Perfekte Regelung von Wärmeübertragern mit Einsatz von Strahlpumpen

Die perfekte Regelung von Wärmeübertragern mit Einsatz von Strahlpumpen

Bild 1: Drosselschaltung bzw. Massenstromregelung

Wärme- oder Kälteenergie mit Hilfe eines Wärmeübertragers weiterzuleiten, ist in der Industrie und Gebäudetechnik eine Standardanwendung. In der Regel kommt dort die Drosselschaltung zum Einsatz bei der lediglich der Massenstrom geregelt werden kann.

Die Eintrittstemperatur in den Wärmetauscher bleibt immer gleich und entspricht der Primärvorlauftemperatur des Wärmenetzes. Bei grösseren Temperatur-differenzen zwischen dem Primär- und Sekundärvorlauf ist diese Schaltung nachteilig. Wenn darüber hinaus noch grössere Leistungen mit sehr kleinen Teillastbedinungen zu regeln sind, dann wird für eine gute Regelung ein zweites Schwachlastventil benötigt (siehe Bild 1).

Wärmeübertrager kommen bei sehr niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten im Teillastfall an ihre Leistungs- bzw. Regelgrenzen und es kann ggf. zu einer laminaren Strömung kommen.

Bild 2: Beimischschaltung mit Strahlpumpentechnik

Somit bietet sich hier eine alternative Lösung an. Die Strahlpumpe ersetzt und übernimmt die Funktion des Regelventils. Diese alternative Form der Beimischregelung mit einer Armatur (siehe Bild 2) optimiert in allen Lastfällen die Qualität der Anlage im Vergleich zu der oben beschriebenen Massenstromregelung. Mit Hilfe der geregelten Stahlpumpe kann die primärseitige Eintrittstemperatur in den Wärmeübertrager den Randbedingungen des Anwendungsfalls optimal angepasst werden und man kann somit eine Leistungsregelung realisieren.

Über die Beimischung des Rücklaufes ist es möglich vor allem in Teillastfällen ein Vielfaches der üblichen Wassermenge zu zirkulieren und somit eine dauerhaft turbulente Strömung über den Wärmetauscher zu realisieren. Die daraus resultierenden Vorteile werden in der nachfolgenden Aufstellung (siehe Tabelle 1) zusammengefasst.

Tabelle 1: Vergleich der Mengen- und Beimischregelung

In den vergangenen Jahren hat die Colin Swiss einige dieser Anlagen mit Strahlpumpentechnik in der Schweiz schon realisiert. Sowohl im Fernwärmebereich aber auch bei industriellen Anwendungen. Die folgende Anlage wurde im Herbst 2019 installiert und hat seither die Aufgabe eine variable Wärmeleistung in Höhe von 3,0MW (aufgeteilt in 2 x 1.500kW) für eine Holzschnitzeltrocknung über 7.000 Betriebsstunden pro Jahr zur Verfügung zu stellen. Der sekundärseitige Wasser-Glykol-Kreislauf wird entsprechend erwärmt, um die Lüftungsregister der Containeranlagen mit Wärmenergie zu versorgen und die Holzschnitzel entsprechend zu trocknen. Die Anlage wurde gemeinsam mit dem Rohrleitungsbauer und in Rücksprache mit dem Energieversorger geplant und inklusive Regelung von der Colin Swiss geliefert. Seit der Inbetriebnahme läuft die Anlage störungsfrei.