Kühltürme sind in der Regel keine schönen Gebäude im traditionellen Sinne, aber sie gehören zweifellos zu den bedeutendsten Ausprägungen der Architektur des 20. Jahrhunderts. Sie sind ein allgegenwärtiger Teil unserer Landschaft – und jeder Kühlturm erinnert an unser industrielles Erbe. Mit den folgenden Fakten über Kühltürme erfahren Sie mehr über Bau- und Funktionsweise, sowie Instandhaltungsbedarf.
1. Höchster und leistungsstärkster Kühlturm der Welt
Die höchsten Kühltürme, die bis jetzt gebaut wurden, sind die Türme des Kalisindh-Kraftwerks in Jhalawar, im Bundesstaat Rajasthan in Indien. Sie gelten als die höchsten Kühltürme der Welt und sind 202 Meter hoch – zum Vergleich, doppelt so hoch wie der Turm von Big Ben.
Als leistungsstärkster Kühlturm der Welt gilt der Kühlturm des deutschen Kernkraftwerks Isar, der sich in Niederbayern befindet. Dieser Kühlturm ist in der Lage, 216.000 Kubikmeter Wasser pro Stunde zu kühlen. Seine Höhe beträgt 165 Meter.
2. Der erste Kühlturm der Welt
Die Geschichte der Kühltürme, wie wir sie heute kennen, geht auf den Beginn des 20. Jahrhunderts zurück, als zwei Ingenieure aus den Niederlanden den ersten “Hyperboloid”-Kühlturm bauten, der die Form einer Hyperbel hatte. Mit einer sehr breiten Basis, gebogenen mittleren und konvex gekrümmten oberen Teil, erforderte die Errichtung jedes einzelnen Kühlturms weniger Baumaterialien. Der Kühlturm war robust und dank seiner Form sehr gut in der Lage, Luft anzusaugen und ihren Fluss nach oben zu fördern. Der 34 Meter hohe Kühlturm, der zur damaligen Zeit eine beachtliche Leistung war, wurde schnell zum Musterwerk für Kühltürme auf der ganzen Welt.
Mit der technologischen Entwicklung wurden die Kühltürme in ihrer Funktion und auch in der Größe erweitert. Heute sind die Türme der niederländischen Ingenieure jeweils 112 Meter hoch. In einen Kühlturm könnte also die komplette Freiheitsstatue hinein passen. Das Interessante ist, dass die Kühltürme trotz ihrer Beständigkeit und Robustheit verhältnismäßig dünne Wände haben: Wenn man den Kühlturm auf die Größe eines Eis schrumpfen würde, wären die Betonwände ungefähr so dünn wie eine Eierschale.
3. Aus welchem Material werden Kühltürme gebaut?
Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Baumaterialien, aus denen die meisten Kühltürme gebaut werden: GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) oder Beton.
Seit Beginn der Fernkälte-Ära in der Golfregion, die vor mehr als zehn Jahren in den Vereinigten Arabischen Emiraten begann, haben Kühltürme aus GFK die Führung übernommen. Dies liegt an der Fähigkeit dieses Materials, den schwierigen Umweltbedingungen der Region standzuhalten, zu denen Faktoren wie hohe Umgebungstemperatur, hohe Luftfeuchtigkeit und hoher Salzgehalt in der See in diesem Bereich gehören. Betonkühltürme sind jedoch eine allgemein bewährte Option. In der Region sind noch viele Kühltürme aus Beton in Betrieb, die dank ihrer Effizienz und Langlebigkeit teilweise über 35 Jahre alt sind.
4. Wofür sind Kühltürme da und was machen sie?
Kühltürme wurden ursprünglich erfunden, um Wasser zu recyceln, welches sonst verschwendet werden würde. Heute weisen sie etwa eine 98%-ige Ersparnis des Wassers auf, das durch sie fließt. Sie haben einen signifikant positiven Einfluss auf die Umwelt (in Form von Wasser- und Energieeinsparung), als auch auf die Unternehmen, die sie nutzen. Kühltürme werden verwendet, um gekühltes Wasser für die Herstellung, Klimatisierung und elektrische Energieerzeugung bereitzustellen.
5. Jedes Land hat seine eigenen Präferenzen, was Kühltürme angeht
Es ist erwähnenswert, dass jedes Land in Kühltürmen seine eigene Präferenz hat. Zum Beispiel scheinen die VAE teilweise FRP-Kühltürme zu verwenden, während beispielsweise Kuwait Betonkühltürme zu bevorzugen scheint. Dies hängt unter anderem mit den Umweltbedingungen des jeweiligen Landes zusammen.
