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Kühlung – wassergekühlte im Vergleich zu luftgekühlten Kompressoren

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Wie bei Computern gibt es mehrere Möglichkeiten, einen Kompressor zu kühlen. Zuerst muss zwischen einem luftgekühlten oder einem wassergekühlten Kompressor gewählt werden. Bei letzterem müssen Sie wissen, dass es drei verschiedene Kühlmethoden gibt. Sehen wir uns diese verschiedenen Kühloptionen an, die Sie für Ihr Druckluftsystem in Betracht ziehen sollten.

Die verschiedenen Methoden der Wasserkühlung einer Kompressoranlage

Kühlung einer Kompressoranlage

Je mehr Druckluft im Zwischenkühler und Nachkühler des Kompressors gekühlt wird, desto energieeffizienter ist der Kompressor und desto mehr Wasserdampf kondensiert. Die Installation eines wassergekühlten Kompressors bedeutet geringe Anforderungen an das Belüftungssystems des Kompressorraums, da das Kühlwasser in Form von Wärme ca. 90 % der Energie des Elektromotors aufnimmt. Kompressor-Wasserkühlsysteme können auf einem von drei grundlegenden Prinzipien basieren:

  • Offene Systeme ohne Umlaufwasser (angeschlossen an eine externe Wasserversorgung) 
  • Offene Systeme mit Umlaufwasser (Kühlturm) 
  • Geschlossene Systeme mit Umlaufwasser (mit einem externen Wärmetauscher/Kühler)

Offenes System ohne Umlaufwasser

In einem offenen System ohne Umlaufwasser wird das Wasser aus einer externen Quelle eingespeist: dem Stadtwassernetz, einem See, Fluss oder Brunnen. Nach dem Durchlauf durch den Kompressor wird dieses Wasser als Abwasser ausgeleitet. Das System sollte von einem Thermostat gesteuert werden, um die gewünschte Lufttemperatur aufrechtzuerhalten und den Wasserverbrauch zu regeln.

In der Regel ist ein offenes System einfach und kostengünstig zu installieren, aber teuer im Betrieb, insbesondere wenn das Kühlwasser aus dem Stadtwassernetz entnommen wird. Wasser aus einem See oder Fluss ist in der Regel kostenlos, muss jedoch gefiltert und gereinigt werden, um das Risiko einer Verstopfung des Kühlsystems zu mindern. Darüber hinaus kann stark kalkhaltiges Wasser dazu führen, dass Kalkablagerungen in den Kühlern entstehen und die Kühlung allmählich beeinträchtigt wird. Das Gleiche gilt für Salzwasser. Dieses kann jedoch verwendet werden, wenn das System richtig konstruiert und entsprechend ausgelegt ist.

Offenes System mit Umlaufwasser

Bei einem offenen System mit Umlaufwasser wird das Kühlwasser vom Kompressor in einem offenen Kühlturm erneut gekühlt. Das Wasser wird im Kühlturm gekühlt, indem es in eine Kammer eingespritzt wird, während die Umgebungsluft durchgeblasen wird. Dadurch verdampft ein Teil des Wassers, und das restliche Wasser wird auf 2 °C weniger als die Umgebungstemperatur gekühlt (je nach Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit).

Offene Systeme mit Umlaufwasser werden hauptsächlich verwendet, wenn die Verfügbarkeit einer externen Wasserversorgung begrenzt ist. Der Nachteil dieses Systems ist, dass das Wasser allmählich durch die Umgebungsluft verunreinigt wird. Das System muss aufgrund der Verdampfung kontinuierlich mit externem Wasser nachgefüllt werden. Lösliche Salze setzen sich auf den heißen Metalloberflächen ab, wodurch die thermische Wärmeübertragungskapazität des Kühlturms verringert wird. Das Wasser muss regelmäßig analysiert und mit Chemikalien behandelt werden, um ein Algenwachstum im Wasser zu vermeiden. Wenn der Kompressor im Winter nicht in Betrieb ist, muss der Kühlturm entweder abgelassen oder das Wasser erhitzt werden, um ein Einfrieren zu verhindern.

Geschlossenes System mit Umlaufwasser

In einem geschlossenen Kühlsystem zirkuliert Wasser kontinuierlich zwischen Kompressor und einem externen Wärmetauscher. Dieser Wärmetauscher wird entweder durch einen externen Wasserkreislauf oder durch die Umgebungsluft gekühlt. Wenn das Wasser durch einen anderen Wasserkreislauf gekühlt wird, wird ein flacher Plattenwärmetauscher verwendet. Wenn das Wasser mit Umgebungsluft gekühlt wird, wird eine Kühlmatrix aus Rohren und Kühlrippen verwendet. Die Umgebungsluft wird durch die Rohre und Rippen mit einem oder mehreren Lüftern zirkuliert. Diese Methode ist geeignet, wenn die Verfügbarkeit von Kühlwasser begrenzt ist.

Die Kühlkapazität von offenen oder geschlossenen Kreisläufen ist etwa gleich, d. h. das Kompressorwasser wird auf 5 °C über der Kühlmitteltemperatur gekühlt. Wenn das Kühlwasser mit Umgebungsluft gekühlt wird, ist das Hinzufügen eines Frostschutzmittels (z. B. Glykol) erforderlich. Das geschlossene Kühlwassersystem wird mit reinem, weichem Wasser gefüllt.

Wenn Glykol hinzugefügt wird, muss der Wasserdurchfluss des Kompressorsystems neu berechnet werden, da der Typ und die Konzentration von Glykol die thermische Kapazität und die Viskosität des Wassers beeinflussen. Es ist auch wichtig, dass das gesamte System vor dem ersten Gebrauch gründlich gereinigt wird. Ein richtig installiertes, geschlossenes Wassersystem erfordert sehr wenig Überwachung und hat niedrige Wartungskosten. Bei Anlagen, in denen das verfügbare Kühlwasser potenziell korrosiv ist, sollte der Kühler aus korrosionsbeständigen Materialien wie beispielsweise Incoloy bestehen.

Luftgekühlte Kompressoren

Die meisten modernen Kompressoranlagen sind auch in einer luftgekühlten Ausführung erhältlich, wobei die Zwangsbelüftung im Luftkompressorgehäuse nahezu 100 % der vom Elektromotor verbrauchten Energie aufnimmt.

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