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Kaltwassererzeuger und WärmepumpenHydraulik-Handbuch

Hydraulische Einbindung von Kaltwasser-erzeugern und Wärmepumpen

Inhaltsverzeichnis

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Aus der Praxis für die Praxis .................................................................... 3

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und einem Verbraucher ....................................... 4

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung, Einkreis-Pufferspeicher und einem Verbraucher ............ 9

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Zweikreis-Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik ........................................................... 14

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung, Zweikreis-Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik .................................................................................. 19

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und mehreren unterschiedlichen Verbrauchern ............................................................ 24

Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und mehreren Verbrauchern gleicher Leistung ............................................................. 29

Kalt-/Warmwasser Erzeugung mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung und sekundärseitiger Inverter-Pumpe .......................... 34

Sequenz-Schaltung von Kalt-/Warmwassererzeugern mit Zweikreis- Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik ............................. 39

Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, Einbindung Rückkühlwerk ..................................................................... 44

Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, Einbindung Rückkühlwerk mit Kaltwetterstart-Regelung für ganzjährigen Betrieb .......................... 47

Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, mit Rückkühlwerk und Freikühlfunktion ................................................ 51

Kaltwassererzeugung, luftgekühlt, Einbindung Enthitzer zur Wär-merückgewinnung ................................................................................ 57

Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, mit Wärmerückgewinnung und Rückkühlwerk ................................................................................ 61

Legende ................................................................................................ 66

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Aus der Praxis für die Praxis

Das ist der Grundgedanke, der zum Entstehen dieses Handbuches geführt hat. Ingenieure und Techniker sollen bei ihrer Arbeit bestmöglich unterstützt werden, wenn es um eine Systemeinbindung von Kaltwassererzeugern oder Wärmepumpen geht.

Auf den folgenden Seiten werden die gebräuchlichsten Hydraulikkreisläufe für ver-schiedene Anwendungsbereiche zur Einbindung dieser Geräte skizziert und erläutert. Dabei handelt es sich um Empfehlungen und nützliche Hinweise, die aber keine indi-viduelle Anlagenplanung und Auslegung von hydraulischen Komponenten ersetzen.

Schutzvermerk Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhand-lungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmustereintragung vorbehalten.


01Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und einem Verbraucher

Anwendungsgebiet

Erzeugung von Kalt- oder Warmwasser zur Komfort-Klimatisierung oder für Pro-zessanwendungen.

Durch die Verwendung eines Einkreis-Pufferspeichersystems ist ein einfaches Ver-brauchernetz Bedingung, bei dem aber wichtige Voraussetzungen erfüllt werden müssen.

VerbraucherGerät Pufferspeicher

Funktionsweise der Hydraulik

Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun über den Verbraucher und wird dort wieder erwärmt bzw. abgekühlt. Bei maximaler Leistungsabnahme ist das 3-Wege-Ventil in der Position A - AB voll geöffnet. Die Bypass-Strecke B ist geschlossen. Geht die Lastabnahme des Verbrau-chers zurück, wird die Bypass-Strecke B geöffnet. So wird sichergestellt, dass unabhängig von der Lastabnahme ein konstanter Wasser-Volumenstrom über das Gerät vorhanden ist. Ein konstanter Wasser-Volumenstrom ist für einen störungs-freien Betrieb des Gerätes erforderlich. Deshalb muss auf den Einsatz von dreh-zahlgeregelten Pumpen verzichtet werden. Ist die Bypass-Stecke B aufgrund einer fehlenden Lastabnahme vollständig geöffnet, strömt kein Wasser mehr über den Verbraucher. Die Wassertemperatur nähert sich dem Sollwert des Gerätes an und die Verdichter schalten nach und nach ab. Die Was-serpumpe bleibt kontinuierlich im Betrieb, um die aktuellen Wassertemperaturen im System zu erfassen. Steigt die Lastabnahme wieder an, schaltet das Gerät je nach Temperaturabweichung vom Sollwert die einzelnen Verdichter wieder zu.

Für die Regelung des Gerätes ist es wichtig, dass zu jeder Zeit eine konstante Was-sermenge über den Verdampfer/Verflüssiger befördert wird. Variable Wasser-


01mengen führen zu unstetigen Wärmeübergängen und somit zu undefiniert schwankenden Leistungen des Wärmetauschers. Das kann zu Betriebsstörungen führen, die über die Regelung des Gerätes erfasst werden. Die möglichen Störmeldungen sind:• Unzureichender Verdampfungsdruck• Niederdruck• Frostschutz• Strömungswächter• Geringe Wasser-Durchflussmenge in der Anlage

Aus diesem Grund dürfen bei der abgebildeten Hydraulik keine 2-Wege-Ventile ver-wendet werden!

Wichtige Komponenten der Hydraulik

Einkreis-Pufferspeicher: Der Pufferspeicher dient in erster Linie der Volumenerhöhung des Wassers im hydraulischen System, um die Mindestlaufzeit der Verdichter sicherzustellen und um ein unnötig häufiges Ein- und Ausschalten der Verdichter zu verhindern.

Wasserfilter: Wasserfilter müssen vor dem unmittelbaren Eintritt aller wasserseitigen Wärmetau-scher des Systems installiert werden. Der Wasserfilter schützt den Wärmetauscher vor Ablagerungen und Verschmut-zungen jeglicher Art. Für einen zuverlässigen Schutz dürfen nur Schmutzfänger mit einer Maschenweite von maximal 1 mm verwendet werden. Wasserfilter sind Vor-aussetzung für eine sichere und einwandfreie Funktion des Gerätes.

Paddel-Strömungswächter: Der Paddel-Strömungswächter schützt den Verdampfer des Gerätes bei aus-bleibendem oder unzureichendem Wasser-Volumenstrom. Der Strömungswächter muss am Geräteaustritt installiert und elektrisch – nach Schaltplan – mit dem Gerät verkabelt werden. Der Strömungswächter dient als Sicherheitseinrichtung und nicht als regelmäßiges Schaltorgan des Gerätes. Daher darf die Betriebsfreigabe des Gerä-tes nicht über den Strömungswächter geschaltet werden. Der Strömungswächter ist Voraussetzung für eine sichere und einwandfreie Funktion des Gerätes.

Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumen-änderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdehnungsgefä-ßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden. Sollten bei der Anlagenkonfiguration Geräte mit bereits integriertem Hydraulikmodul eingesetzt werden, beinhalten diese oft Pumpen, Einkreispufferspeicher und unter Umständen – neben anderen Einbauten – auch Ausdehnungsgefäße. Diese Ausdeh-nungsgefäße sind in den überwiegenden Fällen jedoch nur für das Wasservolumen des Gerätes dimensioniert und für den angeschlossenen Hydraulikkreislauf nicht mehr ausreichend. Das Volumen des zu installierenden zusätzlichen Ausdehnungsge-fäßes muss mit dem Gesamtwasservolumen im hydraulischen System abgestimmt werden. Daher muss das Volumen des im Gerät integrierten Ausdehnungsgefäßes meistens um ein bauseitiges, zusätzliches Ausdehnungsgefäß ergänzt werden.

Sehr häufig werden Geräte auf dem Dach des Gebäudes und damit am höchsten Punkt des Systems montiert. Wenn durch einen falsch eingestellten Vordruck der Druck am höchsten Punkt des Systems sinkt, an dem fast immer auch die Wasser-pumpe montiert ist, kommt es auf der Saugseite der Pumpe zur Kavitation. Wenn Kavitation nicht rechtzeitig erkannt wird, können Wasserpumpe und weitere Anlagenkomponenten beschädigt werden.

Wassersystemdruckschalter: Wenn Geräte und Wasserpumpen am höchsten Punkt des Systems montiert werden, sollten auf jeden Fall Wassersystemdruckschalter verwendet werden. Alle Geräte haben in der Regel einen elektrischen Eingang, der den potentialfreien Kontakt des Wassersystemdruckschalters verarbeiten kann. Ein abfallender Systemdruck wird in der Regelung des Gerätes verarbeitet, hält dann bei dieser Störung sowohl das Gerät als auch die Pumpe an und verhindert kostenintensive Anlagenausfälle.


01Regulierventile: Um die korrekten Betriebsbedingungen für die gesamte Anlage zu gewährleisten,

müssen Pumpenkennlinie und Anlagenkennlinie aufeinander abgestimmt sein. Falls keine Pumpen mit variablen Pumpenkennlinien zur Verfügung stehen, müssen Regu-lierventile verwendet werden. Diese dienen dem wichtigen Abgleich von Wasser-pumpen und Verbraucher untereinander. Bei Systemen mit nur einem Verbraucher kann der Wasser-Volumenstrom einreguliert werden. Bei Systemen mit mehreren Verbrauchern können durch den hydraulischen Abgleich die unterschiedlichen Volumenströme einreguliert oder die verschiedenen Druckverluste in den Rohrlei-tungen kompensiert werden.

Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte – durch-geführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Darstellung unberücksichtigt.

Befüllung und Entleerung: Füll- und Entleerungsventile müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Befüllung und Entleerung der hydraulischen Anlage durchgeführt werden kann. Füll- und Entleerungsventile bleiben in der schematischen Darstellung unberücksichtigt.

Steuerung und Regelung

Externe Freigabe Gerät: Das Gerät kann über einen externen potentialfreien Kontakt freigegeben werden. Der Freigabe-/Umschaltkontakt kann außentemperatur- oder zeitabhängig geschal-tet werden. Der Freigabekontakt darf nicht zur Leistungs- bzw. Temperaturregelung genutzt werden. Die Leistungsregelung des Gerätes und die damit verbundene Regelung der Wassertemperatur darf nur über die interne Steuerung des Gerätes erfolgen. Andernfalls sind ein Taktbetrieb der Verdichter mit zu kurzen Laufzeiten sowie eine wesentlich verschlechterte Energieeffizienz des Gesamtsystems die Folge.

