Kühlturm, Hybridkühlturm, Nasskühlturm kaufen & mieten

Die Themen im Überblick

Kühlturm: Funktionsweise der Rückkühler einfach erklärt

Das Prinzip eines Kühlturms basiert auf der Verdunstung von Wasser. Dabei geben fein verteilte Wassertröpfchen thermische Energie an kühle Luft ab. Die Luft erwärmt sich dabei und strömt in der Regel ungenutzt aus dem Kühlturm heraus. Für die technische Umsetzung dieser Funktionsweise sind verschiedenste Bauteile erforderlich. Besonders wichtig sind neben einem System zur Verteilung des Kühlwassers auch sogenannte Kühleinbauten und Ventilatoren. Darüber hinaus kommen Wasserauffangwannen, Tropfenabscheider und stabile Gehäuse zum Einsatz.

Kühlturm verteilt das zu kühlende Wasser in seinem Innenraum

Als kompakte Einheit befinden sich alle Komponenten des Industriekühlturms in einer schützenden Hülle, die zum Beispiel aus feuchteresistentem Kunststoff besteht. Das Kühlwasser strömt aus der angebundenen Anlage in den Rückkühler und verteilt sich über zahlreiche Düsen am Kühleinbau (den Kühlflächen) im Innenraum. Dieser Vorgang schafft eine große Oberfläche und sorgt dafür, dass ein Teil des Wassers verdunstet. Dieser Effekt entzieht dem Kühlwasser Energie und sorgt für einen hohen Kühlturm-Wirkungsgrad. Er senkt die Temperatur des Wassers, das sich anschließend in einer Wanne im Boden des Rückkühlwerks sammelt. Hier führt eine Pumpe das Kühlwasser der angebundenen Prozesskühlung erneut zu.

Ventilatoren sorgen für eine Durchströmung der Rückkühlwerke

Luft aus der Umgebung nimmt die überschüssige Wärme des Kühlwassers auf. Damit diese im ausreichenden Maße verfügbar ist, kommen bei Industriekühltürmen und Verdunstungskühlanlagen überwiegend Ventilatoren zum Einsatz. Diese können entweder unten am Lufteintritt oder oben am Austritt der Luft auf dem Kühlturm sitzen. Während Erstere Umgebungsluft vergleichsweise leise durch die Rückkühler drücken, arbeiten letztere saugend. Sie erzeugen einen Unterdruck im Rückkühlwerk, durch den die frische Luft automatisch von außen nachströmt. Auch wenn saugende Anlagen lauter sind, haben sie einen entscheidenden Vorteil: Sie sind im Winter besser vor Frost geschützt. Denn die Luft, die oben aus dem Aggregat austritt, ist deutlich wärmer als am Eintritt des Kühlturms.

Kühlturm: Funktion der Tropfenabscheider spart Kühlwasser

Bevor die warme und feuchte Luft aus dem Kühlturm austritt, passiert sie einen Tropfenabscheider. Dabei handelt es sich um einen Wärmetauscher mit großen Kontaktflächen, an denen ein Teil der mitgeführten Feuchtigkeit kondensiert. Der Einbau reduziert den sogenannten Tropfenverlust. Die Luft strömt trockener aus dem Kühlturm und das Kühlmedium benötigt weniger Zusatzwasser. Letzteres gleicht die Tropfenverluste aus und stellt sicher, dass der angeschlossenen Anlage oder dem angebundenen Prozess ausreichend Kühlwasser zur Verfügung steht.

Verschiedene Arten der Rückkühler im Überblick

Abhängig vom Einsatzgebiet kommen heute verschiedene Rückkühler infrage. So gibt es die bereits vorgestellten Nasskühltürme mit offenen und geschlossenen Kreisläufen. Außerdem sind auch Trocken- und Hybridkühltürme am Markt erhältlich. Die folgende Tabelle zeigt, was die verschiedenen Systeme ausmacht.

