Glossar Heiz- und Kühlsysteme

Glossar Heiz- und Kühlsysteme

Arbeitstemperaturbereich

Ist der Temperaturbereich, der im Wärmeträgeraustritt (Vorlauf) gefahren werden kann.

ATEX

Die Richtlinie 94/9/EG, auch als ATEX 100a bezeichnet, wurde von der EU zur Harmonisierung der grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen an Geräte, Schutzsysteme und Komponenten, die für die bestimmungsgemäße Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind, erlassen. Unter die Definition der Geräte fallen auch Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen, die für den Einsatz außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche bezüglich ihrer Explosionsrisiken erforderlich sind. Die Richtlinie 94/9/EG gilt für elektrische und nicht elektrische Geräte, Schutzsysteme und Komponenten (elektrische und nicht elektrische Betriebsmittel).

Ausdehnungsvolumen/Ausdehnungsbehälter

Beim Aufheizen des Wärmeträgers auf die gewünschte Betriebstemperatur dehnt dieser sich aus. Dieses Ausdehnungsvolumen ergibt sich aus dem Ausdehnungskoeffizienten, der Temperaturänderung und dem Anlageninhalt. Der in der Temperieranlage installierte Ausdehnungsbehälter muss das Ausdehnungsvolumen sicher auffangen können. Die Bemessung der Größe des Ausdehnungsbehälters für Thermalöle richtet sich nach dem Medium. Für Heißwasser gilt: ca. 0,8 Prozent pro .T = 10 K. Für Mineralöle gilt: ca. 1 Prozent pro .T = 10 K. Für Silikonöle gilt: ca. 2 Prozent  pro .T = 10 K

Bauteilgeprüfte Sicherheitseinrichtung

Alle Temperieranlagen fallen in der Regel unter die Druckgeräterichtlinie (siehe DGRL 97/23 EG). Je nach Wärmeträger und Temperatur sind die Anlagen mit bestimmten Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Sicherheitsventil, Druck-, Temperatur- oder Niveauschalter auszurüsten. Diese Einrichtungen dienen zum Schutz der Temperieranlage bei einem Überschreiten der zulässigen Anwendungsgrenzen.

Bleibende Regelabweichung

Im Falle eines reinen Proportionalreglers kommt es immer zu einer „bleibenden Regelabweichung“. Denn hier wird die Stellgröße immer proportional zur Regelabweichung sein. Ohne Regelabweichung also kein Stellbefehl.

Bussystem

Siehe Schnittstelle.

Druckgeräterichtlinie (DGRL 97/23 EG)

Die Temperieranlagen sind im Sinne der DGRL als Baugruppen zu betrachten, die aus diversen Druckgeräten (Ausdehnungsbehälter, Rohrleitungen, Armaturen, Sicherheitsventil etc.) zusammengebaut sind. Die grundlegenden Sicherheitsanforderungen hierfür sind im Anhang I der DGRL beschrieben. Das anzuwendende Konformitätsbewertungsverfahren der Baugruppe richtet sich nach der Kategorie, in der die Baugruppe eingestuft ist, wobei diese Kategorie von der höchsten Kategorie des jeweilig eingebauten Druckgerätes bestimmt wird. Hierbei werden Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion nicht berücksichtigt. Die Kategorie, die das Gefährdungspotenzial beschreibt, hängt wiederum vom maximalen Betriebsdruck, Wärmeträger, Inhalt und Art des eingebauten Druckgerätes ab. Der Hersteller muss vor dem In-Verkehr-Bringen der Temperieranlage in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen die Baugruppe in eine Kategorie einstufen und diese einem Konformitätsbewertungsverfahren unterziehen. Die Temperieranlage ist mit dem CE-Kennzeichen und ab Kategorie II mit der Kennnummer der benannten Stelle zu kennzeichnen.

Durchlauferhitzer

Ist ein elektrisch oder anders beheizter Wärmetauscher, der von einem Medium zwangsdurchströmt wird. Ein Erhitzer dient vornehmlich zum Aufheizen des Durchflussmediums. Üblicherweise wird eine Zwangsdurchströmung durch eine Pumpe erzeugt.