Nach erfolgter Freigabe schaltet das Gerät die Pumpe ein, überprüft die Strömung über einen internen Differenzdruckschalter und zusätzlich über den bauseits mon-tierten Paddel-Strömungswächter. Sobald ein stabiler Wasserdurchfluss sicherge-stellt ist, wird die Wassertemperatur erfasst und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Je nach Höhe der Abweichung werden die einzelnen Verdichter einge-schaltet, um das Wasser auf den Sollwert zu kühlen. Nach Erreichen des Sollwertes schaltet der erste Verdichter ab. Je nach Temperaturänderung werden weitere Ver-dichter ab- oder zugeschaltet. Die Wasserpumpen bleiben weiter zur Erfassung der Wassertemperaturen im System in Betrieb.

Nach Abschaltung des Gerätes über den externen Freigabekontakt regeln die Ver-dichter kontrolliert herunter und schalten sich dann aus. Die Pumpe wird nach Ablauf einer programmierten Nachlaufzeit ausgeschaltet.

Pumpenfreigabe: Die Freigabe der bauseitigen Pumpen muss über die Pumpenfreigabekontakte des Gerätes erfolgen. Falls das Gerät standardmäßig nicht über Pumpenfreigabekontakte verfügt, können diese als Option zur Verfügung gestellt werden.

Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.

Falls das Gerät keine integrierte Wasserpumpe hat, steht für die bauseitig zu installie-renden Wasserpumpen keine Spannungsversorgung vonseiten des Gerätes zur Ver-fügung. Deshalb müssen die Pumpen bauseitig mit Spannung versorgt werden.

Störmeldung: Zur Überwachung der Anlage steht ein potentialfreier Kontakt im Gerät zur Ver-fügung. Der Kontakt schließt sich im Fall einer Betriebsstörung. Das Gerät darf auf keinen Fall über das externe Freigabesignal ausgeschaltet werden; falls eine Betriebs-störung über den potentialfreien Kontakt erfasst wurde, werden dadurch unter Umständen Informationen über die Störungsursache auf dem Display des Gerätes nicht mehr angezeigt. Außerdem wird dadurch das ganze Gerät außer Betrieb gesetzt, obwohl eventuell nur einer von mehreren Kältekreisläufen betroffen war.


01Frostschutz

Werden Rohrleitungen, in denen Wasser zirkuliert, im Außenbereich oder nicht frost-sicher innerhalb von Gebäuden verlegt, sind diese Rohrleitungen vor Frost zu schüt-zen. DencoHappel empfiehlt den Einsatz von mindestens 30 % Ethylenglykol.

Zu beachten: Falls kein Glykol als Frostschutzmittel verwendet wird, muss für die Rohrleitung und alle weiteren Komponenten – z. B. Ausdehnungsgefäß, Pumpe usw. –, die Tem-peraturen unterhalb von 5 °C ausgesetzt sind, eine Rohrbegleitheizung vorgesehen werden. Für die wasserführenden Komponenten innerhalb des Gerätes stehen meist entsprechende Optionen werksseitig zur Verfügung.

Weitere Hinweise für die Planung

Jedes Gerät unterliegt entsprechenden Einsatzgrenzen.

Folgende Punkte müssen beachtet werden:• minimale und maximale Umgebungstemperaturen• minimale und maximale Wassertemperaturen für Verdampfer und Verflüssiger

Um einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen, ist es erforderlich die Einsatzgren-zen stets einzuhalten. In den technischen Dokumentationen (Daten & Fakten) der einzelnen Geräte befinden sich Diagramme über die Einsatzgrenzen, die unbedingt beachtet werden müssen.

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02Kalt-/Warmwassererzeuger mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung, Einkreis-Pufferspeicher und einem Verbraucher

Anwendungsgebiet


Durch die Verwendung eines Einkreis-Pufferspeichersystems und eines Plattenwär-metauschers, zur Systemtrennung, ist ein einfaches Verbrauchernetz Bedingung, bei dem aber wichtige Voraussetzungen erfüllt werden müssen.

Plattenwärme-tauscher

SekundärseitePrimärseite

VerbraucherPufferspeicherGerät


Bei dieser Hydraulik wird durch einen Plattenwärmetauscher eine Systemtrennung geschaffen, um Frostsicherheit bei niedrigen Außentemperaturen zu gewährleisen, ohne die gesamte Anlage mit einem Wasser-Glykol-Gemisch füllen zu müssen. Der Pufferspeicher ist im Sekundärkreislauf des Plattenwärmetauschers montiert, um die Menge des erforderlichen Glykols zu reduzieren und dadurch Kosten zu sparen. Um den gesamten Anlageninhalt, primär- und sekundärseitig, nutzen zu können, ist es zwingend erforderlich immer beide Pumpen gemeinsam zu betreiben.

So kann der gesamte Anlageninhalt zur Gewährleistung des Mindestsysteminhaltes genutzt werden, zumal sich der Pufferspeicher im Sekundärkreislauf befindet. Der Mindestsysteminhalt wird für die Gewährleistung der Mindestlaufzeit der Verdichter benötigt.

Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium auf der Sekundärseite vom Puffer-speicher über die Wasserpumpe in die Sekundärseite des Plattenwärmetauschers der Systemtrennung, der primärseitig vom Gerät mit gekühltem/erwärmtem Wasser-Gly-kol-Gemisch versorgt wird. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun über den Verbraucher und wird wieder erwärmt bzw. abgekühlt. Bei maximaler Leistungsabnahme ist das 3-Wege-Ventil in der Position A - AB voll geöffnet. Die Bypass-Strecke B ist geschlossen. Geht die Lastabnahme des Verbrau-


02chers zurück, wird die Bypass-Strecke B geöffnet. So wird sichergestellt, dass unabhängig von der Lastabnahme ein konstanter Wasser-Volumenstrom über dem Plattenwärmetauscher vorhanden ist. Abrupte Temperaturschwankungen auf der primären Seite des Plattenwärmetauschers werden dadurch vermieden.

Ein konstanter Wasser-Volumenstrom, auf beiden Seiten des Plattenwärmetau-schers, ist für den störungsfreien Betrieb des Gerätes erforderlich. Von daher muss auf den Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen verzichtet werden. Ist die Bypass-Stecke B aufgrund einer fehlenden Lastabnahme vollständig geöffnet, strömt kein Wasser mehr über den Verbraucher. Die Wassertemperatur nähert sich dem Sollwert des Gerätes an und die Verdichter schalten nach und nach ab. Beide Wasserpumpen bleiben kontinuierlich im Betrieb, um die aktuellen Wassertemperaturen im System zu erfassen. Steigt die Lastabnahme wieder an, schaltet das Gerät je nach Tem-peraturabweichung vom Sollwert die einzelnen Verdichter wieder zu.

Für die Regelung des Gerätes ist es wichtig, dass zu jeder Zeit eine konstante Was-sermenge über den Verdampfer/Verflüssiger im Gerät befördert wird. Variable Was-sermengen führen zu unstetigen Wärmeübergängen und somit zu undefiniert schwankenden Leistungen des Wärmetauschers. Das kann zu Betriebsstörungen führen, die über die Regelung des Gerätes erfasst werden. Die möglichen Störmeldungen sind:• Unzureichender Verdampfungsdruck• Niederdruck• Frostschutz• Strömungswächter• Geringe Wasser-Durchflussmenge in der Anlage



Einkreis-Pufferspeicher: Der Pufferspeicher dient in erster Linie der Volumenerhöhung des Wassers im hyd-raulischen System, um die Mindestlaufzeit der Verdichter sicherzustellen und um ein unnötig häufiges Ein- und Ausschalten der Verdichter zu verhindern.



Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumen-änderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdehnungsgefä-ßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden. Sollten bei der Anlagenkonfiguration Geräte mit bereits integriertem Hydraulikmodul eingesetzt werden, beinhalten diese oft Pumpen, Einkreispufferspeicher und unter Umständen – neben anderen Einbauten – auch Ausdehnungsgefäße. Diese Ausdeh-nungsgefäße sind in den überwiegenden Fällen jedoch nur für das Wasservolumen des Gerätes dimensioniert und für den angeschlossenen Hydraulikkreislauf nicht mehr ausreichend. Das Volumen des zu installierenden zusätzlichen Ausdehnungsge-


02fäßes muss mit dem Gesamtwasservolumen im hydraulischen System abgestimmt werden. Daher muss das Volumen des im Gerät integrierten Ausdehnungsgefäßes meistens um ein bauseitiges, zusätzliches Ausdehnungsgefäß ergänzt werden.



Regulierventile: Um die korrekten Betriebsbedingungen für die gesamte Anlage zu gewährleisten, müssen Pumpenkennlinie und Anlagenkennlinie aufeinander abgestimmt sein. Falls keine Pumpen mit variablen Pumpenkennlinien zur Verfügung stehen, müssen Regu-lierventile verwendet werden. Diese dienen dem wichtigen Abgleich von Wasser-pumpen und Verbraucher untereinander. Bei Systemen mit nur einem Verbraucher kann der Wasser-Volumenstrom einreguliert werden. Bei Systemen mit mehreren Verbrauchern können durch den hydraulischen Abgleich die unterschiedlichen Volumenströme einreguliert oder die verschiedenen Druckverluste in den Rohrlei-tungen kompensiert werden.

Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte – durch-geführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Darstellung unberücksichtigt.


Plattenwärmetauscher: Der Plattenwärmetauscher wird als Systemtrennung in einer hydraulischen Anlage verwendet. Gründe für den Einsatz eines Plattenwärmetauschers können sein:• Trennung zwischen Wasser-Glykol-Kreislauf und Wasserkreislauf• Unterschiedliche Temperaturbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hoher

oder niedriger Temperatur• Unterschiedliche Druckbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hohem Druck• Funktion als hydraulische Weiche



Nach erfolgter Freigabe schaltet das Gerät die Pumpe ein, überprüft die Strömung über einen internen Differenzdruckschalter und zusätzlich über den bauseits mon-tierten Paddel-Strömungswächter. Sobald ein stabiler Wasserdurchfluss sicherge-stellt ist, wird die Wassertemperatur erfasst und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Je nach Höhe der Abweichung werden die einzelnen Verdichter einge-schaltet, um das Wasser auf den Sollwert zu kühlen/heizen. Nach Erreichen des Sollwertes schaltet der erste Verdichter ab. Je nach Temperaturänderung werden weitere Verdichter ab- oder zugeschaltet. Die Wasserpumpen bleiben weiter zur Erfassung der Wassertemperaturen im System in Betrieb.


