Kann bei einer frequenzgeregelt betriebenen wassergekühlten Schraubenkältemaschine eine konstantdrehzahlige Wasserpumpe eingesetzt werden?

Machbarkeit der Systemintegration einer frequenzgeregelt betriebenen wassergekühlten Schraubenkältemaschine mit einer konstantdrehzahligen Wasserpumpe

Die frequenzgeregelt betriebene wassergekühlte Schraubenmaschine kann problemlos mit einer konstantdrehzahligen Wasserpumpe kombiniert werden. In der Kühlwasserkreislaufanlage sorgt die Schraubenmaschine für die Bereitstellung von Druckluft, während die Pumpe das Kühlwasser fördert. Sofern Durchfluss und Förderhöhe der konstantdrehzahligen Pumpe den Kühlbedarf der Schraubenmaschine unter Volllast decken, kann das System störungsfrei betrieben werden. Allerdings weist diese Kombination in puncto Betriebseffizienz und Energieeinsparung gewisse Einschränkungen auf.

Vorteile der Verwendung von Pumps mit konstanter Drehzahl

• Geringe Anfangsinvestitionskosten:Die Anschaffungskosten für konstantdrehzahlige Pumpen und die dazugehörigen Schaltschränke sind deutlich niedriger als für frequenzgeregelt betriebene Pumpen und eignen sich daher besonders für Projekte mit begrenztem Budget.
• Das Steuerungssystem ist einfach:Pumpen mit konstanter Drehzahl erfordern lediglich eine einfache Ein‑/Ausschaltsteuerung und keine aufwändige Parametrierung eines Frequenzumrichters; der Wartungsaufwand im Betriebsablauf ist gering.
• Stabile Leistung unter Volllast:Wenn die Schraubenkompressoranlage über einen längeren Zeitraum im Volllastbetrieb läuft, sorgt eine konstantdrehzahlige Wasserpumpe für einen kontinuierlichen und stabilen Kühlwasserdurchfluss.

Potenzielle Nachteile der Kombination mit einer konstantdrehzahligen Wasserpumpe

• Energieverschwendung bei Teillastbetrieb:Bei schwankendem Luftbedarf passt die frequenzgeregelt betriebene wassergekühlte Schraubenkompressoranlage ihre Drehzahl automatisch an, während die konstantdrehzahlige Wasserpumpe stets mit Nennleistung läuft. Bei niedriger Auslastung des Schraubenkompressors läuft die Pumpe weiterhin mit voller Drehzahl, was zu einer Verschwendung elektrischer Energie führt.
• Schwankungen der Kühlwassertemperatur:Bei niedriger Last kann eine zu hohe Kühlwasserdurchflussrate zu einer zu niedrigen Kühlwassertemperatur führen, was die Schmierwirkung und den Wirkungsgrad der Schraubenmaschine beeinträchtigt und unter Umständen sogar zur Auskondensation von Kondenswasser führt.
• Die Rohrnetze sind starken Druckstößen ausgesetzt:Pumpen mit konstanter Drehzahl verursachen beim An- und Abschalten Druckschläge, die zu erheblichen mechanischen Belastungen in der Kühlwasserversorgungsleitung und an den Ventilen führen.

Vorschläge zur Systemoptimierung und -verbesserung

Wenn aus Budget- oder bestehenden Rahmenbedingungen heraus gezwungenermaßen eine Pumpe mit konstanter Drehzahl eingesetzt werden muss, lässt sich der Anlagenbetrieb durch folgende Maßnahmen optimieren:

• Richtige Auswahl:Wählen Sie den Wasserkreislaufpumpen genau gemäß dem vom Schraubenkompressor vorgegebenen Nennkühlwasserbedarf aus, um das Phänomen des „Überdimensionierens“ zu vermeiden und unnötigen Energieverbrauch zu reduzieren.
• Optimierung der Steuerungslogik:Koppeln Sie den Ein- und Ausschaltvorgang der Wasserpumpe mit dem Betriebszustand des Schraubenkompressors, sodass die Pumpe nach dem Abschalten des Kompressors zeitverzögert abgeschaltet wird, um einen Leerlauf zu vermeiden.
• Nachrüstung eines Bypass-Stellventils:Am Kühlwasserzulauf wird ein elektrisches Regelventil installiert, das den Kühlwasserdurchfluss entsprechend der Austrittstemperatur des Schraubenkompressors automatisch regelt und so den Nachteil der nicht drehzahlregelbaren konstantdrehzahligen Pumpe ausgleicht.
• Spätere Umstellung auf Frequenzumrichter:Bei stabilem Systembetrieb und ausreichenden finanziellen Mitteln kann ein Frequenzumrichter an die konstantdrehzahlige Wasserpumpe angebaut und sie so zu einer frequenzgeregelt arbeitenden Pumpe umgerüstet werden, um das Energieeinsparpotenzial der frequenzgeregelten wassergekühlten Schraubenkältemaschine vollständig auszuschöpfen.

Zusammenfassung der Anwendungsszenarien

Invertergesteuerte wassergekühlte Schraubenkompressoren in Kombination mit konventionellen Pumpen eignen sich für Anwendungen mit stabilen Druckluftbedarfen, bei denen die Kompressoren über längere Zeiträume unter hoher Last betrieben werden und das Investitionsbudget begrenzt ist. Bei stark schwankenden Druckluftverbräuchen im Betrieb sowie hohen Anforderungen an die Energieeffizienz wird empfohlen, auch die Kühlwasserpumpe auf eine frequenzgeregelt ausgelegte Ausführung umzurüsten, um ein ganzheitliches Energiesparpotenzial des gesamten Druckluftsystems zu realisieren.