Kühlturm-Art	Beschreibung
Nasskühlturm mit offenem Kreislauf	Die Anlagen verteilen das zu kühlende Wasser über Füllkörpern und führen Wärme mit Luft aus der Umgebung ab. Die Anlagen sind leistungsstark und erreichen niedrige Kühlwassertemperaturen. Nachteilig ist hingegen ein hoher Wasserverbrauch.
Nasskühlturm mit geschlossenem Kreislauf	Im geschlossenen Kühlturm strömt das Kühlwasser aus dem angebundenen Prozess durch glatte Rohrbündel (Wärmetauscher). Das Sprüh- oder Kühlwasser zirkuliert hingegen im Rückkühler. Während dieses System ohne direkten Kontakt von Prozesswasser und Luft auskommt, ist der Wasserverbrauch mitunter sehr hoch. Außerdem ist das Sprühwasser regelmäßig zu reinigen oder auszutauschen. Denn nur so lässt sich die Bildung von Keimen und Legionellen vermeiden, die zusammen mit der Luft als gesundheitsgefährdendes Aerosol in die Umgebung austreten könnten.
Trockenkühlturm	Bei einem Trockenkühlturm strömt das Kühlwasser durch Wärmetauscher. Vorbeiströmende Luft entzieht dem Medium Wärme und strömt dann mit höheren Temperaturen oben aus dem Rückkühler. Um die Leistung zu erhöhen, vernebeln die Systeme Wasser am Lufteintritt, um diese auf etwa 80 bis 85 Prozent befeuchten und adiabat kühlen zu können. Der Wasserverbrauch ist gering und die direkte Vernebelung funktioniert ohne Maßnahmen zum Hygieneschutz. Die Leistung der Systeme ist jedoch begrenzt.
Hybridkühlturm	Hybridkühltürme verbinden die Vorteile der Nass- und Trockenrückkühler, indem sie den Kühlwasser-Wärmeübertrager komplett benässen. Die vorbeiströmende Luft lässt sich somit zu etwa 100 Prozent befeuchten, wodurch die Leistung steigt. Der Wasserbedarf ist auch hier niedrig. Erfolgt die Befeuchtung ausschließlich mit Frischwasser, entsteht Abwasser, das aus dem System zu entfernen ist. Nutzen Anlagen das Befeuchtungswasser im Umlauf-Prinzip, senken sie den Wasserverbrauch auf ein Minimum. In diesem Fall sind dann allerdings Maßnahmen zur Wasseraufbereitung erforderlich, um die Bildung von Legionellen zu verhindern.

Nasssysteme sind einfach aufgebaut, zuverlässig und vergleichsweise günstig. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn Wasser in ausreichender Menge und Qualität verfügbar ist. Müssen Anlagenbetreiber das Kühlmedium aufwendig zur Anlage befördern und/oder aufbereiten, sind Trockenkühler eine effiziente Alternative. Hybridkühltürme kombinieren beide Systeme und bedienen sich der Vorteile des jeweils anderen.

Alternative: Der Kühlturmbau für große Kraftwerke

Neben den vergleichsweise kleinen Rückkühlwerken für Klima- und Industrieanwendungen gibt es auch sehr große Anlagen. Diese sind unter anderem bei Kraftwerken im Einsatz, um überschüssige thermische Energie abzuführen. Einer der leistungsstärksten Kühltürme weltweit ist dabei der Turm des bayrischen Kernkraftwerks Isar. Er hat eine Höhe von 165 Metern und kann stündlich 216.000 Kubikmeter Wasser herunterkühlen.

Hybridkühlturm vereint Vorteile verschiedener Technologien

Begrenzte Leistung und Schwadenbildung auf der einen – hoher Wasserverbrauch auf der anderen Seite: Wer bei der Wahl des Kühlturms Nachteile weitestgehend ausschließen möchten, setzt auf einen Hybridkühlturm. Dieser kombiniert Trocken- sowie Nasskühlung und vereint dabei die Vorteile beider Systeme. Lohnen kann sich das trotz höherer Kosten bei Anschaffung und Betrieb, wenn spezielle Anforderungen oder regionale Vorgaben bestehen.