02Nach Abschaltung des Gerätes über den externen Freigabekontakt regeln die Ver-dichter kontrolliert herunter und schalten sich dann aus. Die Pumpe wird nach Ablauf einer programmierten Nachlaufzeit ausgeschaltet.

Pumpenfreigabe: Die Freigabe der bauseitigen Pumpen muss über die Pumpenfreigabekontakte des Gerätes erfolgen. Falls das Gerät standardmäßig nicht über Pumpenfreigabekontakte verfügt, können diese als Option zur Verfügung gestellt werden. Über den Freigabe-kontakt muss sowohl die Wasserpumpe im Primär- als auch im Sekundärkreislauf angesteuert werden. Beide Pumpen müssen immer gleichzeitig in Betrieb sein.




Frostschutz


Alle im Freien montierten Komponenten werden in diesem Fall durch ein Wasser-Gly-kol-Gemisch vor dem Einfrieren geschützt. Da als Systemtrennung ein Plattenwär-metauscher verwendet wurde, ist es nicht erforderlich die gesamte Anlage mit Frostschutzmittel zu befüllen.





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03Kalt-/Warmwassererzeuger mit Zweikreis-Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik

Anwendungsgebiet


Durch die Verwendung eines Zweikreis-Pufferspeichersystems kann das Verbrau-chernetz komplex gestaltet werden, bei dem aber wichtige Voraussetzungen erfüllt werden müssen.

Verbraucher

PufferspeicherGerät

Erzeugerkreis Verbraucherkreis


Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun wieder in den Pufferspeicher. Falls kein Bedarf an Kalt-/Warmwasser besteht, gewährleistet der Pufferspeicher die Mindest-laufzeit der Verdichter. Durch den Zweikreis-Pufferspeicher wird ein konstanter Was-ser-Volumenstrom über das Gerät gewährleistet.

Der Verbraucherkreis kann beliebig komplex gestaltet werden. Hierzu zählen z. B.:• Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen• Verwendung von 2- oder 3-Wege-Ventilen• Verbraucherkreise unterschiedlicher Temperaturbereiche• Verbraucherkreise unterschiedlicher Leistung/Wasser-Volumenströme

Eine Beeinflussung des Erzeugerkreises kann nicht entstehen und es wird zu jeder Zeit eine konstante Wassermenge über das Gerät gewährleistet.


03Wichtige Komponenten der Hydraulik

Zweikreis-Pufferspeicher: Der Zweikreis-Pufferspeicher erfüllt folgende Funktionen:• Sicherstellung des gesamten Mindestsysteminhaltes

Es werden die Mindestlaufzeiten der Verdichter eingehalten und ein unnötig häufiges Ein- und Ausschalten der Verdichter verhindert.

• Hydraulische Weiche zur Trennung von Erzeuger- und Verbraucherkreis• Gewährleistung einer Temperaturschichtung innerhalb des Behälters

Hierbei müssen stehende Pufferspeicher verwendet werden. Der Kaltwasserzulauf im Erzeugerkreis und der Kaltwasservorlauf im Verbraucherkreis müssen an den unteren Anschlüssen des Pufferspeichers angeschlossen werden.

Um den Mindestsysteminhalt der Anlage zu bestimmen, dürfen in diesem Fall nur das Volumen des Pufferspeichers und das Volumen der Rohrleitung zwischen Gerät und Pufferspeicher verwendet werden. Das Volumen des Verbraucherkreises bleibt dagegen unberücksichtigt. Zweikreis-Pufferspeicher für Kaltwassererzeuger zeichnen sich durch ihre spezielle Konstruktion aus, die den Aufbau einer Kaltwasserschichtung begünstigt. Es werden gelochte Durchströmungsrohre oder gelochte Trennplatten im oberen und unteren Bereich des Speichers verwendet.





Wassersystemdruckschalter: Wenn Geräte und Wasserpumpen am höchsten Punkt des Systems montiert werden, sollten auf jeden Fall Wassersystemdruckschalter verwendet werden. Alle Geräte haben in der Regel einen elektrischen Eingang, der den potentialfreien Kontakt des Wassersystemdruckschalters verarbeiten kann. Ein abfallender Systemdruck wird in


03der Regelung des Gerätes verarbeitet, hält dann bei dieser Störung sowohl das Gerät als auch die Pumpe an und verhindert kostenintensive Anlagenausfälle.


Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte – durchgeführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Dar-stellung unberücksichtigt.









Störmeldung: Zur Überwachung der Anlage steht ein potentialfreier Kontakt im Gerät zur Ver-fügung. Der Kontakt schließt sich im Fall einer Betriebsstörung. Das Gerät darf auf keinen Fall über das externe Freigabesignal ausgeschaltet werden; falls eine Betriebs-störung über den potentialfreien Kontakt erfasst wurde, werden dadurch unter Umständen Informationen über die Störungsursache auf dem Display des Gerätes


03nicht mehr angezeigt. Außerdem wird dadurch das ganze Gerät außer Betrieb gesetzt, obwohl eventuell nur einer von mehreren Kältekreisläufen betroffen war.

Frostschutz







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04Kalt-/Warmwassererzeuger mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung, Zweikreis-Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik

Anwendungsgebiet


Durch die Verwendung eines Zweikreis-Pufferspeichersystems und eines Plattenwär-metauschers, zur Systemtrennung, kann das Verbrauchernetz komplex gestaltet werden, bei dem aber wichtige Voraussetzungen erfüllt werden müssen.

Verbraucher



Plattenwärme-tauscher

SekundärseitePrimärseite


Bei dieser Hydraulik wird durch einen Plattenwärmetauscher eine Systemtrennung geschaffen, um Frostsicherheit bei niedrigen Außentemperaturen zu gewährleisen, ohne die gesamte Anlage mit einem Wasser-Glykol-Gemisch füllen zu müssen. Der Pufferspeicher ist im Sekundärkreislauf des Plattenwärmetauschers montiert, um die Menge des erforderlichen Glykols zu reduzieren und dadurch Kosten zu sparen. Um den Pufferspeichers korrekt nutzen zu können, ist es zwingend erforderlich, die Pum-pen auf der Primär- und Sekundärseite des Plattenwärmetauschers immer gemein-sam zu betreiben. So kann der Zweikreis-Pufferspeicher zur Gewährleistung des Mindestsysteminhaltes genutzt werden, zumal dieser sich im Sekundärkreislauf befindet. Der Mindestsysteminhalt wird für die Gewährleistung der Mindestlaufzeit der Ver-dichter benötigt.

Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in die Sekundärseite des Plattenwärmetauschers der Systemtrennung, der primärseitig vom Gerät mit gekühltem/erwärmtem Wasser-Glykol-Gemisch versorgt wird. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun wieder in den Pufferspeicher. Falls kein Bedarf an


04Kalt-/Warmwasser besteht, gewährleistet der Pufferspeicher die Mindestlaufzeit der Verdichter.

Aufgrund des Plattenwärmetauschers zur Systemtrennung wird ein konstanter Was-ser-Volumenstrom über das Gerät gewährleistet. Durch den parallelen Betrieb der Primär- und Sekundärpumpe sowie des Zweikreispufferspeichers wird der Mindest-systeminhalt gewährleistet.


Eine Beeinflussung des Erzeugerkreises auf der Primärseite kann nicht entstehen und es wird zu jeder Zeit eine konstante Wassermenge über das Gerät gewährleistet.






Um den Mindestsysteminhalt der Anlage zu bestimmen, dürfen in diesem Fall nur das Volumen des Pufferspeichers, des Plattenwärmetauschers und der Rohrleitung auf der Primär- und Sekundärseite verwendet werden. Das Volumen des Verbrau-cherkreises bleibt dagegen unberücksichtigt. Zweikreis-Pufferspeicher für Kaltwassererzeuger zeichnen sich durch ihre spezielle Konstruktion aus, die den Aufbau einer Kaltwasserschichtung begünstigt. Es werden gelochte Durchströmungsrohre oder gelochte Trennplatten im oberen und unteren Bereich des Speichers verwendet.



Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdeh-nungsgefäßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden. Sollten bei der Anlagenkonfiguration Geräte mit bereits integriertem Hydraulikmodul eingesetzt werden, beinhalten diese oft Pumpen, Einkreispufferspeicher und unter Umständen – neben anderen Einbauten – auch Ausdehnungsgefäße. Diese Ausdeh-


04nungsgefäße sind in den überwiegenden Fällen jedoch nur für das Wasservolumen des Gerätes dimensioniert und für den angeschlossenen Hydraulikkreislauf nicht mehr ausreichend. Das Volumen des zu installierenden zusätzlichen Ausdehnungsge-fäßes muss mit dem Gesamtwasservolumen im hydraulischen System abgestimmt werden. Daher muss das Volumen des im Gerät integrierten Ausdehnungsgefäßes meistens um ein bauseitiges, zusätzliches Ausdehnungsgefäß ergänzt werden.






Plattenwärmetauscher: Der Plattenwärmetauscher wird als Systemtrennung in einer hydraulischen Anlage verwendet. Gründe für den Einsatz eines Plattenwärmetauschers können sein:• Trennung zwischen Wasser-Glykol-Kreislauf und Wasserkreislauf• Unterschiedliche Temperaturbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hoher




Nach erfolgter Freigabe schaltet das Gerät die Pumpe ein, überprüft die Strömung über einen internen Differenzdruckschalter und zusätzlich über den bauseits mon-tierten Paddel-Strömungswächter. Sobald ein stabiler Wasserdurchfluss sicherge-stellt ist, wird die Wassertemperatur erfasst und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Je nach Höhe der Abweichung werden die einzelnen Verdichter einge-schaltet, um das Wasser auf den Sollwert zu kühlen/heizen. Nach Erreichen des


04Sollwertes schaltet der erste Verdichter ab. Je nach Temperaturänderung werden weitere Verdichter ab- oder zugeschaltet. Die Wasserpumpen bleiben weiter zur Erfassung der Wassertemperaturen im System in Betrieb.


