Erfüllen kritischer Kühlungsanforderungen

10-24-2014 | HLK-Anlagen

Eine komplexe HLK-Anlage ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied.

von Ron Auvil

Gemischter Schaltschrank

Viele gewerbliche HLK-Kunden haben kritische Anforderungen an die Kühlung, beispielsweise Fertigungsanlagen, Rechenzentren und Krankenhäuser. Als erfahrener HLK-Techniker und Fehlerspezialist bin ich zuständig für die Steuerung der Kältezentrale und für mechanische Anlagen.

Bei einem Auftrag vor kurzem hat mir der Verantwortliche für die Installation etwas Unglaubliches erzählt. Bei einem bestehenden Kunden wurde eine größere Erweiterung vorgenommen: eine zusätzliche Notaufnahme für ein Krankenhaus. Ich war der Meinung, dass die Kühlwasseranlage bereits schon jetzt am absoluten Anschlag ihrer Kapazität ist. Durch diese Erweiterung wäre die Kühllast für die Anlage noch größer. In der Tat sagte mir der Verantwortliche für die Installation, dass die Kapazität des Systems laut den Konstrukteuren an einem Tag, bei dem die Außenluftbedingungen den Konstruktionsdaten entsprechen, zu über 98 Prozent Kapazität beansprucht würde. Die Bedingungen sind sehr große Hitze und hohe Luftfeuchte. Das bedeutet, dass die Kühlanlage mit nahezu 100 % Kapazität laufen muss, ohne Raum für Fehler.

„Ein Blick in diese Kühlanlage würde zeigen, dass sie in schlechtem Zustand ist.“

An eben dem Tag, an dem ich mit dem Projekt begann, wurden Instandhaltungsarbeiten an der Kühlanlage durchführt, da bei einem der Kühlaggregate ein größerer Stromausfall aufgetreten war und das gesamte Startaggregat wieder hergestellt werden musste. Ich war bereits früher bei verschiedenen Problemen dieser Kühlanlage tätig. Ein Blick in diese Kühlanlage würde zeigen, dass sie in schlechtem Zustand ist. Da ich den mechanischen Zustand dieser Anlage kannte, wusste ich, dass ein möglicher Geräteausfall einen Verlust von kritischem Komfort, Anlagenstillstandszeiten und Kundenunzufriedenheit zur Folge hätte.

Eine typische Kühlanlage

Hier die Komponenten einer typischen Kühlanlage:

Kühlaggregate. Ein oder mehrere Wasserkühler werden verwendet, um das Kühlwasser auf etwa 5,5 bis 6,6 Grad Celsius zu kühlen. Dieses Wasser wird dann durch das Gebäude gepumpt, wo es an die Kühlschlangen in den Klimageräten des Gebäudes verteilt wird. Das Wasser wird dann mit einer Temperatur von etwa 12,7 °C in die Anlage zurückgeführt. Die Kühlaggregate in der Anlage können Zentrifugalverdichter, Scrollverdichter, Schraubenverdichter, Kolbenverdichter oder Absorber sein. Heute werden meist Zentrifugalverdichter eingesetzt. In einigen Kühlanlagen werden offene Kompressoren mit Motorantrieb verwendet. Auch diese müssen ordnungsgemäß ausgerichtet werden.

Kühltürme. Die nächste große Komponente einer Kühlanlage ist der Kühlturm. Der Kühlturm gibt Hitze aus dem Gebäude nach außen ab. Das vom Kühlaggregat in den Kühlturm eingeleitete Wasser hat normalerweise 35 °C, während das aus dem Kühlturm kommende Wasser 29,4 °C hat. Hierbei gibt es viele Variationen. Die meisten Kühltürme verwenden ein oder zwei Lüfter, die Umgebungsluft durch den Turm führen. Die Umgebungsluft bewirkt dann, dass ein Teil des Wassers verdunstet. Dadurch wird wiederum das restliche Wasser gekühlt. Es ist von wesentlicher Bedeutung, dass die Kühlturmlüfter laufen. Große Kühlturmlüfter werden durch eine Wellen- und Getriebeeinheit angetrieben. Auch die Kühlturmlüfter und -motoren müssen ordnungsgemäß ausgerichtet sein. Wenn der Kühlturmlüfter ausfällt, kann dies die Abschaltung der Kühlanlage zur Folge haben.