6. Kühltürme sind in der Regel sehr lange im Einsatz
Die Lebensdauer eines Kühlturms beträgt im Durchschnitt zwischen 15 und 25 Jahren. Das soll aber nicht heißen, dass nach dieser Zeit ein Kühlturm seinen Dienst aufgibt. Mit einer entsprechenden Wartung, Reinigung und Instandhaltung kann die Lebensdauer von Kühltürmen um etwa 20 weitere Jahre verlängert werden. So gibt es mittlerweile Kühltürme, die bereits seit mehr als 35 Jahren im Einsatz sind.
7. Faktoren bei der Auswahl des Kühlturms
Sowohl Beton- als auch GFK-Türme haben ihre Vorteile. Ein GFK-Kühlturm wird als ein einheitlicher GFK-Körper geliefert, entweder mit einer Konstruktion aus rostfreiem Stahl oder einer GFK-pultrudierten Struktur.
Auf der anderen Seite wird ein Betonkühlturm aus 100% korrosionsfreiem Material hergestellt.
Es ist zu beachten, dass das PVC-Strangziehverfahren effizienter ist und weniger Platz einnimmt als die Kachelfüllung. Normalerweise kann ein Kachelturm 15% bis 25% mehr Platz einnehmen als ein FKV- oder ein PVC-gefüllter Kühlturm. Ein Fliesen-Kühlturm hat jedoch den Vorteil einer längeren Lebensdauer und ist verstopfungs- und wartungsfrei, so dass praktisch Wasser von beliebiger Qualität durch ihn hindurchgehen kann, ohne dass die Wärmeübertragung das Füllmedium beeinträchtigt, wie es bei dem empfindlicheren GFK-Kühlturm der Fall ist.
Ein weiteres Merkmal von Betonkühltürmen ist, dass sie als Teil der architektonischen Konstruktion gebaut werden können und daher ästhetisch ansprechender sind.
Abschließend kann man sagen, dass sowohl GFK- als auch Betonkühltürme jeweils ihre Vor- und Nachteile haben. Die Auswahl hängt von Planungsfaktoren, Lebenszykluskosten, Raumüberlegungen, Lärmpegeln, Sicherheit, Feuerwiderstand des Turms und Wartungsfragen ab.
8. Kühltürme schaden der Umwelt nicht
Ein weit verbreiteter Mythos ist, dass Kühltürme die Umwelt verschmutzen. Was sie tatsächlich in die Umwelt freisetzen, ist Wasserdampf – ähnlich, aber nicht annähernd so heiß wie der Dampf, der jeden Morgen aus Ihrem Wasserkocher kommt. Wenn das Wasser abkühlt, entweicht ein Teil davon (etwa 2%) als Dampf aus dem Turm. Dieser Dampf ist vielleicht der sichtbarste Teil des Prozesses, aber er ist nur ein Nebenprodukt des Kühlprozesses.
Tatsächlich findet aber Wasser-Recycling in großem Maße statt, und in Bezug auf die Umwelt ist es kein konsumtiver Prozess.
9. Die Funktionsweise eines Kühlturms
Was macht eigentlich ein Kühlturm? Wie der Name schon sagt, ist die primäre Funktion eines Kühlturms die Senkung der Temperaturen – speziell des Wassers.
Kraftwerke verbrauchen bei der Stromerzeugung eine erhebliche Menge Wasser. In einem Wärmekraftwerk wird Brennstoff verwendet, um Wasser zu erhitzen, um es in Hochdruckdampf umzuwandeln. Dieser Dampf wird verwendet, um Turbinen zu drehen und Strom zu erzeugen, bevor sie gekühlt und in den Boiler zurückgeführt werden. Dieser Prozess wird von den Kühltürmen unterstützt.
Es gibt zwei Haupttypen von Kühltürmen: Mit natürlichem oder mechanischem Zug. Die wichtigsten praktischen Unterschiede zwischen den beiden sind die laufenden Kosten (auf die gesamte Lebensdauer des Turms bezogen) und wo Sie die Kühltürme platzieren können.