Pumpenfreigabe: Die Freigabe der bauseitigen Pumpen muss über die Pumpenfreigabekontakte des Gerätes erfolgen. Falls das Gerät standardmäßig nicht über Pumpenfreigabekontakte verfügt, können diese als Option zur Verfügung gestellt werden. Über den Freigabekontakt muss sowohl die Wasserpumpe im Primär- als auch im Sekundärkreislauf angesteuert werden. Beide Pumpen müssen immer gleichzeitig in Betrieb sein.




Frostschutz


Alle im Freien montierten Komponenten werden in diesem Fall durch ein Wasser-Gly-kol-Gemisch vor dem Einfrieren geschützt. Da als Systemtrennung ein Plattenwär-metauscher verwendet wurde, ist es nicht erforderlich die gesamte Anlage mit Frostschutzmittel zu befüllen.





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05Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und mehreren unterschiedlichen Verbrauchern

Anwendungsgebiet



Geko®


Geko® Geko® Geko® Geko® Geko® Geko®


Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun über die Verbraucher und wird wieder erwärmt bzw. abgekühlt.

Es kann sich in diesem Fall um Verbraucher gleicher oder ungleicher Leistung bei identischen Wassertemperaturen handeln. Die erforderliche Wassermenge muss für jeden Verbraucher einzeln über Abgleichventile einjustiert werden.

Durch Verwendung von 3-Wege-Ventilen werden die Leistung der Verbraucher geregelt und ein konstanter Volumenstrom über das Gerät gewährleistet. Bei maximaler Leistungsabnahme ist das 3-Wege-Ventil in der Position A - AB voll geöffnet. Die Bypass-Strecke B ist geschlossen. Geht die Lastabnahme des Verbrau-chers zurück, wird die Bypass-Strecke B geöffnet. So wird sichergestellt, dass unabhängig von der Lastabnahme ein konstanter Wasser-Volumenstrom über das Gerät vorhanden ist. Ein konstanter Wasser-Volumenstrom ist für einen störungs-freien Betrieb des Gerätes erforderlich. Deshalb muss auf den Einsatz von dreh-zahlgeregelten Pumpen verzichtet werden. Ist die Bypass-Stecke B aufgrund einer fehlenden Lastabnahme vollständig geöffnet, strömt kein Wasser mehr über den Verbraucher. Die Wassertemperatur nähert sich dem Sollwert des Gerätes an und die


05Verdichter schalten nach und nach ab. Die Wasserpumpe bleibt kontinuierlich im Betrieb, um die aktuellen Wassertemperaturen im System zu erfassen. Steigt die Lastabnahme wieder an, schaltet das Gerät je nach Temperaturabweichung vom Sollwert die einzelnen Verdichter wieder zu.

Da ein konstanter Wasser-Volumenstrom für den störungsfreien Betrieb des Gerätes erforderlich ist, muss auf den Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen verzichtet werden.

Für die Regelung des Gerätes ist es wichtig, dass zu jeder Zeit eine konstante Was-sermenge über den Verdampfer/Verflüssiger befördert wird. Variable Wasser-mengen führen zu unstetigen Wärmeübergängen und somit zu undefiniert schwankenden Leistungen des Wärmetauschers. Das kann zu Betriebsstörungen führen, die über die Regelung des Gerätes erfasst werden. Die möglichen Störmeldungen sind:• Unzureichender Verdampfungsdruck• Niederdruck• Frostschutz• Strömungswächter• Geringe Wasser-Durchflussmenge in der Anlage







Sehr häufig werden Geräte auf dem Dach des Gebäudes und damit am höchsten Punkt des Systems montiert. Wenn durch einen falsch eingestellten Vordruck der


05Druck am höchsten Punkt des Systems sinkt, an dem fast immer auch die Wasser-pumpe montiert ist, kommt es auf der Saugseite der Pumpe zur Kavitation. Wenn Kavitation nicht rechtzeitig erkannt wird, können Wasserpumpe und weitere Anlagenkomponenten beschädigt werden.










Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.


05Falls das Gerät keine integrierte Wasserpumpe hat, steht für die bauseitig zu installie-renden Wasserpumpen keine Spannungsversorgung vonseiten des Gerätes zur Ver-fügung. Deshalb müssen die Pumpen bauseitig mit Spannung versorgt werden.


Frostschutz







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06Kalt-/Warmwassererzeuger mit Einkreis-Pufferspeicher und mehreren Verbrauchern gleicher Leistung

Anwendungsgebiet



Geko®




Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun über die Verbraucher und wird wieder erwärmt bzw. abgekühlt.

Es handelt sich um Verbraucher gleicher Leistung, die in diesem Fall nach dem Tichelmann-Prinzip angeschlossen werden, um bei Volllast eine nahezu gleiche Was-sermenge über jeden einzelnen Verbraucher zu gewährleisten. Auf den Einsatz von Abgleichventilen kann aus diesem Grunde verzichtet werden.

Durch Verwendung von 3-Wege-Ventilen werden die Leistung der Verbraucher geregelt und ein konstanter Volumenstrom über das Gerät gewährleistet. Da ein konstanter Wasser-Volumenstrom für den störungsfreien Betrieb des Gerätes erforderlich ist, muss auf den Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen verzichtet werden. Bei maximaler Leistungsabnahme ist das 3-Wege-Ventil ist in der Position A - AB voll geöffnet. Die Bypass-Strecke B ist geschlossen. Geht die Lastabnahme des Verbrauchers zurück, wird die Bypass-Strecke B geöffnet. So wird sichergestellt, dass unabhängig von der Lastabnahme ein konstanter Wasser-Volumenstrom über das Gerät vorhanden ist. Ein konstanter Wasser-Volumenstrom ist für einen störungs-freien Betrieb des Gerätes erforderlich. Deshalb muss auf den Einsatz von dreh-


06zahlgeregelten Pumpen verzichtet werden. Ist die Bypass-Stecke B aufgrund einer fehlenden Lastabnahme vollständig geöffnet, strömt kein Wasser mehr über den Verbraucher. Die Wassertemperatur nähert sich dem Sollwert des Gerätes an und die Verdichter schalten nach und nach ab. Die Wasserpumpe bleibt kontinuierlich im Betrieb, um die aktuellen Wassertemperaturen im System zu erfassen. Steigt die Lastabnahme wieder an, schaltet das Gerät je nach Temperaturabweichung vom Sollwert die einzelnen Verdichter wieder zu.

Für die Regelung des Gerätes ist es wichtig, dass zu jeder Zeit eine konstante Was-sermenge über den Verdampfer/Verflüssiger befördert wird. Variable Wasser-mengen führen zu unstetigen Wärmeübergängen und somit zu undefiniert schwankenden Leistungen des Wärmetauschers. Das kann zu Betriebsstörungen führen, die über die Regelung des Gerätes erfasst werden. Die möglichen Störmeldungen sind:• Unzureichender Verdampfungsdruck• Niederdruck• Frostschutz• Strömungswächter• Geringe Wasser-Durchflussmenge in der Anlage






Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdeh-nungsgefäßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden. Sollten bei der Anlagenkonfiguration Geräte mit bereits integriertem Hydraulikmodul eingesetzt werden, beinhalten diese oft Pumpen, Einkreispufferspeicher und unter Umständen – neben anderen Einbauten – auch Ausdehnungsgefäße. Diese Ausdeh-nungsgefäße sind in den überwiegenden Fällen jedoch nur für das Wasservolumen des Gerätes dimensioniert und für den angeschlossenen Hydraulikkreislauf nicht mehr ausreichend. Das Volumen des zu installierenden zusätzlichen Ausdehnungsge-fäßes muss mit dem Gesamtwasservolumen im hydraulischen System abgestimmt werden. Daher muss das Volumen des im Gerät integrierten Ausdehnungsgefäßes meistens um ein bauseitiges, zusätzliches Ausdehnungsgefäß ergänzt werden.

Sehr häufig werden Geräte auf dem Dach des Gebäudes und damit am höchsten Punkt des Systems montiert. Wenn durch einen falsch eingestellten Vordruck der Druck am höchsten Punkt des Systems sinkt, an dem fast immer auch die Wasser-


06pumpe montiert ist, kommt es auf der Saugseite der Pumpe zur Kavitation. Wenn Kavitation nicht rechtzeitig erkannt wird, können Wasserpumpe und weitere Anlagenkomponenten beschädigt werden.










Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.


06Falls das Gerät keine integrierte Wasserpumpe hat, steht für die bauseitig zu installie-renden Wasserpumpen keine Spannungsversorgung vonseiten des Gerätes zur Ver-fügung. Deshalb müssen die Pumpen bauseitig mit Spannung versorgt werden.


Frostschutz







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07Kalt-/Warmwasser Erzeugung mit Plattenwärmetauscher zur Systemtrennung und sekundärseitiger Inverter-Pumpe

Anwendungsgebiet


Die Verbraucher werden vorwiegend mit Durchgangsventilen zur Regelung ausge-stattet. Das sekundärseitige Verbrauchernetz hat dadurch eine variable Anlagenkennlinie. Zur Optimierung von Energieverbrauch und Strömungsverhalten wird als Sekundärpumpe eine drehzahlgeregelte Pumpe eingesetzt.

Geko®

PlattenwärmetauscherGerät


Pufferspeicher

Primärseite Sekundärseite


Die Sekundärseite ist mit einer drehzahlgeregelten Pumpe ausgestattet. Da das Gerät für eine störungsfreie Funktion eine konstante Wasserdurchflussmenge benötigt, wird mit Hilfe eines Plattenwärmetauschers eine Systemtrennung geschaffen. Somit hat der Primärkreislauf eine konstante Wasserströmung und der Sekundärkreislauf hat eine variable Wasserströmung. Aufgrund der variablen Wasserströmung im Sekundärkreislauf muss der nötige Pufferspeicher, zur Gewährleistung des Mindest-systeminhaltes, im Primärkreislauf angeordnet werden. Um Frostsicherheit zu gewährleisten, wird der Primärkreislauf mit einem Wasser-Glykol-Gemisch betrieben.