Durchlaufkühler

Ist ein elektrisch oder anders gekühlter Wärmetauscher, der von einem Medium zwangsdurchströmt wird. Ein Kühler dient vornehmlich zum Abkühlen des Durchflussmediums. Üblicherweise wird eine Zwangsdurchströmung durch eine Pumpe erzeugt.

Einspritzregelung

Die Kühlleistung wird bei LAUDA Prozesskühlanlagen durch Anpassung der Einspritzmenge stetig (0–100 Prozent) geregelt. Das Stellglied ist ein kontinuierlich arbeitendes Regelventil, das in der Zuleitung des Kältemittels vor dem Verdampfer angeordnet ist. Sind mehrere Verdichter parallel geschaltet, sorgt eine automatische Stufenschaltung (siehe Kompressorautomatik) für Energie sparenden Teillastbetrieb.

Externregelung

Falls nicht die Vorlauftemperatur, sondern eine außerhalb der Temperieranlage gemessene Temperatur die Regelgröße ist, wird die Vorlauftemperatur des Wärmeträgers so nachgeführt, dass der Sollwert an der externen Stelle erreicht wird. In der Praxis wird dies über eine so genannte Kaskadenregelung erreicht. Der so genannte Führungsregler erzeugt als Stellgröße den Sollwert des nachgeschalteten Folgereglers, dieser wiederum regelt die Vorlauftemperatur der Wärmeträgerflüssigkeit.

Filmtemperatur

Die bei organischen Wärmeträgern vom Hersteller anzugebende maximale Filmtemperatur beschreibt die Temperatur, bei der sich der Wärmeträger zu zersetzen („vercracken“) beginnt. Insbesondere wenn organische Wärmeträger mittels Elektroerhitzer aufgeheizt werden, ist auf die thermische Auslegung zu achten, da ansonsten durch eine zu hohe Oberflächen- bzw. Filmtemperatur der Wärmeträger zerstört wird.

Folgeregler

Siehe Externregelung.

Förderdruck

Ist der manometrisch gemessene Druck am Austrittsstutzen einer Pumpe oder eines Verdichters. Bei Pumpen ergibt sich der Förderdruck auch aus der Pumpenkennlinie (siehe Förderhöhe Pumpenkennlinie) und der Dichte des Fördermediums.

Förderhöhe

Die Förderhöhe ist eine theoretische Höhe, die innerhalb der Pumpenkennlinie statt des Förderdrucks verwendet wird. Der Vorteil besteht darin, dass die Förderhöhe für beliebige Flüssigkeiten gültig ist. Der Förderdruck wird dann für das jeweilige Fördermedium berechnet, indem man die Dichte mit der Förderhöhe multipliziert (siehe Förderdruck).

Fördermenge

Volumenstrom einer Pumpe oder eines Verdichters. Die Fördermenge hängt vom jeweiligen Betriebspunkt und der Charakteristik (siehe Pumpenkennlinie) der jeweiligen Komponente ab.

Führungsregler

Siehe Externregelung.

Füllmenge

Ist im Zusammenhang mit einer LAUDA Anlage die empfohlene eigene Systemfüllmenge (Volumen) die benötigt wird, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.

Gefahrenanalyse

Die Gefahrenanalyse ist vom Hersteller der Temperieranlage zu erstellen. Diese dient der Ermittlung der mit der Anlage verbundenen Gefahren, bezogen auf die vorgesehenen Betriebsbedingungen. Auslegung und Bau der Temperieranlage erfolgen unter Berücksichtigung der Gefahrenanalyse. Bezüglich der Restgefahren, die durch technische Lösungen nicht abgedeckt werden können, sowie erforderlicher Maßnahmen beim Benutzer hat der Hersteller durch Hinweise in der Betriebsanleitung, ggf. auch durch Anbringen von Warnhinweisen an der Temperieranlage, den Betreiber zu unterrichten.

GMP/FDA

In Prozessen, bei denen die Reaktionstemperatur bzw. Temperaturführung eine kritische Größe darstellt, ist die Temperieranlage zu qualifizieren. Die Qualifizierung erfolgt nach der „Good Manufacturing Practice (GMP)“. Werden beispielsweise Arzneimittel für den amerikanischen Markt hergestellt, unterliegt das Herstellverfahren und damit das Prozessequipment einschließlich der Temperieranlage den Anforderungen der amerikanischen „Food and Drug Administration (FDA)“.

