Kaltwassersatz mit Wasser als Kältemittel (German)

Wasser ist das älteste bekannte Kältemittel und wird in Absorptionskälteanlagen und in Dampfstrahlkälteanlagen vielfältig verwendet. Die Vorteile von Wasser als Kältemittel sind vor allem, daß es überall verfügbar, billig, einfach handhabbar und nicht giftig ist. Die Nachteile sind insbesondere die geringe volumetrische Kälteleistung, hohe Druckverhältnisse für erforderliche Temperaturhübe, große Fördervolumenströme und die Arbeit des Prozesses unter Vakuum. Die Stoffeigenschaften des Kältemittels prägen den Aufbau einer Kältemaschine. Im ILK Dresden entstand eine zweistufige Kompressionskältemaschinenbaureihe mit Wasser als Kältemittel. Der Kälteleistungsbereich liegt zwischen 500 kW und 1000 kW bei Kaltwassertemperaturen von 1 bis 15 Grad Cel. Zur Verdichtung des Kältemittels werden Radialturboverdichter eingesetzt. Der Einsatz von Wasser als Kältemittel bietet die Möglichkeit der Verwendung von Direktwärmeübertragern, da es sich bei Kälteträger, Wärmeträger und Kältemittel jeweils um das gleiche Medium Wasser handelt. Im Direktverdampfer wird das eintretende Kaltwasser auf Verdampfungsdruck entspannt, teilweise verdampft und dadurch abgekühlt. Besonders wichtig ist die Trennung von Flüssigkeit und Dampf, um einen absolut tropfenfreien Dampf in den Turboverdichter eintreten zu lassen. Im Verdichter der ersten Stufe wird auf Mitteldruck verdichtet. Im Zwischenkühler erfolgt durch direkten Kontakt mit Wasser, welches nur im Zwischenkühlerkreislauf umgepumpt wird, durch eine Teilverdampfung des Wassers eine Abkühlung des überhitzten Dampfes bis nahe der Sättigungstemperatur. Der Verdichter der zweiten Stufe verdichtet auf Kondensationsdruck. Die Kondensation geschieht durch direkten Kontakt von Wasserdampf und Kühlwasser. Im allgemeinen ist der Kaltwassersatz, der unter Vakuum steht, durch Plattenwärmeübertrager vom äußeren Netz getrennt. Der Aufbau des Kaltwassersatzes erfolgte in kompakter halbthermischer Bauweise. Das Antriebssystem wurde mit der Anlage integriert, um somit die Abdichtung von schnell laufenden Wellen zu umgehen. Als Antriebssystem werden Mittelfrequenzmotore mit dauerfettgeschmierten Lagern eingesetzt. Aufgezeigt werden die Einsatzbedingungen der Anlage sowie beispielhaft zwei ausgeführte Anlagen mit 400 bzw. 1 MW Kälteleistung.