Bei freigegebenem Gerät ist die Pumpe P1 in Funktion und versorgt das Gerät mit einer konstanten Wasser-Glykol-Durchflussmenge. Über den Plattenwärmeaustau-scher findet, abhängig vom Betrieb der sekundärseitigen drehzahlgeregelten Pumpe, ein Wärmeaustausch mit dem sekundärseitigen Verbrauchernetz statt.

Das sekundärseitige Verbrauchernetz kann frei gestaltet werden. Durch Verwendung einer drehzahlgeregelten Pumpe können Durchgangsregulierventile eingesetzt wer-den. Die Sekundärpumpe ist in der Lage, innerhalb des variablen Pumpen-Kenn-linienfeldes, die Pumpenkennlinie einer variablen Anlagenkennlinie anzupassen und einen optimalen Betriebspunkt zu fahren.






Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdeh-nungsgefäßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden. Sollten bei der Anlagenkonfiguration Geräte mit bereits integriertem Hydraulikmodul einge-setzt werden, beinhalten diese oft Pumpen, Einkreispufferspeicher und unter Umständen – neben anderen Einbauten – auch Ausdehnungsgefäße. Diese Ausdeh-nungsgefäße sind in den überwiegenden Fällen jedoch nur für das Wasservolumen des Gerätes dimensioniert und für den angeschlossenen Hydraulikkreislauf nicht mehr ausreichend. Das Volumen des zu installierenden zusätzlichen Ausdehnungsge-fäßes muss mit dem Gesamtwasservolumen im hydraulischen System abgestimmt werden. Daher muss das Volumen des im Gerät integrierten Ausdehnungsgefäßes meistens um ein bauseitiges, zusätzliches Ausdehnungsgefäß ergänzt werden.




Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte –


07durchgeführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Dar-stellung unberücksichtigt.


Plattenwärmetauscher Der Plattenwärmetauscher wird als Systemtrennung in einer hydraulischen Anlage verwendet. Gründe, für den Einsatz eines Plattenwärmetauschers, können sein:• Trennung zwischen Wasser-Glykol-Kreislauf und Wasserkreislauf• Unterschiedliche Temperaturbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hoher




Nach erfolgter Freigabe schaltet das Gerät die Pumpe ein, überprüft die Strömung über einen internen Differenzdruckschalter und zusätzlich über den bauseits mon-tierten Paddel-Strömungswächter. Sobald ein stabiler Wasserdurchfluss sicherge-stellt ist, wird die Wassertemperatur erfasst und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Je nach Höhe der Abweichung werden die einzelnen Verdichter einge-schaltet, um das Wasser auf den Sollwert zu kühlen/heizen. Nach Erreichen des Sollwertes schaltet der erste Verdichter ab. Je nach Temperaturänderung werden weitere Verdichter ab- oder zugeschaltet. Die Wasserpumpen bleiben weiter, zur Erfassung der Wassertemperaturen im System, in Betrieb.


Pumpenfreigabe: Die Freigabe der bauseitigen Pumpen muss über die Pumpenfreigabekontakte des Gerätes erfolgen. Falls das Gerät standardmäßig nicht über Pumpenfreigabekontakte verfügt, können diese als Option zur Verfügung gestellt werden. Über den Freigabekontakt können sowohl die Wasserpumpe im Primär- als auch im Sekundärkreislauf angesteuert werden. Beide Pumpen müssen jedoch nicht gleich-zeitig in Betrieb sein. Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen Vor- und Nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden. Falls das Gerät keine integrierte Wasserpumpe hat, steht für die bauseitig zu installie-renden Wasserpumpen keine Spannungsversorgung vonseiten des Gerätes zur Ver-fügung. Deshalb müssen die Pumpen bauseitig mit Spannung versorgt werden.



07Frostschutz


Alle im Freien montierten Komponenten werden in diesem Fall durch ein Wasser-Gly-kol-Gemisch vor dem Einfrieren geschützt. Da als Systemtrennung ein Plattenwär-metauscher verwendet wird, ist es nicht erforderlich die gesamte Anlage mit Frostschutzmittel zu befüllen





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08Sequenz-Schaltung von Kalt-/Warmwassererzeugern mit Zweikreis-Pufferspeicher und umfangreicher System-Hydraulik

Anwendungsgebiet


Durch die Verwendung eines Zweikreis-Pufferspeichersystems können das Verbrau-chernetz und auch das Erzeugernetz komplex gestaltet werden, bei denen aber einige wichtige Voraussetzungen erfüllt werden müssen.

VerbraucherGerät n

Gerät 2

Gerät 1 Pufferspeicher

Sequenzer



In diesem Fall werden mehrere Geräte in Sequenz geschaltet, um die erforderliche Gesamtleistung zu erbringen oder um ein redundantes System aufzubauen. Es kann sich hierbei um Geräte unterschiedlicher Leistung handeln. Jedes Gerät muss über eine eigene Pumpe verfügen.

Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium vom Pufferspeicher über die Wasser-pumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme wird das Medium gekühlt bzw. erwärmt. Das Kalt-/Warmwasser fließt nun wieder in den Pufferspeicher. Falls kein Bedarf an Kalt-/Warmwasser besteht, gewährleistet der Pufferspeicher die Mindest-laufzeit der Verdichter. Durch den Zweikreis-Pufferspeicher wird ein konstanter Was-ser-Volumenstrom über das Gerät gewährleistet.


Eine Beeinflussung des Erzeugerkreises kann nicht entstehen und es wird zu jeder Zeit eine konstante Wassermenge über das Gerät gewährleistet.












Wassersystemdruckschalter: Wenn Geräte und Wasserpumpen am höchsten Punkt des Systems montiert werden, sollten auf jeden Fall Wassersystemdruckschalter verwendet werden. Alle Geräte haben in der Regel einen elektrischen Eingang, der den potentialfreien Kontakt des Wassersystemdruckschalters verarbeiten kann. Ein abfallender Systemdruck wird in


08der Regelung des Gerätes verarbeitet, hält dann bei dieser Störung sowohl das Gerät als auch die Pumpe an und verhindert kostenintensive Anlagenausfälle.



Rückschlagventile: Bei Einsatz mehrerer Pumpen kann es erforderlich werden, Rückschlagventile einzu-setzen, um die richtige Strömungsrichtung des Wärmetragermediums zu gewähr-leisten. Nur so kann die einwandfreie Funktion der hydraulischen Anlage bei allen Betriebszuständen garantiert werden.



Sequenzschaltung: Um eine optimale Steuerung der Geräte relativ einfach zu gewährleisten, steht für derartige Anwendungen eine Sequenzsteuereinheit (Sequenzer) zur Verfügung. Mit dieser können bis zu 5 Geräte angesteuert werden. Als Regelgröße dient die Wasser-eintritts- und Wasseraustritts-Temperatur, die in der gemeinsamen Sammelleitung aller Geräte gemessen wird. Damit der Sequenzer mit den Geräten kommunizieren kann, muss jedes Gerät mit einem Modbus Interface ausgestattet. Bei allen weiteren Steuerungsaktivitäten wird jetzt nur noch auf den Sequenzer zugegriffen werden. Es ist nicht nötig, jedes Gerät einzeln zu steuern.

Externe Freigabe der Anlage: Die Anlage muss über den externen potentialfreien Kontakt des Sequenzers freigegeben werden. Nach der Freigabe über den Fern Ein-/Aus-Kontakt des Sequen-zers findet ein Datenaustausch mit den angeschlossenen Geräten über ein BUS-Signal statt. Das Gerät mit den geringsten Betriebsstunden wird vorrangig angesteu-ert. Sobald ein Gerät eine Anforderung durch den Sequenzer erhält, schaltet das Gerät die ihm zugeordnete Wasserpumpe ein. Nach Ablauf der Pumpenvorlaufzeit geht der erste Verdichter des Gerätes in Betrieb.

Je nach Anforderung und der damit verbundenen Sollwertabweichung von der eingestellten Wassertemperatur gehen weitere Verdichter des gleichen Gerätes oder des nächsten Gerätes in Betrieb, abhängig von den Einstellungen im Sequenzer. Falls der Verdichter des nächsten Gerätes angefordert wird, schaltet sich zuvor auch des-sen Pumpe ein.

Bei sinkender Wassertemperatur schalten sich die Verdichter und die Pumpen nacheinander aus. Nur die Pumpe des letzten noch laufenden Gerätes arbeitet kon-tinuierlich weiter, um die Temperaturfühler des Sequenzers ständig mit der aktuellen Wassertemperatur zu versorgen.


Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des


08Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.



Frostschutz







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09Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, Einbindung Rückkühlwerk

Anwendungsgebiet

Rückkühlkreislauf für wassergekühlte Geräte, die ausschließlich in der warmen Jah-reszeit zur Erzeugung von Kaltwasser zur Komfort-Klimatisierung oder für Prozessan-wendungen verwendet werden.

Gerät

Kaltwasserkreislauf

Rückkühlwerk


Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium über die Wasserpumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme nimmt das Medium die Abwärme auf und strömt wei-ter zum Rückkühlwerk, wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.



Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdeh-nungsgefäßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden.

Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte –


09durchgeführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Dar-stellung unberücksichtigt.



Bei wassergekühlten Geräten ist es erforderlich, die dem Kühlprozeß entzogene, nicht benötigte Wärme an die Außenluft abzuführen. Um einen sicheren Betrieb des Gerätes zu gewährleisten, müssen die Einsatzgrenzen beachtet werden. Die ent-sprechenden Einsatzgrenzen sind den technischen Dokumentationen des Gerätes zu entnehmen.