Pumpen. In einer Kühlanlage gibt es verschiedene Gruppen von Pumpen. Verdichterpumpen lassen das Wasser zwischen dem Kühlerverdichter und dem Kühlturm zirkulieren. Auch wenn es verschiedene Möglichkeiten gibt, sind viele Kühlanlagen als Primär-Sekundär-Anlagen eingerichtet. Eine oder mehrere Primärpumpen transportieren das gekühlte Wasser in der Anlage. Bei diesem Aufbau kann es bei vier Kühlaggregaten vier Primärpumpen geben. Darüber hinaus werden Sekundärpumpen bereitgestellt. Diese Pumpen transportieren Wasser aus der Kühlanlage in Klimagerätespulen in entfernten Gebäuden. Sehr häufig werden redundante Reservepumpen installiert.

In jeder Kühlanlage gilt folgendes Grundprinzip: Um das Kühlaggregat zu starten und das Gebäude zu kühlen, muss ein Kondensator-Wasserfluss und ein Kühlwasserfluss vorhanden sein. Wenn die Pumpen abschalten, schaltet auch die Kühlanlage ab. Alles, was die Zuverlässigkeit der Pumpen beeinträchtigt, stellt ein Problem dar.

Gemischter Schaltschrank

Rohrleitungen. Auf Kondensator-Wasserseite leiten die Rohre das Wasser vom Kühlaggregat zu den Türmen. Auf Kühlwasserseite leiten die Rohre das Wasser vom Kühlaggregat zu den Klimageräten im Gebäude.

Wie bereits erwähnt schaltet die ganze Anlage ab, wenn eines der Geräte ausfällt. Es ist zwingend erforderlich, dass diese Komponenten mit höchster Effizienz und geringer Ausfallquote arbeiten.

Wellenausrichtung und Schwingungen

Bei der Installation und Instandhaltung ist es von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Pumpen und Kühlturmlüfter ordnungsgemäß ausgerichtet sind und keine unüblichen Schwingungen zeigen. Wellenausrichtungsprobleme können zu einem Verschleiß von Lagern, Kupplungen und Dichtungen führen und einen hohen Energieverbrauch und übermäßige Instandhaltungskosten nach sich ziehen. Die Fakten zeigen, dass ein präzises Ausrichten die Reparaturen von mechanischen Dichtungen um bis zu 65 % reduzieren und die Rate der Pumpenreparaturen um bis zu 30 % senken kann. Auch die Kosten für die Störungsbeseitigung werden reduziert. Für die Störungsbeseitigung kann bis zum Zehnfachen der Kosten einer ordnungsgemäßen vorbeugenden Instandhaltung der Geräte anfallen.

Bis jetzt wurden ältere Methoden wie ein Haarlineal oder eine Messuhr zur Überprüfung der Wellenausrichtung verwendet. Diese Methoden können zwar effektiv eingesetzt werden, haben jedoch ihre Beschränkungen und Nachteile. Bei beiden Methoden sind gute Kenntnisse und Erfahrung notwendig, um sie effektiv zu verwenden. Bei Messuhren müssen möglicherweise komplizierte Berechnungen angestellt werden, bei denen es leicht zu Fehlern kommen kann. Was benötigt wird, ist ein Instrument, das bedienungsfreundlich ist und den Faktor Mensch so weit wie möglich eliminiert. Dieses Messgerät ist das Laser-Wellenausrichtungsmessgerät Fluke 830.

Das Laser-Wellenausrichtungsmessgerät Fluke 830 eignet sich perfekt für die Wellenausrichtung der Pumpen und Kühlturmlüfter einer Kühlwasseranlage. Das Messgerät ermöglicht die einfache und effektive Wellenausrichtung der primären und sekundären Kühlwasserpumpen sowie der Kondensator-Wasserpumpen in einer typischen Kältezentrale. Auch die Antriebswellen der Kühlturmlüfter können ordnungsgemäß ausgerichtet werden. Ein großer Vorteil ist die Bedienungsfreundlichkeit des Fluke 830. Für die Haarlineal-Methode oder Messuhren ist viel Übung nötig, um die notwendigen Berechnungen durchzuführen. In vielen Fällen mussten zur Durchführung der Wellenausrichtung Spezialisten herangezogen werden. Das Fluke 830 ermöglicht nun die Durchführung wiederholbarer Wellenausrichtungs- und Messvorgänge durch eine viel größere Zahl von Wartungstechnikern.

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