Heizleistung

Bei elektrischer Beheizung ist die Heizleistung identisch mit der Leistungsaufnahme der eingebauten Elektroheizkörper. Sie ist immer die maximal mögliche Heizleistung, und im Falle der Elektroheizung ist sie bei allen Arbeitstemperaturen konstant. Bei medienbeheizten Wärmetauschern hängt die Heizleistung immer von der Temperaturdifferenz zwischen Heizmedium und Wärmeträgermedium ab. Die Heizleistung verringert sich mit steigender Vorlauftemperatur und beträgt null, wenn diese die Heizmedientemperatur erreicht. Die eingebrachte Pumpenleistung ist hilfreich, wird aber nicht berücksichtigt.

Kälte-Zweikreiskaskade

Serienschaltung zweier Kältesysteme mit Kältemitteln mit unterschiedlichen thermodynamischen Eigenschaften. Zweikreiskaskaden mit Kompressionskälteprozessen werden bei Arbeitstemperaturen unter -50 °C eingesetzt. Die erste (Hochtemperaturstufe) erzeugt im Verdampfer Temperaturen von etwa -35 °C, auf der warmen Seite des Verdampfers kondensiert das Kältemittel der zweiten Stufe (Tieftemperaturstufe) bei etwa -30 °C, dieses wiederum verdampft bei ca. -90 °C und kühlt den Wärmeträger auf ca. -80 °C ab.

Kältemittel

Arbeitsstoff des Kälteprozesses, befindet sich im geschlossenen Kältesystem. Der Verdichter saugt es aus dem Verdampfer ab, wo es unter Wärmeaufnahme in den gasförmigen Zustand übergeht. Auf der wärmeren Seite des Verdampfers kühlt sich durch Wärmeentzug ein Medium ab. Auf der Hochdruckseite des Verdichters wird das Kältemittel im Kondensator unter Wärmeabgabe verflüssigt. Der Kondensator wird wasser- oder luftgekühlt.

Kälteprozess

Siehe Kältemittel.

Kältesystem

Siehe Kältemittel.

Kaskadenregelung

Siehe Externregelung.

Kompressorautomatik

Siehe Einspritzregelung.

Kondensator

Siehe Kältemittel.

Kühlleistung

Bei mediengekühlten Wärmetauschern hängt die Kühlleistung immer von der Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und Wärmeträgermedium ab. Die Kühlleistung verringert sich mit sinkender Vorlauftemperatur und beträgt null, wenn diese die Kühlmedientemperatur erreicht. Bei maschineller Kühlung (siehe Prozesskühlanlagen) ist die Charakteristik ähnlich. Die Kühlleistung bezieht sich also immer auf eine bestimmte Vorlauftemperatur. Bei Leistungsangaben von Kältemaschinen legt LAUDA Kühlwasser oder Luft mit einer Temperatur von 20 °C zugrunde.

Modular Engineering

Beschreibt den Modulbaukasten, aus dem jede erdenkliche Temperieranlage nach einem immer wiederkehrenden Muster geplant und zusammengebaut werden kann. Spart Kosten bei der Planung, Ausführung, Inbetriebnahme, Dokumentation und Wartung, da jedes Modul für sich vielfach bewährt ist. Zudem wird so ein maximaler Sicherheitsstandard erreicht.

Monofluidsystem

Ein Wärmeträgersystem, das mit nur einer Wärmeträgerflüssigkeit arbeitet. Sinnvoll, wenn gleichzeitig geheizt, gekühlt und tiefgekühlt werden soll und wenn Heiz- und Kühlanlagen zusammenarbeiten.

Peripheralradpumpe

Ist eine Kreiselpumpe, deren Laufrad eine so genannte peripherale Bauform hat. Die fast lineare Charakteristik (siehe Pumpenkennlinie) eines Peripheralrades unterscheidet sich grundlegend von der eines Radiallaufrades. Bei höchstem Förderdruck und geringster Fördermenge wird bei peripheraler Bauform die größte Antriebsenergie benötigt. Peripheralradpumpen eignen sich besonders für geringe Fördermengen und hohe Drücke.