Zur Einhaltung der Einsatzgrenzen des Gerätes ist es erforderlich die Leistung des Trockenkühlturms zu regeln. Es empfiehlt sich die Drehzahl der Lüftermotoren in Abhängigkeit von den Kühlwasser-Austrittstemperaturen aus dem Trockenkühlturm zu regeln. So können optimale Rückkühlwassertemperaturen und gleich bleibende Betriebsbedingungen zur warmen Jahreszeit gewährleistet werden. Um eine optimale Energieeffizienz des Gerätes zu erreichen, muss die Kühlwassertemperatur, innerhalb der Betriebsgrenze, so niedrig wie möglich gehalten werden.


Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung der Verdichter, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.


Frostschutz

Um den Rückkühlkreislauf vor Frost zur schützen, ist es unbedingt erforderlich ein Wasser-Glykol-Gemisch zu verwenden. DencoHappel empfiehlt den Einsatz von mindestens 30 % Ethylenglykol.





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10Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, Einbindung Rückkühlwerk mit Kaltwetterstart-Regelung für ganzjährigen Betrieb

Anwendungsgebiet

Rückkühlkreislauf für wassergekühlte Geräte, die ganzjährig zur Erzeugung von Kalt-wasser zur Komfort-Klimatisierung oder für Prozessanwendungen verwendet wer-den.

Gerät

Kaltwasserkreislauf

Rückkühlwerk


Bei freigegebenem Gerät strömt das Medium über die Wasserpumpe in das Gerät. Bei geforderter Lastabnahme nimmt das Medium die Abwärme des Gerätes auf und strömt bei ausreichend hohem Verflüssigungsdruck zum Rückkühlwerk, wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Bei zu niedrigem Verflüssigungs-druck leitet das 3-Wege-Ventil das Medium wieder in den Verflüssiger, um eine Erhö-hung des Verflüssigungsdruckes zu erreichen. Dadurch wird ein Betrieb innerhalb des zulässigen Verflüssigungsdruckes ganzjährig gewährleistet.

Wichtige Komponenten der Hydraulik:




10Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte

Entlüftung der hydraulischen Anlage – vor Inbetriebnahme der Geräte – durchgeführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Dar-stellung unberücksichtigt.



Bei wassergekühlten Geräten ist es erforderlich, die dem Kühlprozeß entzogene, nicht benötigte Wärme an die Außenluft abzuführen. Um einen sicheren Betrieb des Gerätes zu gewährleisten, müssen die Einsatzgrenzen beachtet werden. Die ent-sprechenden Einsatzgrenzen sind den technischen Dokumentationen des Gerätes zu entnehmen.

Bei angefordertem Verdichterbetrieb wird parallel die Pumpe P2 aktiviert. Sobald die Sollwerttemperatur erreicht ist und alle Verdichter deaktiviert wurden, wird auch die Pumpe P2 ausgeschaltet. Bei dieser Variante ist eine ganzjährige Betriebsweise gefordert. Aus diesem Grund ist der Rückkühlkreislauf mit einer Kaltwetterstart-Regelung, in Form eines 3-Wege-Ventils (MV1), ausgestattet. Das 3-Wege-Ventil wird direkt vom Gerät, abhängig vom Verflüssigungsdruck, über ein 0-10 V Signal angesteuert. Durch diese Methode kann die Einhaltung der Mindestwassertem-peratur auch bei sehr niedrigen Außenlufttemperaturen gewährleistet werden. Bei einem zu niedrigen Verflüssigungsdruck öffnet Anschluss B des 3-Wege-Ventils (MV1). Dadurch erhöht sich die Temperatur des Eintrittmediums in den Verflüssiger des Gerätes und der Verflüssigungsdruck wird erhöht. Das Gerät arbeitet innerhalb der Einsatzgrenze. Sobald der Verflüssigungsdruck des Gerätes den oberen Grenz-wert erreicht hat, wird der Anschluss B des 3-Wege-Ventils wieder langsam geschlos-sen. Wenn der Rückkühlkreislauf eine entsprechend hohe Temperatur erreicht hat, erfolgt die Regelung in der Regel nur noch über die Ventilatorsteuerung des Rückkühlwerkes. Die Leistung des Rückkühlwerkes wird zusätzlich über die Drehzahl der Lüftermotoren in Abhängigkeit von den Kühlwasser-Austrittstemperaturen aus dem Trockenkühlturm geregelt. So können optimale Rückkühlwassertemperaturen und gleich bleibende Betriebsbedingungen ganzjährig gewährleistet werden. Um eine optimale Energieeffizienz des Gerätes zu erreichen muss die Kühlwassertem-peratur, innerhalb der Betriebsgrenze, so niedrig wie möglich gehalten werden.


Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage, die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung der Verdichter, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.



10Frostschutz






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11Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, mit Rückkühlwerk und Freikühlfunktion

Anwendungsgebiet

Erzeugung von Kaltwasser zur Komfort-Klimatisierung oder für Prozessan-wendungen.

Das Gerät zur Kaltwassererzeugung ist in diesem Fall wassergekühlt und muss inner-halb eines Gebäudes aufgestellt werden. Zur Wärmeabfuhr wird ein Rückkühlwerk verwendet, über das eine Freikühlfunktion bei niedrigen Außentemperaturen reali-siert wird. So ist bei ganzjähriger Kühlanforderung ein energiesparender Betrieb möglich.

Rückkühlwerk

Platten-wärmetauscher

Primärseite Sekundärseite

Gerät

Erzeuger-kreis

Verbraucher-kreis

Rückkühlkreis


Bei diesem Anlagensystem gibt es folgende Betriebsarten:• Gerätebetrieb (als wassergekühlter Kaltwassererzeuger)• Freikühlbetrieb

Gerätebetrieb in Verbindung mit den Pumpen P1 und P2

Bei freigegebenem Gerät fördert die Pumpe P1 das Medium vom Pufferspeicher in das Gerät. Dort wird das Medium im Verdampfer abgekühlt und strömt dann wieder zurück in den Pufferspeicher.

Falls kein Kaltwasserbedarf der Verbraucher besteht, stellt der Pufferspeicher eine Mindestlaufzeit der Verdichter sicher. Durch den Zweikreis-Pufferspeicher wird ein konstanter Wasser-Volumenstrom über das Gerät eingehalten.

Der Verbraucherkreis kann beliebig komplex gestaltet werden. Hierzu zählen z. B.:• Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen


11• Verwendung von 2- oder 3-Wege-Ventilen• Verbraucherkreise unterschiedlicher Temperaturbereiche• Verbraucherkreise unterschiedlicher Leistung/Wasser-Volumenströme

Der Erzeugerkreis wird nicht beeinflusst und die Wassermenge über das Gerät ist zu jeder Zeit konstant.

Im Rückkühlkreis muss als Medium ein Wasser-Glykol-Gemisch verwendet werden. Bei Freigabe fördert die Pumpe P2 das Medium durch den Verflüssiger des Gerätes, wo die Abwärme aufgenommen wird. Bei ausreichend hohem Verflüssigungsdruck wird das Medium weiter zum Rückkühlwerk befördert, um dort die Abwärme an die Umgebungsluft abzuführen.

Das 3-Wege-Ventil MV1 sorgt für die Einhaltung der Betriebsgrenzen des Gerätes im Rückkühlkreis. Bei zu niedrigem Verflüssigungsdruck leitet das 3-Wege-Ventil MV1 das Medium über einen Bypass wieder in den Verflüssiger. So wird die Temperatur des Mediums weiter erhöht, was auch wiederum den Verflüssigungsdruck weiter erhöht. Der Betrieb wird innerhalb des zulässigen Verflüssigungsdruckes ganzjährig sicher gestellt. Bei der Umschaltung vom Freikühlbetrieb auf Gerätebetrieb ist das 3-Wege-Ventil MV1 ebenfalls notwendig, weil die Mediumtemperatur unterhalb des Einsatzberei-ches des Gerätes liegt. Ohne 3-Wege-Ventil würde es zu einer Betriebsstörung des Gerätes kommen.

Freikühlbetrieb mit Rückkühlwerk in Verbindung mit den Pumpen P3 und P4

Bei Freikühlbetrieb fördert die Pumpe P3 das Medium aus dem Pufferspeicher durch die Sekundärseite des Plattenwärmetauschers. Dort wird das Medium abgekühlt und strömt dann wieder zurück in den Pufferspeicher.

Die Pumpe P4 fördert das Medium durch die Primärseite des Plattenwärmetauschers, wo die Wärme aus dem Kühlprozess aufgenommen wird. Das erwärmte Medium strömt weiter zum Rückkühlwerk, um dort die Abwärme an die Umgebungsluft abzugeben.









11Paddel-Strömungswächter: Der Paddel-Strömungswächter schützt den Verdampfer des Gerätes bei aus-

bleibendem oder unzureichendem Wasser-Volumenstrom. Der Strömungswächter muss am Geräteaustritt installiert und elektrisch – nach Schaltplan – mit dem Gerät verkabelt werden. Der Strömungswächter dient als Sicherheitseinrichtung und nicht als regelmäßiges Schaltorgan des Gerätes. Daher darf die Betriebsfreigabe des Gerä-tes nicht über den Strömungswächter geschaltet werden. Der Strömungswächter ist Voraussetzung für eine sichere und einwandfreie Funktion des Gerätes.






Rückschlagventile: Bei Einsatz mehrerer Pumpen kann es erforderlich werden, Rückschlagventile einzu-setzen, um die richtige Strömungsrichtung des Wärmetragermediums zu gewähr-leisten. Nur so kann die einwandfreie Funktion der hydraulischen Anlage bei allen Betriebszuständen garantiert werden.


Plattenwärmetauscher: Der Plattenwärmetauscher wird als Systemtrennung in einer hydraulischen Anlage verwendet. Gründe, für den Einsatz eines Plattenwärmetauschers, können sein:• Trennung zwischen Wasser-Glykol-Kreislauf und Wasserkreislauf


11• Unterschiedliche Temperaturbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hoher



Gerätebetrieb in Verbindung mit den Pumpen P1 und P2

Das Gerät kann über einen externen potentialfreien Kontakt freigegeben werden. Der Freigabe-/Umschaltkontakt kann außentemperatur- oder zeitabhängig geschal-tet werden. Der Freigabekontakt darf nicht zur Leistungs- bzw. Temperaturregelung genutzt werden. Die Leistungsregelung des Gerätes und die damit verbundene Regelung der Wassertemperatur darf nur über die interne Steuerung des Gerätes erfolgen. Andernfalls sind ein Taktbetrieb der Verdichter mit zu kurzen Laufzeiten sowie eine wesentlich verschlechterte Energieeffizienz des Gesamtsystems die Folge.

