Senken Sie Ihre Energiekosten mit freier Kühlung – der nachhaltige Ansatz

Die Reduzierung des Energieverbrauchs ist ein wesentlicher Bestandteil unserer globalen Bemühungen zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen. Je effizienter wir unsere Prozesse gestalten können, desto geringer ist unser CO2-Ausstoß und desto nachhaltiger werden wir.

In der Industrie gibt es nicht die eine goldene Regel, um den Verbrauch zu senken, sondern es ist eine Kombination aus mehreren kleinen Gewinnen, die in Kombination ein System schaffen, das viel wirtschaftlicher und umweltfreundlicher ist.

Jede Branche, die einen Kühlprozess benötigt, kann von einer nachhaltigeren Kühlung, wie z. B. der freien Kühlung, profitieren.

Was ist freie Kühlung?

Bei der freien Kühlung werden niedrige Außenlufttemperaturen verwendet, um das Kühlwasser für industrielle Temperierungsanwendungen oder in HLK-Systemen zu unterstützen.

Es ist schnell, effektiv und äußerst wirtschaftlich, insbesondere in Gebieten mit kalten Jahreszeiten wie Großbritannien, wo Energieeinsparungen von bis zu 80 % erzielt werden können.

Wie funktioniert die freie Kühlung?

Der Einsatz von freier Kühlung in einer industriellen Temperieranwendung unterscheidet sich von einer Umgebungskühllösung, da frische Umgebungsluft nicht direkt in den Kühlkreislauf gesaugt werden kann.

Um die Vorteile der niedrigen Umgebungstemperaturen nutzen zu können, muss daher eine Freikühlschlange in den Kreislauf eingeführt werden.

Wenn die Umgebungslufttemperatur nur 1 °C unter die Rücklauftemperatur der Prozessflüssigkeit fällt, leitet ein 3-Wege-Ventil die zurücklaufende Prozessflüssigkeit durch die freie Kühlschlange ab, in der die kühlere Umgebungsluft die Prozesswärme abführt und die zurückführende Flüssigkeit abkühlt (teilweise freie Kühlung), dann strömt sie durch den Verdampfer des Kühlers, wo die erforderlichen Solltemperaturen erreicht werden – was die Anforderungen an die Komponenten Ihrer Kältemaschine verringert und deren Lebensdauer verlängert.

Wenn die Umgebungslufttemperatur weiter sinkt, nimmt die Menge an Prozesswärme, die der Prozessflüssigkeit durch die Luft entzogen wird, zu, wodurch die Belastung des Kühlers schrittweise reduziert wird. Bei einer Temperatur von 5 °C unter der Temperatur des Prozesszulaufmediums wird die gesamte Prozesswärme durch die Umgebungsluft im Freikühler abgeführt – für eine vollständige freie Kühlung.

In Großbritannien, Irland und weiten Teilen Westeuropas ermöglicht unser relativ kühles Klima eine teilweise oder vollständige freie Kühlung für einen Großteil des Jahres. Damit lassen sich vor allem zwischen den Monaten Oktober und April erhebliche Energieeinsparungen erzielen, in einigen Fällen bis zu 80 % Strom.

Art der freien Kühlung

Bei einem eigenständigen Freikühlsystem arbeitet eine unabhängige Freikühleinheit mit einem elektromechanischen Kühler zusammen.

Da das System aus mindestens zwei Einheiten besteht, benötigt es angesichts der Grundfläche des Geräts und der anschließenden Notwendigkeit, die Luft um die Geräte herum zirkulieren zu lassen, einen größeren Platzbedarf. Die vergrößerte Stellfläche bedeutet jedoch eine größere Oberfläche, wodurch eine bessere Teilebelastung erreicht werden kann – was einer Einsparung von 80 % bei den Betriebskosten pro Jahr entspricht.

Darüber hinaus sind eigenständige Freikühlsysteme in der Lage, 100 % freie Kühlung bei einer höheren Umgebungslufttemperatur zu liefern als integrierte Freikühlgeräte. Aus der Cap-Ex-Perspektive kann ein eigenständiges Freikühlsystem neben einer vorhandenen Kältemaschine arbeiten.

Auf diese Weise können die Anlaufkosten niedriger sein, da der ursprüngliche Kühler in Betrieb bleiben kann.

Integrierte Freikühlgeräte sind eine praktikable Option für Standorte, die möglicherweise nicht über die verfügbare Stellfläche verfügen, um eigenständige Geräte unterzubringen.

Es ist ideal für Systeme mit hoher Kapazität und begrenzter verfügbarer Stellfläche, da ein eigenständiges System dieser Größenordnung viel Stellfläche benötigen würde, um die erforderliche Ausrüstung unterzubringen.

Damit ein integriertes System jedoch eine 100%ige freie Kühlung erreicht, muss die Umgebungslufttemperatur niedriger sein. in der Regel im Bereich von 2 °C, verglichen mit 5 °C bei eigenständigen Systemen.

Benötige ich einen neuen Kühler, damit die freie Kühlung funktioniert?

Die freie Kühlung funktioniert entweder mit einem Kühler mit eingebauter Freikühlschlange oder mit einem Freikühler, der in Reihe mit einem Kühler arbeitet. Letzteres ist aufgrund der größeren Oberfläche des Luftkühlers effizienter und wir können beide Optionen anbieten.