Baugröße, Wasserverlust und Schwadenbildung sind wichtige Kriterien

Gründe für einen Hybridkühlturm gibt es viele. So sorgt die geschickte Kombination von Trocken- und Nasskühlung häufig für kleinere und leichtere Anlagen. Die Systeme lassen sich bei begrenzten Platzverhältnissen installieren und reduzieren die statischen Anforderungen – etwa bei der Aufdachmontage.

Von Vorteil ist auch die Wasserersparnis. Auf diese kommt es vor allem in Gebieten mit geringen Wasservorkommen an. Wer hier auf einen Hybridkühlturm setzt, reduziert den Verbrauch, ohne Einbußen in der Leistung befürchten zu müssen. Angesichts der zunehmenden Wasserknappheit dürfte das ein relevantes Thema für den Neubau, die Sanierung sowie die Erweiterung von Anlagen in vielen Regionen sein.

Nicht zu vernachlässigen ist zudem die reduzierte oder verhinderte Schwadenbildung, die sich mit einem Hybridkühlturm realisieren lässt. Sie erfüllt regionale Umweltvorgaben und hilft im Winter, die Eisbildung am Kühlturm verhindern zu können. Sinnvoll ist die Technik aber auch, um das Risiko von Eis in der Umgebung der Anlage zu senken. Hier entstehen die glatten Gefahrstellen im Winter vor allem dann, wenn die Schwaden aus dem Kühlturm zu Boden sinken.

Hybridkühlturm auslegen: Auf individuelle Anforderungen kommt es an

Geht es um die Auslegung hybrider Kühltürme, spielen viele Faktoren eine Rolle. Wichtig ist es dabei, Materialeinsatz, Wasserverbrauch und Energiebedarf im Betrieb auf ein Minimum zu reduzieren. Zum Einsatz kommen daher häufig Frequenzumformer, die den Stromverbrauch der Anlage senken. Für geringe Wasserverluste ist es zudem nötig, den Trockenteil der Kühlung so oft es geht zu nutzen und den Umschaltpunkt zwischen beiden Anlagenteilen günstig zu wählen. Letzteres hilft nicht nur beim Wassersparen. Es reduziert auch die Schwadenbildung und unterstützt die Eisfreihaltung.

Wichtig zu wissen ist jedoch, dass sich ein Hybridkühlturm nicht pauschal auswählen und einbauen lässt. Voraussetzung ist immer eine genaue Analyse der örtlichen Gegebenheiten, auf die eine individuelle Konzeptions- und Planungsphase folgt. Nur so ist es möglich, Anschaffungs-, Energie- und Wartungskosten zu verringern und alle spezifischen Vorgaben bestmöglich zu erfüllen.

Beispiele: Verschiedene Aufbauten von Hybridkühlturm sind erhältlich

Abhängig von den individuellen Voraussetzungen lassen sich Hybridkühltürme ganz unterschiedlich aufbauen. Sie verbinden zwar immer Nass- sowie Trockenkühlung, setzen die Thematik aber auf andere Art und Weise um. Im Folgenden zeigen wir einige Konstruktionsmöglichkeiten und ihre Eigenschaften.