Natürlicher Zug
Dieser Kühlturm-Typ verwendet natürliche Konvektion, um die Luft im Turm zirkulieren zu lassen und das Wasser zu kühlen. Warme, feuchte Luft steigt über trockene, kühlere Luft und erzeugt einen konstanten Luftstrom. Da diese Türme die Vorteile natürlicher Prozesse nutzen, sind sie kostengünstiger zu betreiben, müssen jedoch im Freien stehen.
Mechanischer Zug
Diese Art verwendet mechanische Methoden, um Luft innerhalb des Turms über Propellerventilatoren oder Radialventilatoren zu zirkulieren. Diese Türme sind flexibler als Kühltürme mit natürlichem Zug. Sie können in einem Gebäude platziert, und der Luftstrom kann reguliert werden. Der Nachteil dieser Kühltürme ist jedoch, dass sie teurer zu betreiben sind.
Kühltürme können drei verschiedene Arten von Luftströmungskonfigurationen aufweisen: Gegenstrom, Querstrom und Hyperbel. Jede Art hat ihre eigenen Vorteile.
Gegenstrom
In einem Gegenstrom-Kühlturm strömt die Luft senkrecht nach oben, entgegengesetzt zu fallendem Wasser. Um dies zu erreichen, verwendet der Turm ein unter Druck stehendes Rohrsprühsystem, um Wasser auf die Oberseite der Füllung zu sprühen. Diese Konfiguration macht Türme mit einer kleineren Grundfläche mit einer gleichmäßigen Luftverteilung durch die Füllung möglich.
Querstrom
In einem Querstrom-Kühlturm fließt das Wasser vertikal durch die Füllung, während die Luft horizontal über das fallende Wasser strömt. Da dieser Typ die Schwerkraft nutzt, muss die Luft nicht durch ein Verteilungssystem gehen. Dies bedeutet geringere Anschaffungskosten und geringere Betriebskosten, hat jedoch typischerweise einen größeren Platzbedarf.
Hyperbel
Hyperbolische Konfigurationen verwenden eine Schornsteinstapeltechnik, die es der kühleren Außenluft ermöglicht, die feuchte, wärmere Luft in den Turm herein zu drücken. Wasser sprüht über den Boden des Turms und wird durch die nach oben strömende Luft gekühlt. Dieser Typ erfordert eine minimale Menge an Ressourcen und eignet sich sehr gut für große Wasserkühl-Aufgaben. Für kleinere Mengen Wasser ist so eine Konfiguration jedoch nicht effektiv.
10. Kühltürme sollten professionell gereinigt werden, um Legionellen vorzubeugen
Ausbrüche von Legionellen werden in der Regel mit Whirlpools, Kühltürmen, dekorativen Springbrunnen sowie Trink- und Duschwasser in Verbindung gebracht. Die ideale Umgebung für Legionellen ist überall dort, wo unbehandeltes (oder unterbehandeltes) Wasser warm ist und wo es möglich ist, dass es aerosolisiert oder vernebelt wird. Legionellen wachsen am besten bei Temperaturen zwischen 22°C und 45°C. Die optimale Wachstumstemperatur liegt bei 35°C – 40°C. Um Legionellen abzutöten, werden oft Hochtemperaturen verwendet. Kühltürme sind dann besorgniserregend, wenn sie nicht richtig gereinigt, desinfiziert und instand gehalten werden, weil sie warme Wasserbecken enthalten, die zur Atmosphäre hin offen sind und perfekte Brutstätten für Legionellen sind.
Darüber hinaus funktionieren Kühltürme durch die Diffusion von Wärme und Verdunstung von Wasser aus dem oberen Teil des Turms, in Form eines feinen Nebels, der Legionellen und andere Mikroorganismen enthalten kann, die durch zirkulierende Luft oder Wasser freigesetzt werden könnten. Aus diesem Grund sollten Kühltürme niemals neben Lufteinlässen oder Fenstern installiert werden, die geöffnet werden können. Wichtige Warnsignale, dass ein Kühlturm nicht richtig mit Wasserbehandlungschemikalien behandelt wird, sind Algen oder Kalkablagerungen im Turm.
Wie kann man die Gefahren durch Legionellen minimieren?
Da Legionellen sich so gut wie immer in jeglicher Art von Wasser finden lassen, ist es eine der Kernaufgaben von Betreibern von Kühltürmen, der unkontrollierten Vermehrung vorzubeugen, damit das Wasser keine Gefahr für die Menschen darstellt. Dies kann sowohl durch regelmäßige Hygieneinspektionen, sowie durch eine professionelle Wartung erreicht werden.
Professionelle Kühlturmreinigung
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