Ein ferngesteuerter Freikühler ist so konzipiert, dass er nichts anderes kann, als freie Kühlung zu bieten, und verfügt über ein eigenes, speziell entwickeltes Steuerungssystem, ein 3-Wege-Ventil und ein Bypass-System. Daher ist es eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, maximale Einsparungen und eine schnelle Amortisation zu erzielen.

Da das System komplett verpackt ist, komplett mit integrierter Steuerung, 3-Wege-Ventil und -Stellantrieb sowie Bypass-Rohrleitungen, können sie problemlos sowohl in bestehenden Systemen als auch in Neubauten installiert werden.

Es ist keine Kommunikation zwischen dem Freikühler und dem Kühler erforderlich. In typischen Prozesskühlsystemen können Kältemaschinen bis zu 90 % des Jahres entlastet werden.

Beispiele für freie Kühlung

Freie Kühlung verhilft CNC- und Drahterodierunternehmen zu jährlichen Einsparungen von 17.500 GBP

Ein führendes Unternehmen für CNC- (Computer Numerical Control) und Drahterodieren, das ein 5-Achsen-Lasersystem und rund 30 CNC-Erodier- und Drahterodiermaschinen zur Herstellung präziser bearbeiteter Komponenten für die Luft- und Raumfahrtindustrie betreibt, beschloss, seinen Betrieb und seine Produktionsanlagen von zwei verschiedenen Fabriken in eine einzige, größere Fabrik zu verlagern.

In der vorherigen Konfiguration waren alle Maschinen auf zwei Fabrikeinheiten aufgeteilt und die Kühlung erfolgte durch einzelne kleine Kältemaschinen, die im Laufe der Jahre installiert wurden.

Als Ergebnis einer detaillierten Standortuntersuchung und Betriebskostenanalyse, die die Ermittlung der erforderlichen exakten Gesamtkühllast von 133 kW und einer Vorlauftemperatur von 18 bis 20 Grad Celsius umfasste, installierte ICS Cool Energy einen einzelnen ic540 i-Chiller mit einem eigenständigen Freikühler mit drei Lüftern und 140 kW.

Die angebotene Lösung umfasste auch eine 3-jährige Teilegarantie auf die neue Ausrüstung, ein geplantes Paket zur vorbeugenden Wartung und ein komplettes Liefer- und Installationspaket. Der Kühler und der Freikühler wurden extern am neuen Standort aufgestellt und die Rohrleitungen wurden auf zwei Etagen in Deckenhöhe installiert, um bestehende und zukünftige Maschinen zu versorgen (was die potenzielle Kühlung von bis zu 36 Maschinen ermöglicht).

Nach der Installation ergab die Betriebskostenanalyse eine Einsparung von 71 % im Vergleich zu einem alleinigen Kühler und basierend auf einem 24/7-Betrieb mit einer Amortisationszeit von etwa 9 Monaten für den Freikühler. Der Kunde berechnete die Energiekosteneinsparungen von rund 17.500 GBP pro Jahr, wobei weitere Energieeinsparungen durch invertergesteuerte Lüfter am Freikühler erzielt wurden.

Freie Kühlung bringt massive Einsparungen für Hersteller von Spezialchemikalien

Drei luftgekühlte Kaltwassersätze und ein 360-kW-Freikühlersystem, was zu jährlichen Energieeinsparungen von 42 % für einen Chemiehersteller führt. Dies bedeutet eine Amortisation der Investition in 6-9 Monaten und eine längere Lebensdauer des Kühlers als Ergebnis einer geringeren Nutzung und eines umfassenden Vertrags über die geplante vorbeugende Wartung (PPM)

Der Kunde, ein führender Hersteller von Spezialchemikalien, plante, seinen bestehenden Kugelmühlenprozess (bestehend aus 7 Mühlen) an einen neuen Produktionsstandort zu verlagern, der für eine Erweiterung auf 16 Mühlen geeignet wäre.

In der vorherigen Konfiguration hatten sie jede Kugelmühle mit einzelnen Kältemaschinen gekühlt, wollten aber die Energieeffizienz des Systems durch neue Kaltwasserringe erhöhen, die von größeren Kältemaschinen bedient werden.

Ein Besuch vor Ort ergab, dass der Prozess eine maximale Auslegungslast von 358 kW an Kühl- und druckunabhängigen Regelventilen an jedem Kugelmühlenanschluss erforderte, um eine präzise Durchflussregelung zu ermöglichen.

Um das übergeordnete Ziel der Effizienzsteigerung und Energieeinsparung zu erreichen, wurden in einer detaillierten und umfassenden Konstruktionsbeschreibung drei luftgekühlte iC 660 i-Chiller (in der Lage, die Gesamtlast bei einem Duty/Duty/Assist-Betrieb zu bewältigen) mit einem 360-kW-Freikühlersystem empfohlen.

Dank der Aufrüstung des Kühlsystems und der Hinzufügung des Freikühlers verbraucht der Kunde bei niedrigeren Umgebungsbedingungen weniger Strom, was einer jährlichen Einsparung von über 210.000 kWh und einer jährlichen Einsparung von 21.000 GBP entspricht. Zu den weiteren Vorteilen gehören weitaus niedrigere Betriebskosten der Anlage, ein geringerer CO2-Fußabdruck der Produktionsanlage, ein höherer Leistungskoeffizient, große langfristige Einsparungen, ein Return on Investment innerhalb von 6-9 Monaten und eine längere Lebensdauer der Kältemaschine.

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