Kühlwasserkreisläufe

Industrielle Prozesse nutzen die Umwelt als Rohstoff- und Energielieferant und sind ebenso auf deren Aufnahmekapazitäten von stofflichen und energetischen Rückständen angewiesen. Sofern anfallende Wärmeenergie nicht anderweitig genutzt werden kann, muss die Abwärme zum Schutz von Anlagen und Maschinen über einen Kühlkreislauf an die Umwelt abgegeben werden. Das eingesetzte Kühlmedium ist hierbei meistens Wasser, das sich aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität, der hohen Verfügbarkeit und seiner nicht schädlichen Eigenschaften sehr gut als Kühlmedium eignet. Bei dem Einsatz von Wasser als Kühlmedium wird dieses in der Regel aus Gewässern oder Brunnen bezogen. Die abgegebenen Energiemengen sind in der Regel zu hoch um sie mittels einer Durchlaufkühlung direkt in die Gewässer zurückleiten zu können.

Der Einsatz von Kühltürmen, welche das warme Wasser kühlen, ermöglicht eine Kreislaufführung eines Großteils des Wassers. Verdunstungskühltürme machen sich neben dem Wärmeaustausch mit durchströmender Luft auch die hohe Verdunstungsenthalpie von Wasser zu Nutze. Während ein Teil des Kühlwassers verdunstet, wird dem Großteil des Wassers Energie entzogen, die Wassertemperatur sinkt. Der Frischwasserbedarf sinkt so auf circa 5% des Bedarfs einer Durchlaufkühlung. Durch die Verdunstung kommt es zu einer Aufkonzentrierung von Salzen im Kühlwasser, welche zu Ausfällungen führen kann und daher durch Abschlämmung und Frischwasserzufuhr kontrolliert werden muss. Zudem ist eine Kontrolle des pH-Wertes als auch des Biozid-Befalls notwendig. Totzonen sind im gesamten Leitungssystem zu vermeiden, um die Gefahr von Legionellenwachstum zu minimieren.

Bei der Auslegung der Kühltürme muss einerseits auf eine hydraulische Belastung der Systeme geachtet werden, andererseits muss die energetische Kapazität des Kühlturms auf die Anforderungen des Systems abgestimmt sein. Insbesondere bei hohen Lufttemperaturen und einer hohen Luftfeuchtigkeit im Sommer sinkt die Kühlkapazität des Kühlturms.

Durch den Luftkontakt kommt es zu Verunreinigungen des Kühlwassers. In Kühlkreisläufen mit direktem Kontakt des Wassers mit Verbrauchern entstehen zudem starke Verunreinigungen, beispielsweise durch Öle oder Zunderreste. Diese machen ein hydraulisch und den Verunreinigungen angepasstes Aufreinigungssystem notwendig.