminiumlamellen im Abstand weniger Millimeter eingewalzt sind. Die Flüssigkeit strömt in den Rohren, die Luft zwischen den Lamellen, und die Lamellen vervielfachen die luftseitige Oberfläche um den Faktor zehn bis zwanzig, weil Luft Wärme weit schlechter transportiert als Wasser. Axialventilatoren über oder neben dem Register bewegen die Luft; Rahmen, Sammler, Anschlüsse und Schaltschrank vervollständigen das Gerät.
Die warme Flüssigkeit tritt an einem Ende in das Register ein und verlässt es am anderen abgekühlt; die Luft tritt mit Umgebungstemperatur ein und verlässt es wärmer. Der Unterschied zwischen der Flüssigkeitsaustrittstemperatur und der Umgebungsluft - die Annäherung - ist das, was das Gerät erreichen muss, und je kleiner die Annäherung, desto größer das Register. Ein Rückkühler kann die Flüssigkeit nie unter die Umgebungslufttemperatur kühlen; darin unterscheidet er sich vom Verdunstungskühlturm und deshalb wird er gewählt, wo Wasser knapp ist oder die Anlage trocken bleiben muss.
Wovon Die Größe Abhängt
Drei Größen bestimmen die Aufgabe: die abzuführende Wärme in kW, der Flüssigkeitsstrom mit seiner Eintrittstemperatur und die Auslegungstemperatur der Umgebungsluft. Daraus ermittelt der Konstrukteur die Registerfläche, die Reihenzahl und die Lamellenteilung sowie die Ventilatoren, die die Luftmenge gegen den Druckverlust des Registers fördern. Eine vierte Größe, der zulässige Druckverlust auf der Flüssigkeitsseite, entscheidet darüber, wie die Rohre verschaltet werden.
Die Umgebungstemperatur wirkt stärker als jede andere Eingangsgröße. Ein Gerät, das für 35 °C ausgelegt ist, hat an einem europäischen Sommertag eine komfortable Annäherung; dieselbe Leistung bei 50 °C hat ein Drittel weniger Temperaturdifferenz zur Verfügung und braucht entsprechend ein größeres Register oder mehr Luft. Die Höhe verdünnt die Luft - etwa 10 % weniger Dichte je 1.000 m -, sodass ein Ventilator weniger Masse fördert und das Register erneut mehr Luftmenge oder Fläche benötigt. Ein heißer, hoch gelegener oder feuchter Standort wird deshalb in der Anfrage und im Datenblatt angegeben, denn die dort genannte Leistung gilt für diese Bedingungen.
Wo Rückkühler Eingesetzt Werden
Überall dort, wo eine Flüssigkeit gekühlt werden muss und die Luft die einzige Wärmesenke ist: Rechenzentren und ihre Kältemaschinen, Prozesskühlung in der Industrie, die Verflüssiger von Kälteanlagen und vor allem die Kühlkreisläufe von Motoren. Ein Stromaggregat, ein Gasmotor in einem BHKW oder ein Motorenkraftwerk gibt ein Drittel seiner Brennstoffenergie an das Kühlmittel ab, und ein Rückkühler - der Fernkühler - steht im Freien und führt diese Wärme an die Luft ab. Für moderne Motoren werden getrennte Niedertemperatur- und Hochtemperaturkreisläufe in einem Gehäuse zusammengefasst.
Die Bauform richtet sich nach dem Standort: ein liegendes Gerät mit Ventilatoren oben, wo Bodenfläche vorhanden ist, ein stehendes Gerät vor einem Lüftungsgitter, wo die Luft über Kanäle geführt wird, ein V-förmiges Gerät, wo viele Geräte auf kleiner Fläche stehen müssen. Drehzahlgeregelte EC-Ventilatoren lassen das Gerät im Teillastbetrieb leise laufen und einen Schallgrenzwert am Zaun einhalten; größere Lamellenteilungen halten es an einem staubigen Standort betriebsfähig; AlMg2.5-Lamellen und Epoxidbeschichtung halten es an der Küste am Leben.
Rückkühler, Kühler Oder Kühlturm?