Plug & Play Module

Die Temperieranlagen und Module kommen mit sauber definierten Schnittstellen, anschlussfertig, komplett verrohrt und isoliert auf die Baustelle und werden nur noch zusammengedockt (siehe Modular Engineering).

Primärseite

Bezeichnet die bauseitig an der Temperieranlage anzuschließenden Primärenergie-träger, wie Dampf, Kühlwasser, Luft, Sole, Flüssigstickstoff etc. Diese Primärenergien können gasförmig, dampfförmig oder flüssig sein.

Pumpenkennlinie

Ist ein Diagramm, das die Funktion der Förderhöhe in Abhängigkeit zur Fördermenge darstellt.

Radialpumpe

Ist eine Kreiselpumpe, deren Laufrad eine so genannte radiale Bauform hat. Die nicht lineare Charakteristik (siehe Pumpenkennlinie) eines Radialrades unterscheidet sich grundlegend von der eines Peripheralrades. Bei geringstem Förderdruck und höchster Fördermenge wird bei radialer Bauform die größte Antriebsenergie benötigt. Chemie-Normpumpen sind Radialpumpen; sie eignen sich besonders für geringe Förderdrücke und hohe Fördermengen.

Regelabweichung

Ist die Abweichung eines Istwertes vom vorgegebenen Sollwert (siehe Regelkreis und Regel-charakteristik).

Regelkreis

Ist die Gesamtheit aus Regelstrecke und Regler. Zum Regelkreis gehören auch die Sensoren und die Signale und ihre Verarbeitung und Leitung, also z. B. Transformer, Klemmen und elektrische Leitungen.

Regelstrecke

Ist der Teil des Regelkreises, den es aufgabengemäß zu beeinflussen gilt. Zur Regelstrecke ge-hören auch Rohrleitungen, Sensoren und Wärmeübertragungsflächen mit ihren Wandungen und Beschichtungen. Durch Entfernungen von der Messstelle zum Stellglied und Trägheiten, zum Beispiel bei Wärmeübergängen, entsteht ein charakteristisches Zeitverhalten einer Regel-strecke. Je nach Zeitverhalten wird eine Regelstrecke von gut bis schwierig eingestuft.

Reglercharakteristik

Man unterscheidet die verschiedenen Regler nach ihrer so genannte Reglercharakteristik: Proportionalverhalten (P-Regler), Integralverhalten (I-Regler) und Differentialverhalten (D-Regler). Bei Temperaturreglern haben sich kombinierte Charakteristiken bewährt; moderne PID-Regler sind durch frei wählbare Parameter sehr gut auch an schwierige Regelstrecken anpassbar und sind daher weit verbreitet.

Risikobeurteilung

Bei der Risikobeurteilung, die vom Betreiber zu erstellen ist, sind die sicherheitstechnisch relevanten Angaben aus der Betriebsanleitung des Herstellers zu berücksichtigen. Hierzu gehören insbesondere: Montage und Einbindung der Temperieranlage in die Gesamtanlage, Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung und Inspektion und Hinweise auf mögliche unsachgemäße Verwendung, sofern einer derartigen Verwendung nicht bereits durch die Auslegung/technischen Maßnahmen vorgebeugt wird.

Schalldruckpegel

Maß für die Schallabstrahlung gem. DIN EN ISO 11200. Im Gegensatz zum Schallleistungspegel ist der Druckpegel immer einem definierten Abstand zugeordnet. Beide Größen werden in der Praxis in dBA angegeben.

Schnittstelle (elektrische)

Sie dient immer zum Datenaustausch und kann auf analoger (meist Normsignale, 4–20 mA oder 0–10V) oder auf digitaler Basis aufgebaut sein. Im digitalen Bereich findet man die einfache serielle Schnittstelle (RS 232) oder die leistungsfähigeren, parallel adressierbaren Systeme für viele Teilnehmer (RS 485 oder die verschiedenen industriellen Bussysteme).