• Standard Hybridkühlturm: Viele hybride Kühltürme verbinden Nass- und Trockenkühlung in zwei Ebenen miteinander. Im oberen Kühlturmsegment strömt warmes Kühlwasser über einen Luft-Wasser-Wärmeübertrager, bevor es im unteren Segment in eine Sprühanlage gelangt. Diese leitet das Medium über eine Kühleinrichtung, an der vorbeiziehende Luftmassen thermische Energie und Feuchtigkeit abführen. Der Wasserverbrauch lässt sich bei gleicher Leistung um etwa ein Fünftel reduzieren und Schwaden bleiben bei dieser Anordnung oft komplett aus.
• Geschlossener Kühlkreis: Ähnlich wie im vorgenannten Beispiel funktionieren Hybridkühltürme mit Wärmeübertrager im unteren Segment. Sie lassen Wasser über den Wärmetauscher rieseln und ermöglichen einen geschlossenen Medienkreislauf. Sinnvoll ist das zum Beispiel bei aggressivem Prozesswasser. Die Kombination mit der Trockenkühlung verhindert Schwaden zwar nicht bei jeder Bauweise vollständig. Sie reduziert den sonst sehr hohen Wasserverbrauch dafür aber um bis zu 50 Prozent.
• Separater Wärmeübertrager: Um eine Hybridanlage handelt es sich auch, wenn konventionelle Nasskühltürme mit einem separaten Wärmeübertrager zusammen arbeiten. Letzterer realisiert die Trockenkühlung und lässt sich je nach Bedarf zu- oder abschalten. Während die getrennte Bauweise mehr Flexibilität bei der Konstruktion bietet, reduziert sie den Wasserverbrauch nicht. Zur Schwadenbildung kommt es zudem weiterhin.
• Luft-Luft-Wärmeübertrager: Geht es darum, Schwadenbildung zu vermeiden, Eis entgegenzuwirken und die Betriebskosten zu senken? Dann kommt ein Hybridkühlturm mit Luft-Luft-Wärmeübertrager im oberen Segment zum Einsatz. Dieser besteht wie üblich aus einer Einheit zur Nasskühlung im unteren Bereich. Im oberen Bereich strömt die aufsteigende feuchtwarme Luft dann allerdings durch leichte Luft-Luft-Wärmeübertrager, die auch von frischer Außenluft durchströmt werden. Die Außenluft kühlt die Abluft und reduziert so den Feuchtegehalt, was wiederum der Schwadenbildung entgegen wirkt. Da im oberen Bereich des Hybridkühlturms kein Kühlwasser nötig ist, lässt sich auf dieser Weise auch die nötige Förderhöhe der Pumpe reduzieren, was bei der Anschaffung und im Betrieb Kosten einspart.

Welcher Hybridkühlturm zum Einsatz kommt, hängt letztlich von den örtlichen Gegebenheiten ab. Geht es darum, die eingangs aufgeführten Voraussetzungen zu erfüllen, punktet vor allem die zuletzt genannte Konstruktion. Denn diese ist durch den zusätzlichen Luft-Luft-Wärmeübertrager nicht nur wassersparender, sie ist auch günstiger und leichter. Die Anlagen verhindern die Schwadenbildung recht zuverlässig und sorgen im Vergleich zu anderen Varianten für geringere Betriebskosten.

Verdunstungskühlanlagen sind nach 42. BImSchV anzeigepflichtig

Da es bei der Abluft von nass arbeitenden Rückkühlern zu einer Legionellen-Belastung kommen kann, haben sich Betreiber einer solchen Anlage an zahlreiche Vorgaben zu halten. Diese sind in der 42. BImSchV geregelt, die unter anderem eine Anzeigepflicht für alle Verdunstungskühlanlagen enthält. Melden müssen Betreiber dabei Neuinstallationen, Änderungen, Stilllegungen und Wiederinbetriebnahmen. Außerdem fordert der Gesetzgeber mit einer regelmäßigen mikrobiologischen Untersuchung die Bescheinigung der Kühlturm-Hygiene. Befinden sich im Kühlturm Legionellen, ist das beim Überschreiten bestimmter Grenzwerte unverzüglich zu melden. Ferner nimmt die BImSchV Betreiber stärker in die Verantwortung. So verpflichtet sie diese, ihre Anlagen regelmäßig zu prüfen und zu warten. Eine Kontrolle durch Sachverständiger und eine Gefährdungsbeurteilung für den Kühlturm ist ebenfalls Pflicht.

Energiesparend: Freie Kühlung mit dem Kühlturm

Ergänzt der Kühlturm eine Kälteanlage, lässt sich deren Energieverbrauch im Winter und in der Übergangszeit oft spürbar senken. Möglich ist das mit der freien Kühlung, wobei der Rückkühler den eigentlichen Kühlprozess der Kompressionskälteanlage komplett oder zumindest teilweise ersetzt.