Die Begriffe überschneiden sich. Ein Rückkühler und ein Fernkühler sind dieselbe Maschine, aus zwei Branchen betrachtet; ein Kühler im engeren Sinn ist der motormontierte Kühler auf dem Grundrahmen eines Stromaggregats; ein Kühlturm ist eine andere Maschine, die Wasser verdunstet und dabei auf Kosten von Wasserverbrauch und Wasseraufbereitung unter die Trockenkugeltemperatur der Umgebung gelangt. Der Vergleichsleitfaden unten stellt die drei nebeneinander.
TECS konstruiert und baut Rückkühler als Fernkühler für Stromaggregate, Kraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplung und Rechenzentren, in liegender, stehender und V-förmiger Bauart, als Einkreis- oder NT/HT-Gerät, mit Datenblatt, Maßzeichnung, Ventilatorkennlinie und Akustikdaten für jedes Gerät. Senden Sie Wärmeleistung, Volumenstrom, Temperaturen und Standortbedingungen oder das Motordatenblatt, und Sie erhalten die Auslegung als Angebot.
Kurz gesagt
- Ein Rückkühler kühlt eine Flüssigkeit mit Umgebungsluft über ein Rippenrohrregister und Ventilatoren; nichts verdunstet
- Er kann nicht unter die Umgebungslufttemperatur kühlen; die Annäherung bestimmt die Größe
- Wärmeleistung, Volumenstrom, Temperaturen und die Auslegungsumgebung sind die Eingangsgrößen; Höhe und Feuchte verändern das Ergebnis
- Liegende, stehende und V-förmige Bauart, als Einkreis- oder NT/HT-Gerät
- In der Branche für Stromaggregate heißt dieselbe Maschine Fernkühler
- TECS baut sie für Motoren, Kraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplung und Rechenzentren
Für die Auslegung eines Rückkühlers
- Abzuführende Wärme oder Motorhersteller und -typ mit dem Kühldatenblatt
- Flüssigkeitsstrom, Eintrittstemperatur und geforderte Austrittstemperatur
- Flüssigkeit: Wasser oder Glykolgemisch und sein Anteil
- Auslegungsumgebungstemperatur, Luftfeuchte und Höhe des Standorts
- Zulässiger Druckverlust auf der Flüssigkeitsseite
- Schallgrenzwert, verfügbarer Platz und Stromversorgung für die Ventilatoren
Häufige Fragen
Ist ein Rückkühler dasselbe wie ein Kühler?
Funktional ja: Beides sind Rippenrohrregister mit Ventilatoren, die Wärme aus einer Flüssigkeit an die Luft abführen. „Rückkühler“ ist der Begriff aus Klima- und Prozesstechnik, „Fernkühler“ der Begriff für Stromaggregate; „Kühler“ allein meint meist das motormontierte Gerät auf dem Grundrahmen.
Wie kalt kann ein Rückkühler das Wasser machen?
Nie kälter als die Luft. In der Praxis verlässt die Flüssigkeit das Gerät einige Kelvin über der Trockenkugeltemperatur der Umgebung; je enger die Annäherung, desto größer und teurer das Gerät. Für Temperaturen unterhalb der Umgebung ist eine Kältemaschine oder ein Verdunstungskühler nötig.
Verbraucht ein Rückkühler Wasser?
Nein. Das ist sein wichtigster Vorteil gegenüber einem Kühlturm: kein Zusatzwasser, keine Wasseraufbereitung, kein Tropfenaustrag, kein Legionellenrisiko und kein Einfrieren des Beckens im Winter. Ein Glykolgemisch schützt den Kreislauf selbst vor Frost.
Was ist ein adiabater Rückkühler?
Ein Rückkühler mit einem befeuchteten Pad oder einer Sprühung vor dem Register, die die einströmende Luft nur an den heißesten Tagen durch Verdunstung abkühlt. Er gewinnt einige Kelvin Annäherung für einen geringen Wasserverbrauch und wird dort eingesetzt, wo die Auslegungsumgebung sehr hoch ist.
Wie wird die Leistung eines Rückkühlers angegeben?
Als abgeführte kW bei angegebener Flüssigkeitseintritts- und -austrittstemperatur, angegebenem Volumenstrom und Glykolanteil sowie angegebener Umgebungstemperatur und Höhe. Eine Leistung ohne diese Bedingungen sagt nichts aus; das TECS-Datenblatt nennt sie alle.
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