Leistung des Kaltwassersatzes und Kaltwasservolumenstrom berechnen

Wie wird die Leistung des Kaltwassersatzes bestimmt?

Ein Kaltwassersatz entzieht einem Gebäude über Kaltwasser Wärme und gibt sie an die Umgebung ab. Maßgebend ist die höchste gleichzeitig auftretende Kühllast. Da die Räume ihre Lastspitzen zu unterschiedlichen Zeiten erreichen, ist sie kleiner als deren Summe. Das Verhältnis beschreibt der Gleichzeitigkeitsfaktor:

Q = Q_p × e × (1 + s)

Die Leistung wird in kW oder Kältetonnen (TR) angegeben: 1 TR = 3,517 kW = 12 000 BTU/h.

Kaltwasservolumenstrom

Der Wärmetransport im Wasser beträgt Q = ρ × c_p × V × Δt, daher gilt V = Q / (ρ × c_p × Δt). Beim üblichen Betrieb mit 7/12 °C beträgt die Temperaturdifferenz 5 K. Dafür werden etwa 0,172 m³/h je kW benötigt. Eine größere Temperaturdifferenz bedeutet weniger Volumenstrom, kleinere Rohre und weniger Pumpenleistung. In US Einheiten ergibt dieselbe Bilanz die bekannten 2,4 gpm je Kältetonne bei 10 °F.

Beispiel

Bei insgesamt 500 kW Lastspitzen, 90 % Gleichzeitigkeit und 10 % Zuschlag ergibt sich 500 × 0,9 × 1,1 = 495 kW beziehungsweise 141 TR. Bei 5 K beträgt der Kaltwasservolumenstrom 85 m³/h. Mit einem COP von 3 benötigt der Verdichter 165 kW und der Verflüssiger gibt 660 kW ab.

Verflüssigerseite

Der Kaltwassersatz gibt die entzogene Wärme zuzüglich der Verdichterarbeit ab: Q_cond = Q × (1 + 1 / COP). Bei wassergekühlten Anlagen werden Kühlturm und Verflüssigerwasserpumpe dafür ausgelegt. Geben Sie diese Wärmeleistung in der zweiten Registerkarte ein, um den Volumenstrom zu bestimmen.

Glykolanlagen

Glykol als Frostschutz verringert die spezifische Wärmekapazität. Zum Transport derselben Wärmemenge wird mehr Volumenstrom benötigt, der Druckverlust steigt. Verwenden Sie Dichte und Wärmekapazität aus den Herstellerdaten für Mischungsverhältnis und Temperatur.

Grenzen

Dies ist eine Vorbemessung. Lastberechnung, Teillastwirkungsgrad, Umgebungsbedingungen, Redundanz und Maschinenanzahl erfordern eine ingenieurmäßige Planung.

Häufige Fragen

Wie berechnet man den Kaltwasservolumenstrom aus kW?

Bei beispielhaft 100 kW Leistung, 5 K Temperaturdifferenz, 999,7 kg/m³ Dichte und 4,19 kJ/(kg·K) spezifischer Wärmekapazität ergibt die Wärmebilanz 17,19 m³/h Kaltwasservolumenstrom. Diese Vorbemessung berücksichtigt weder Pumpenwärme noch Wärmeeintrag in Rohren. Für Glykolgemische sind die jeweiligen Stoffwerte erforderlich.

Mit diesen Werten berechnen