Nach erfolgter Freigabe schaltet das Gerät die Pumpe P1 ein, überprüft die Strömung über einen internen Differenzdruckschalter und zusätzlich über den bauseits mon-tierten Paddel-Strömungswächter. Sobald ein stabiler Wasserdurchfluss sicherge-stellt ist, wird die Wassertemperatur erfasst und mit dem eingestellten Sollwert verglichen. Je nach Sollwertabweichung werden die einzelnen Verdichter zu- oder abgeschaltet. Bei angefordertem Verdichterbetrieb wird parallel die Pumpe P2 aktiviert. Sobald die Sollwerttemperatur erreicht ist und alle Verdichter deaktiviert wurden, wird auch die Pumpe P2 ausgeschaltet. Bei weiterhin aktiver Gerätefreigabe bleibt die Wasser-pumpe P1 zur Erfassung der Wassertemperaturen im System kontinuierlich in Betrieb. Die Pumpen P3 und P4 für den Freikühlbetrieb bleiben deaktiviert.

Im Rückkühlkreis wird die dem Kühlprozess entzogene Wärme an die Außenluft abgeführt. Für einen sicheren Betrieb des Gerätes müssen die Einsatzgrenzen beach-tet werden. Diese finden Sie in der technischen Dokumentation des Gerätes. Der Rückkühlkreislauf ist mit einer Kaltwetterstart-Regelung, in Form eines 3-Wege-Ventils (MV1), ausgestattet. Das 3-Wege-Ventil wird direkt vom Gerät, abhängig vom Verflüssigungsdruck, über ein 0-10 V Signal angesteuert. Dadurch kann die Wassertemperatur im Rückkühlkreis auch nach Umschaltung zwischen Freikühlbe-trieb und Gerätebetrieb sichergestellt werden.

Bei einem zu niedrigen Verflüssigungsdruck öffnet Anschluss B des 3-Wege-Ventils (MV1). Dadurch erhöht sich die Temperatur des Eintrittmediums in den Verflüssiger des Gerätes und der Verflüssigungsdruck wird erhöht. Das Gerät arbeitet innerhalb der Einsatzgrenzen. Sobald der Verflüssigungsdruck des Gerätes den oberen Grenz-wert erreicht hat, wird der Anschluss B des 3-Wege-Ventils wieder langsam geschlos-sen. Wenn der Rückkühlkreislauf eine entsprechend hohe Temperatur erreicht hat, erfolgt die Regelung üblicherweise nur noch über die Ventilatorsteuerung des Rückkühlwerkes.

Die Leistung des Rückkühlwerkes wird zusätzlich über die Drehzahl der Lüftermoto-ren in Abhängigkeit der Kühlwasser-Austrittstemperaturen aus dem Rückkühlwerk geregelt. So können optimale Rückkühlwassertemperaturen und gleich bleibende Betriebsbedingungen ganzjährig gewährleistet werden.

Um eine optimale Energieeffizienz des Gerätes zu erreichen, muss die Kühlwasser-temperatur, innerhalb der Betriebsgrenze, so niedrig wie möglich gehalten werden.

Nach Abschaltung des Gerätes oder Umschaltung zum Freikühlbetrieb regeln die Verdichter kontrolliert herunter und schalten sich dann aus. Die Pumpen werden nach Ablauf einer programmierten Nachlaufzeit ausgeschaltet.

Pumpenfreigabe: Die Freigabe der bauseitigen Pumpen muss über die Pumpenfreigabekontakte des Gerätes erfolgen. Falls das Gerät standardmäßig nicht über Pumpenfreigabekontakte verfügt, können diese als Option zur Verfügung gestellt werden. Wenn der interne Pumpenfreigabekontakt genutzt wird, ist das Gerät in der Lage,


11die Pumpen in das interne Regelungssystem einzubinden. Die benötigten Pumpen-vor- und -nachlaufzeiten, sowie die Abschaltung der Pumpen bei Abschaltung des Gerätes, werden durch die interne Regelung berücksichtigt. Darüber hinaus können noch weitere energiesparende Funktionen genutzt werden.

Falls das Gerät keine integrierte Wasserpumpe für den Verdampfer und/oder Rückkühlkreislauf hat, steht für die bauseitig zu installierenden Wasserpumpen keine Spannungsversorgung vonseiten des Gerätes zur Verfügung. Deshalb müssen die Pumpen bauseitig mit Spannung versorgt werden.

Freikühlbetrieb mit Rückkühlwerk in Verbindung mit den Pumpen P3 und P4

Zur Steuerung des Freikühlbetriebes wird eine externe Regelung mit den folgenden Anforderungen benötigt:• Abschaltung des Gerätebetriebs• Ansteuerung der Pumpen P3 und P4• Ansteuerung der Ventilatoren des Rückkühlwerkes über einen geänderten Sollwert• Ansteuerung des 3-Wege-Ventils MV2

Der Umschaltpunkt zwischen Freikühlbetrieb und Gerätebetrieb muss anhand der Systemauslegung präzise bestimmt werden, um den erforderlichen Kühlbedarf im Freikühlbetrieb zu gewährleisten. Besonders bei Jahreszeiten mit stark schwankenden Tagestemperaturen sind häufige Wechsel zwischen Gerätebetrieb und Freikühlbetrieb zu vermeiden. Entsprechend hoch muss die Schalthysterese bestimmt werden.

Bei der Umschaltung von Gerätebetrieb auf Freikühlbetrieb muss die Nachlaufzeit der Pumpe P1 berücksichtigt werden.

Nach Freigabe der Pumpen P3 und P4 müssen die Ventilatoren des Rückkühlwerkes, abhängig von der Medium-Austrittstemperatur des Rückkühlwerkes, geregelt wer-den. Dabei muss berücksichtigt werden, dass beim Freikühlbetrieb auf die Kaltwas-sertemperatur von beispielsweise zwischen +4 bis +10 °C geregelt, während beim Gerätebetrieb auf die Rückkühl-Wassertemperatur zwischen +25 bis +30 °C geregelt wird.

Um Frostschäden bei sehr tiefen Außentemperaturen auf der Sekundärseite des Plat-tenwärmetauschers zu vermeiden, muss das 3-Wege-Ventil MV2 eingebaut werden. Die Regelung muss sicherstellen, dass die primärseitigen Eintrittstemperaturen in den Plattenwärmetauscher +2 °C nicht unterschreiten.

Frostschutz

Um den Rückkühlkreislauf vor Frost zu schützen, ist es unbedingt erforderlich, ein Wasser-Glykol-Gemisch zu verwenden. DencoHappel empfiehlt den Einsatz von mindestens 30 % Ethylenglykol.





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12Kaltwassererzeugung, luftgekühlt, Einbindung Enthitzer zur Wärmerückgewinnung

Anwendungsgebiet

Wenn neben der Erzeugung von Kaltwasser auch Wert auf Wärmerückgewinnung gelegt wird, stellt ein Gerät mit integriertem Enthitzer eine sehr gute Möglichkeit dar Betriebskosten zur Warmwassererzeugung zu reduzieren.

Kombispeicher

Gerät

Erhitzerkreislauf

Kaltwasserkreislauf

Frischwasseraustritt

Zusatzheizung

E-Heizung

Frischwassereintritt


Sobald mindestens ein Verdichter des Gerätes zur Erzeugung von Kaltwasser in Be-trieb ist, kann über den im Gerät integrierten Enthitzer warmes Wasser für Komfort- oder Prozessanwendungen erzeugt werden. Die Pumpe P1 sollte demzufolge erst bei einem aktivierten Verdichter eingeschaltet werden, um keine unnötigen Energie-kosten zu verursachen.

Bei freigegebener Pumpe P1 strömt das Medium durch die Wasserpumpe zum Enthitzer des Gerätes. Wenn der Verdichter in Betrieb ist, wird das Medium erwärmt und kann einem Heizprozess zur Verfügung gestellt werden. Für den Enthitzer gibt es Betriebsgrenzen, die eingehalten werden müssen. So darf die Medium-Austritts-temperatur, aus dem Enthitzer, 30 °C nicht unterschreiten. Um dies zu gewähr-leisten, muss ein 3-Wege Ventil verwendet werden.




12Ausdehnungsgefäß: Das Ausdehnungsgefäß ist obligatorisch, da es sich bei dieser Hydraulik um einen

geschlossenen Wasserkreislauf handelt. Das Ausdehnungsgefäß stellt eine benötigte Wasservorlage bereit und kompensiert die temperaturbedingten Volumenänderungen des Hydrauliksystems. Bei der Dimensionierung des Ausdeh-nungsgefäßes muss das gesamte Anlagenvolumen berücksichtigt werden.



Entlüftung: Entlüftungsventile und Lufttöpfe müssen so positioniert werden, dass eine korrekte Entlüftung der hydraulischen Anlage - vor Inbetriebnahme der Geräte – durchgeführt werden kann. Entlüftungsventile bleiben in der schematischen Darstellung unberück-sichtigt.


Kombispeicher: Bei diesem Kombispeicher handelt es sich um einen Trinkwassererwärmer, bei dem unterschiedliche Wärmequellen zur Trinkwasseraufheizung verwendet werden können. Da die maximal erreichbare Wasser-Austrittstemperatur aus dem Enthitzer 60 °C nicht überschreitet, sollten nur Kombispeicher mit großem internen Wär-metauscher verwendet werden, um das System möglichst effizient betreiben zu können. Zur Sicherstellung der Trinkwasserhygiene sind die entsprechenden Grundsatznormen, sowie die Nationalen Ergänzungsnormen unbedingt zu beachten und einzuhalten. Es muss also auch die Möglichkeit bestehen, den Kombispeicher durch entsprechendes Aufheizen einer thermischen Desinfektion zu unterziehen.