Einsatz von Kühltürmen in der Klima- und Industrietechnik

Zum Einsatz kommen die Rückkühlwerke immer dann, wenn große Wärmemengen kostengünstig abzuführen sind. Typisch ist dabei die Installation vom Kühlturm in der Industrie. Hier senkt er die Temperatur des Kühlwassers aus technischen Prozessen. Weitere Einsatzgebiete finden sich in der Chemie oder im Lebensmittelbereich. Aber auch in der Kälte- und Klimatechnik kommen die Rückkühler zum Einsatz. Hier führen sie die Wärme wassergekühlter Klimageräte oder von einem Kaltwassersatz ab.

Rückkühlwerk auslegen: Anbieter helfen bei der Berechnung

Damit der Rückkühler effizient und zuverlässig arbeitet, müssen Experten den Kühlturm berechnen. Möglich ist das nach einem einheitlichen Ablauf, wie die folgende Übersicht zeigt:

Treten bei der Planung Probleme auf, springen Experten im Ablauf etwas zurück, um die Kühltechnik neu zu konfigurieren.

Kühlturm: Kosten bei der Anschaffung und im Betrieb

Wie viel kann ein Kühlturm kosten? Eine pauschale Antwort auf diese Frage ist nicht möglich. Denn die Preise der energiesparenden Rückkühler hängen von zahlreichen Faktoren ab. Neben der Leistung kommt es dabei auch auf die Art, die Wasseraufbereitung und zahlreiche weitere Spezifikationen an. Eine sichere Auskunft zur Preisliste bekommen Anlagenbetreiber hier nur mit dem Angebot eines Herstellers/Anbieters. Die Experten unterstützen Betreiber darüber hinaus auch bei der Planung. Sie legen die Technik passgenau aus und helfen dabei, die anfallenden Betriebskosten zu ermitteln.

Kühlturm mieten: So klappt es mit dem Mietkühlturm

Geht es darum, kurzfristig zusätzliche Kühlleistung zur Verfügung zu haben, ist die Kühlturm Miete für viele Kunden interessant. Fällt eine Kälteanlage aus, muss häufig schnell Ersatz beschafft werden, um teure Ausfallzeiten zu minimieren. Im schlimmsten Fall steht ansonsten eine gesamte Produktion still. Im Sommer kann es temperaturbedingt zu Lastspitzen kommen, die man mit einem gemieteten Kühlturm gut kompensieren kann, der die Bestandsanlagen ergänzt. Sinken die Außentemperaturen, kann ein gemieteter Kühlturm die Betriebskosten bestehender Kälteanlagen unter Umständen deutlich senken.

Kühlturm mieten: Vorteile durch moderne Technik und Serviceleistungen

Kunden profitieren vor allem von der Mietlösung, wenn sie nur temporären Bedarf an zusätzlicher Kühlleistung haben. So erhält man die exakt benötigte Kälteleistung über einen vorher definierten Zeitraum. Beim Kühlturm mieten erhält man immer den aktuellen Stand der Technik, im optimalen Zustand. Das zeigt sich üblicherweise auch bei den Betriebskosten, denn moderne mobile Kühltürme sind häufig deutlich energieeffizienter als ältere Bestandsanlagen.

Die Kühlturm Vermieter bieten zusätzlich alle Serviceleistungen, die der Kunde für einen reibungslosen Betrieb benötigt. Die Anlieferung und der Anschluss erfolgen nach individuellem Wunsch und können nach Bedarf angepasst werden. So können Schläuche und benötigte Adapter, aber teilweise auch andere Kühlturmbauteile nach Kundenwunsch ausgelegt werden.

Kühlturm kaufen oder mieten: Was ist besser?

Wer den Rückkühler lange in der eigenen Anlage nutzt, spart mit der Kaufvariante in der Regel viel Geld. Nachteilig sind dann allerdings die hohen Anschaffungskosten. Außerdem ist die Vorlaufzeit bei der Kauf-Variante in der Regel länger. Bei einer geplanten Reparatur oder dann, wenn der eigene Rückkühler ausgefallen ist, können Betreiber auch einen Kühlturm mieten. das macht in der Regel dann Sinn, wenn Sie auch den zugehörigen Kaltwassersatz mieten. Die Anlagen sind dann meist sehr schnell verfügbar. Die Kosten sind vergleichsweise gering und die Produktion kann weiterlaufen.