K£¤lte-, Klima- und K£¼ - K£¤lte, Klima un¢  Wilo-Planungshandbuch K£¤lte-, Klima- und K£¼hltechnik

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  • Kälte-, Klima- und Kühltechnik

    Planungshandbuch

    2007

  • I N H A LT

    Grundlagen für die Kälte-, Klima- und Kühltechnik 5

    Kennlinien 6

    Saugverhalten der Kreiselpumpe 9

    Wirkungsgrad der Pumpe 11

    Leistungsbedarf der Pumpe 12

    Druckverhalten 14

    Förderung viskoser (zäher) Medien 15

    Geräusche – Luftschall – Körperschall 19

    Pumpen als Geräuscherzeuger 19

    Luftschall 20

    Körperschall und Wasserschall 20

    Maßnahmen gegen Geräusche 21

    Pumpenzulauf 29

    Pumpensumpf 29

    Saugleitungen und Saugbehälter 30

    Ansaugen 31

    Pumpenleistungsregelung 33

    Regelungsart ∆p-c 33 Regelungsart ∆p-v 34 Differenzdruck – mengenüberlagert (∆p-q) 34 Regelungsart ∆p-T 35 Betriebsart DDC 35

    Erzeugerkreisläufe im Verflüssigerteil 37

    Rückkühlwerke / Notkühler 37

    Wärmerückgewinnung 38

    Erdwärme im Kondensatorkreislauf 39

    Erzeugerkreisläufe im Verdampferteil 41

    Konstanter Volumenstrom im Verdampferkreislauf 41

    Variablen Volumenstrom im Verdampferkreislauf 42

    Kaltwasserverbraucher 43

    Absicherung von Pumpen und Kältemaschinen 47

    Mindestlaufzeit von Kälteerzeugern und Pufferspeicherbetrieb 47

    Absicherung der Kältemaschine im Verdampferkreis 49

    Absicherung der Kältemaschine im Kondensatorkreis 49

    Absicherung von Umwälzpumpen 50

    Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG

  • Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007

    I N H A LT

    Beispiele für die Pumpenauswahl im Kondensatorkreis 57

    Brunnensystem 57

    Offenes Kühlturmsystem 59

    Geschlossenes Kühlturmsystem 61

    Wärmerückgewinnung über eine Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitung 63

    Erdkollektoranlage 65

    Erdspießanlage 67

    Beispiele für die Pumpenauswahl im Kaltwasserkreis 68

    Mengenregelung mit Durchgangsventilen 68

    Mengenregelung mit Verteilventil 70

    Beimischschaltung zur Temperaturregelung 72

    Beispiele für die Pumpenauswahl im Verdampferkreis 74

    Verdampferkreislauf mit konstantem Volumenstrom 74

    Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreislauf 75

    Verdampferkreislauf mit Eisspeicher 76

    Verdampferkreislauf mit variablem Volumenstrom 78

    Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bei der Auswahl von Armaturen 83

    Anhang 86

    Seminare 98

    Informationsmaterial 99

    Impressum 103

  • Grundlagen für die Kälte-, Klima- und Kühltechnik Innerhalb von Gebäuden spielt der Transport von Kalt-, Klima- und Kühlflüssigkeit eine wichtige Rolle. So wird Kaltwasser zum Kühlen von Arbeitsmaschinen in der Industrie und zum Verdampfer in der Gebäudetechnik mit Pumpen gefördert. Klima- anlagen benötigen Fördermedien zum Wärmetransport und nutzen die Umtriebs- kraft von Umwälzpumpen zum schnelleren Austausch und kurzen Regelzeiten. In Rückkühlwerken werden Flüssigkeiten mit und ohne Aufbereitung des Mediums zur Bewältigung der Aufgaben umgepumpt.

    Flüssige Wärmeträger benötigen zum Transport Pumpen und Anlagen, die für die unterschiedlichen chemischen, physikalischen, mechanischen und finanziellen Anfor- derungen geeignet sind.

    Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 5

    Der Inhalt dieser Broschüre soll Menschen, die sich in Ausbildung, Weiterbildung und Um- schulung befinden, eine Wissensgrundlage der Anlagenkonstruktion vermitteln. Unterschiedli- che Gestaltungen und Ausführungen von Anla- gen mit flüssigen Wärmeträgern können direkte Auswirkungen durch lästige Geräuschbildung oder Bauteilversagen hervorrufen. Der Nutzer soll mit einfachen, erklärenden Sätzen, mit Zeichnungen und mit Beispielen, eine ausrei- chende Basis für die Praxis erhalten. Auswahl und zweckmäßiger Einsatz von Pumpen mit ihrem Zubehör in der Kälte-, Klima- und Kühltechnik sollen dadurch zur täglich wiederkehrenden Selbstverständlichkeit werden.

    Es ist zu berücksichtigen, dass unterschiedliche Normen (EN, DIN, VDE, ISO, IEC) und Richtlinien (VDI, DVGW, ATV, VDMA) eingehalten und spezielle Aggregate und Techniken ausgewählt werden. Länderbauverordnungen und Umwelt- schutzrichtlinien etc. stellen zusätzliche Anfor- derungen. Im Grundsätzlichen sind die Forderun- gen in dieser Broschüre berücksichtigt. Da ein stetiger Wandel bei der Entwicklung von Anfor- derungen zu beobachten ist, muss tagesaktuell über zusätzliche Informationskanäle der neueste Stand der Technik in die Anlagenplanung mit einfließen. Dies kann nicht durch den Inhalt dieser Broschüre geleistet werden.