Dazu können folgende Komponenten verwendet werden:• Zusätzlicher Wärmetauscher, heizungsunterstützt• Elektroheizstab


Sobald einer der Verdichter in Betrieb ist kann der Enthitzer zur Wärmerückgewin-nung verwendet werden. Die Freigabe der Pumpe P1 sollte über die Betriebs-meldekontakte der Verdichter sowie über einen Freigabekontakt der bauseitigen Heizanforderung erfolgen. Um einen Betrieb innerhalb der Einsatzgrenzen sicherzustellen, wird ein 3-Wege Ventil eingesetzt, das eine Mindest-Austrittstemperatur von 30 °C aus dem Enthitzer sicherstellt. Alternativ kann auch eine Inverter-gesteuerte Pumpe verwendet werden, die den Medium-Volumenstrom über den Enthitzer so reguliert, dass diese Anforderung eingehalten wird.


12Frostschutz


Zu beachten: Falls kein Glykol als Frostschutzmittel verwendet wird, muss für die Rohrleitung und alle weiteren Komponenten – z. B. Ausdehnungsgefäß, Pumpe usw. – die Tem-peraturen unterhalb von 5 °C ausgesetzt sind, eine Rohrbegleitheizung vorgesehen werden. Für die wasserführenden Komponenten innerhalb des Gerätes stehen meist entsprechende Optionen werksseitig zur Verfügung.





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13Kaltwassererzeugung, wassergekühlt, mit Wärmerückgewinnung und Rückkühlwerk

Anwendungsgebiet

Rückkühlkreislauf mit Wärmerückgewinnung für wassergekühlte Geräte, die zur Erzeugung von Kalt- und Warmwasser zur Komfort-Klimatisierung oder für Pro-zessanwendungen verwendet werden.

Gerät

Rückkühlwerk

Kaltwasserkreislauf

Pufferspeicher

Primärseite

Plattenwärmetauscher

Sekundärseite


Wenn ein Verdichter in Betrieb ist und Abwärme erzeugt, ist ebenfalls die Pumpe P1 in Funktion und befördert das Wasser-Glykol-Gemisch durch den Verflüssiger des Gerätes, wo die Abwärme aufgenommen wird. Das erwärmte Wasser-Glykol-Gemisch wird weiter durch die Primärseite eines Plattenwärmetauschers geleitet. Bei Bedarf wird die Wärme an einen sekundärseitigen Wasserkreislauf übertragen und in einem Pufferspeicher gespeichert.

Bei zu niedriger Temperatur des Wasser-Glykol-Gemisches leitet das 3-Wege-Ventil MV1 das Wasser-Glykol-Gemisch wieder in den Verflüssiger, was eine weitere Tem-peraturerhöhung zur Folge hat. Wenn die zulässige Temperatur des Wasser-Glykol-Gemisches erreicht wird, öffnet das 3-Wege-Ventil MV1, mischt abgekühltes Wasser-Glykol-Gemisch vom Rückkühlwerk bei und erreicht so einen Betrieb innerhalb der zulässigen Einsatzgren-zen.


Wasserfilter: Wasserfilter müssen vor dem unmittelbaren Eintritt aller wasserseitigen Wärmetau-scher des Systems installiert werden. Der Wasserfilter schützt den Wärmetauscher vor Ablagerungen und Verschmut-zungen jeglicher Art. Für einen zuverlässigen Schutz dürfen nur Schmutzfänger mit


13einer Maschenweite von maximal 1 mm verwendet werden. Wasserfilter sind Vor-aussetzung für eine sichere und einwandfreie Funktion des Gerätes.




Pufferspeicher Wärmerück-gewinnung:

Im Bereich der Wärmrückgewinnung ist es empfehlenswert einen Pufferspeicher zu verwenden. So können Übergangszeiten, in denen Wärme bei inaktiver Wärmerück-gewinnung benötigt wird, gut kompensiert werden.

Plattenwärmetauscher: Der Plattenwärmetauscher wird als Systemtrennung in einer hydraulischen Anlage verwendet. Gründe, für den Einsatz eines Plattenwärmetauschers, können sein:• Trennung zwischen Wasser-Glykol-Kreislauf und Wasserkreislauf• Unterschiedliche Temperaturbereiche und Schutz eines Kreislaufes vor zu hoher



Bei wassergekühlten Geräten ist es erforderlich, die durch den Kühlprozess entzo-gene Wärme abzuführen. Die über den Verflüssiger des Gerätes abgeführte Wärme kann für weitere Prozesse genutzt oder an die Außenluft abgegeben werden.

Um einen sicheren Betrieb des Gerätes zu gewährleisten, müssen die Einsatzgrenzen beachtet werden. Die entsprechenden Einsatzgrenzen sind den technischen Dokumentationen des Gerätes zu entnehmen.

In diesem Fall besteht die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung und somit wird un-terschieden zwischen:• Kühlbetrieb ohne Wärmerückgewinnung• Kühlbetrieb mit Wärmerückgewinnung

Kühlbetrieb ohne Wärmerückgewinnung

Bei dieser Betriebsweise wird keine Wärmerückgewinnung benötigt. Das Gerät soll so effizient wie möglich betrieben werden. Um das zu erreichen, muss das 3-Wege-Ventil MV1 so angesteuert werden, dass eine möglichst niedrige Kühlwasser-Eintrittstemperatur T1 in den Verflüssiger, innerhalb der Betriebsgrenze des Gerätes, sichergestellt wird.

Bei angefordertem Verdichterbetrieb wird parallel die Pumpe P1 aktiviert. Das 3-Wege Ventil MV1 regelt nun die minimale Medium-Eintrittstemperatur T1 in den Verflüssiger in Abhängigkeit vom Wasser-Volumenstrom. Dadurch kann die minimale Medium-Austrittstemperatur aus dem Verflüssiger sichergestellt werden und es sind die optimalen Bedingungen für einen wirtschaftlichen Verdichterbetrieb geschaffen.

Wenn die Medium-Eintrittstemperatur T1 die minimal zulässige Temperatur über-schreitet, öffnet das 3-Wege Ventil MV1 den Anschluss A und nutzt dadurch das Rückkühlwerk um überschüssige Wärme abzuführen.


13Die Leistung des Rückkühlwerkes wird über die Drehzahl der Lüftermotoren in Abhängigkeit von der Medium-Austrittstemperatur T4 aus dem Rückkühlwerk geregelt. So können optimale Rückkühlwassertemperaturen und gleich bleibende Betriebsbedingungen, innerhalb der Betriebsgrenzen des Gerätes, gewährleistet werden. Der Sollwert der Medium-Austrittstemperatur T4 entspricht der minimalen Medium-Eintrittstemperatur in den Verflüssiger unter Berücksichtigung des Wasser-Volumenstromes.

Kühlbetrieb mit Wärmerückgewinnung

Bei dieser Betriebsweise wird die Wärmerückgewinnung benötigt und die Wärme-übertragung über den Plattenwärmetauscher soll so effizient wie möglich erfolgen. Um das zu erreichen, muss das 3-Wege-Ventil MV1 so angesteuert werden, dass eine möglichst hohe Kühlwasser-Eintrittstemperatur T1 in den Verflüssiger, innerhalb der Betriebsgrenze, sichergestellt wird.

Bei angefordertem Verdichterbetrieb wird parallel die Pumpe P1 aktiviert. Das 3-Wege Ventil MV1 regelt nun die maximale Medium-Eintrittstemperatur T1 in den Verflüssiger in Abhängigkeit vom Wasser-Volumenstrom. Dadurch werden optimale Bedingungen für die Wärmerückgewinnung geschaffen.

Wenn die im Pufferspeicher gemessene Wassertemperatur T3 niedriger ist als die aus dem Verflüssiger austretende Medium-Temperatur T2, wird die Pumpe P2 aktiviert und die Wärmerückgewinnung findet statt. Die Pumpe P2 wird entsprechend deak-tiviert, sobald die Wassertemperatur T3 im Pufferspeicher die aus dem Verflüssiger austretende Wasser/Glykol Temperatur T2 überschreitet. Dies kann der Fall sein, wenn sich die Lastanforderung an das Gerät verringert.

Wenn die Medium-Eintrittstemperatur T1 die maximal zulässige Temperatur erreicht, weil sich der Wärmebedarf der Wärmerückgewinnung reduziert, öffnet das 3-Wege Ventil MV1 den Anschluss A und gewährleistet eine Abgabe der nicht benötigten Wärme über das Rückkühlwerk.

Die Leistung des Rückkühlwerkes wird über die Drehzahl der Lüftermotoren in Abhängigkeit von der Medium-Austrittstemperatur T4 aus dem Rückkühlwerk geregelt. So können optimale Rückkühlwassertemperaturen für die Wärme-rückgewinnung und gleich bleibende Betriebsbedingungen, innerhalb der Betriebs-grenzen des Gerätes, gewährleistet werden. Der Sollwert der Medium-Austrittstemperatur T4 entspricht bei dieser Betriebsart mit Wärmerückgewinnung der maximalen Medium-Eintrittstemperatur in den Verflüssiger unter Berücksich-tigung des Wasser-Volumenstromes.


13Frostschutz





Um einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen ist es erforderlich, die Einsatzgren-zen stets einzuhalten. In den technischen Dokumentationen (Daten & Fakten) der einzelnen Geräte befinden sich Diagramme über die Einsatzgrenzen, die unbedingt beachtet werden müssen.

Gerät

Rück

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Seku

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_iLegende

3-Wege Motorventil

Absperrventil

Kappenventil

Kugelhahn

Regulierventil

Sicherheitsventil (Federbelastet)

Schmutzfänger

Rückschlagklappe

Rohrleitungskompensator

Ausdehnungsgefäß

Umwälzpumpe

Paddel-Strömungswächter

Temperaturfühler Sequenzsteuerung

Thermometer

Manometer

Druckschalter

Rohrverbindung

el. Leitung

Notizen


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DencoHappel ist ein weltweit tätiges Unternehmen in den Branchen Lufttechnik – Klimatechnik – Filtertechnik

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