Schutzart IP

Nach EN 60529 bewerten zwei Ziffern den elektrischen Schutzgrad. Die erste Ziffer steht für die Qualität des Berührungs- und Fremdkörperschutzes (Staub). Die zweite Ziffer beschreibt den Schutz gegen Wasser. Schutzart IP 54 bedeutet beispielsweise staubgeschützt und dicht gegen Spritzwasser von allen Seiten.

Sekundärseite/Wärmeträgerseite

Bezeichnet die Seite der Temperieranlage, von der der Wärmeträger durchströmt wird. Wärmeträger (Thermalöl, Wasser) werden in Abhängigkeit von ihrem Arbeitstemperaturbereich und entsprechend dem Anwendungsfall ausgewählt.

Stellglied

Ist eine aktive Komponente des so genannten Regelkreises; das Stellglied wird über den Stellbefehl (siehe Stellgröße) des Reglers (siehe Temperaturregler) angesteuert und leitet eine Maßnahme ein, die der Regelabweichung entgegenwirkt.

Stellgröße

Stellbefehl eines Reglers, der auf das so genannte Stellglied wirkt.

Systemdruck

Ist der Druck, der sich in dem Wärmeträgersystem aufgrund von Pumpendruck, Dampfdruck bei Arbeitstemperatur und Überlagerungsdruck einstellt. Dem maximalen Systemdruck ist besondere Beachtung zu schenken, da alle vom Wärmeträger durchströmten Bauteile für den maximalen Systemdruck geeignet sein müssen (siehe Druckgeräterichtlinie).

Temperaturregler

Ist eine aktive Komponente, die mindestens einen Temperatur-Istwert mit einem Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit zu der Abweichung (siehe Regelabweichung) einen Stellbefehl (siehe Stellgröße) ausgibt. Diese so genannte Stellgröße wirkt auf das so genannte Stellglied, das ebenfalls aktiv eine Maßnahme einleitet, die der Abweichung entgegenwirkt. Temperaturregler können rein mechanisch wirken (z. B. der so genannte Heizkörperthermostat) oder auch elektronisch analog oder digital aufgebaut sein. Oft sind mehrere Wirkungsweisen miteinander kombiniert.

Temperieranlage

Ist ein Sammelbegriff für unterschiedlich ausgeführte Heiz- und Kühlsysteme, die in einem definierten Arbeitstemperaturbereich einen Verbraucher mittels einer Flüssigkeit temperieren können.

Temperieren

Unter Temperieren versteht man das kontrollierte Zu- oder Abführen von Heiz- bzw. Kühlenergie, um somit eine konstante Temperatur am Verbraucher (Objekt) zu erreichen.

Überlagerungsdruck/Inertgas-Abdeckung

Durch eine Inertgas-Abdeckung (Stickstoff) auf dem Ausdehnungsbehälter können eine Oxidation des Wärmeträgers und das Eindringen von Wasserdampf aus der Luft verhindert werden. Wird der Wärmeträger unterhalb seines Siedepunktes betrieben, sollte der Überlagerungsdruck möglichst gering sein (ca. 0,1 bar), damit beim Aufheizen durch die Verkleinerung des Gasraumes der Druckanstieg nicht zu hoch ist. Wird der Wärmeträger oberhalb seines Siedepunktes und Atmosphärendruckes (1,013 bar) betrieben, ist ein Überlagerungsdruck in Höhe von mindestens des zugehörigen Dampfdruckes erforderlich, damit Kavitation sicher vermieden wird. In beiden Fällen ist ein Sicherheitsventil auf dem Ausdehnungsbehälter zu installieren.

Umgebungstemperaturbereich

Ist der zulässige Temperaturbereich, in dem die Anlage bestimmungsgemäß betrieben werden darf.

Verdampfer

Siehe Kältemittel.

Wärmeträger

Hierunter werden Flüssigkeiten verstanden, die die Energie am Verbraucher zu- oder abführen. Der Wärmeträger wird durch die Umwälzpumpe der Temperieranlage an den Verbraucher herangeführt. Je größer die Umwälzmenge des Wärmeträgers, desto geringer die Temperaturdifferenz am Verbraucher. Je geringer die Temperaturdifferenz, desto besser die Regelgenauigkeit.