    Bitte beachten Sie die weitere Möglichkeit der Wissensvertiefung, aufbauend auf dem Ihnen nun vorliegenden Planungshandbuch für die Kalt-, Klima- und Kühlanlage, durch unsere Dokumentationen und Informationsmaterialien. Wir haben eine Übersicht nach heutigem Stand zusammengestellt. Hier finden Sie Unterlagen zum Selbststudium und unser Seminarprogramm mit praxisorientiertem Training.

  • H1 2� �H2 Q1

    Q2 =

    Änderung des Widerstandes quadratisch zum Förderstrom

    6 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG

    Rohrnetzkennlinie

    Die statischen Anteile bestehen aus dem geo- dätischen, vom Förderstrom unabhängigen Anteil Hgeo und dem Druckhöhenunterschied

    zwischen Ein- und Austrittsquerschnitt der Anlage.

    Bei offenen Behältern entfällt dieser letzte Anteil. Die dynamischen Anteile bestehen aus dem mit wachsendem Förderstrom quadratisch ansteigenden Druckhöhenverlust HV und der Differenz der Geschwindigkeitshöhen

    aus Ein- und Austrittsquerschnitt der Anlage.

    Abkürzung Beschreibung HA Benötigte Förderhöhe der Anlage

    HVL Druckverluste in Rohrleitungen

    HVA Druckverluste in Armaturen

    Hgeo Geodätische Höhendifferenz (zu überwindende geodätische Höhe)

    HGes Gesamthöhenverluste

    Abkürzung Beschreibung va Austrittsgeschwindigkeit

    ve Eintrittsgeschwindigkeit

    pa Austrittsdruck

    pe Eintrittsdruck

    ρ Mediumsdichte

    g Fallbeschleunigung

    HV Druckverluste im Rohrnetz

    Anlagenkennlinie

    Die Anlagenkennlinie zeigt die durch das System benötigte Förderhöhe HA an. Sie besteht aus den Komponenten Hgeo, HVL und HVA. Während Hgeo (statisch) unabhängig vom Volumenstrom kon- stant bleibt, steigen HVL und HVA (dynamisch) durch die verschiedenst gearteten Verluste in Rohrleitungen, Armaturen und Formstücken sowie aufgrund von Temperatureinfluss beding- ten Reibungserhöhungen etc. quadratisch an.

    Kennlinien

    Förderstrom Q [m3/h]

    Hgeo

    HGes

    HVL + HVA Anlagenkennlinie

    HAF ör

    de rh

    öh e

    H [m

    ]

    Q [m3/h]

    H1 Q1

    H2

    Q2

    H [m

    ] 0 3 41 2

    40

    50

    60

    70

    80

    30

    20

    10

    0

    pa - pe

    ρ · g

    va2 - ve2

    2 · g

    Förderstrom Q [m3/h]

    Anlagenkennlinie HA

    Fö rd

    er hö

    he H

    A d

    er A

    nl ag

    e [m

    ]

    statischer Anteil = Hgeo + ρ · g pa - pe

    dynamischer Anteil = HV + 2 · g va2 - ve2

    G R U N D L A G E N

    Anlagenkennlinie

  • Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 7

    Pumpenkennlinie

    Die Förderleistung einer Kreiselpumpe wird durch eine Kennlinie im Q-H-Diagramm angegeben. Darin sind aufgezeichnet der Förderstrom Q in z. B. m3/h und die Förderhöhe H in m der Pumpe.

    Der Verlauf der Pumpenkennlinie ist gekrümmt und fällt im Diagramm von links nach rechts mit zunehmendem Förderstrom ab. Die Neigung der Kennlinie wird durch die Konstruktion der Pumpe und insbesondere auch durch die Bauform des Laufrades bestimmt. Jede Änderung der Förder- höhe hat stets auch eine Änderung des Förder- stromes zur Folge.

    Das Charakteristische an der Pumpenkennlinie ist die gegenseitige Abhängigkeit des Förder- stromes und der Förderhöhe.

    Großer Förderstrom -̂- geringe Förderhöhe, kleiner Förderstrom -̂- große Förderhöhe.

    Obwohl ausschließlich das installierte Rohrlei- tungssystem auf Grund der Eigenwiderstände vorgibt, welcher Förderstrom bei gegebener Pumpenleistung gefördert wird, kann die betref- fende Pumpe immer nur einen Betriebspunkt auf ihrer Kennlinie einnehmen. Dieser Betriebspunkt ist der Schnittpunkt der Pumpenkennlinie mit der jeweiligen Rohrnetzkennlinie.

    Betriebspunkt

    Der Betriebspunkt ist der Schnittpunkt von Anlagenkennlinie und Pumpenkennlinie. Der Betriebspunkt stellt sich bei Pumpen mit fester Drehzahl selbstständig ein.

    Eine Veränderung des Betriebspunktes tritt dann ein, wenn z. B. bei einer stationären Pumpstation die geodätische Förderhöhe zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert schwankt. Dadurch verändert sich der gelieferte Volumen- strom der Pumpe, da diese nur Betriebspunkte auf der Pumpenkennlinie einnehmen kann.

    Grund für ein Schwanken des Betriebspunktes könnte u. a. ein unterschiedliches Wasserniveau im Schacht bzw. Behälter sein, da sich hierbei der Zulaufdruck zur Pumpe durch das verschiedene Niveau verändert. Enddruckseitig kann diese Veränderung auch durch ein Zusetzen der Rohr- leitung (Inkrustierung) bzw. durch eindrosseln der Ventile oder des Verbrauchers begründet sein.

    Praktisch kommt in der Anlage bei feststoff- freien, normalviskosen Flüssigkeiten eine Ände- rung der Rohrleitungskennlinie nur durch Ver- größern oder Verkleinern