Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Technikplanung für neue Kühltürme
Bevor technische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommen, testet das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) diese gründlich. Ein neues Kühlturmgebäude sorgt dafür, dass die Wärme z. B. von den Turbinen-Prüfständen effizient abgeführt wird.
Um die im Testbetrieb frei werdende Abwärme abzuführen, wird eine Rückkühlleistung von 60 MW benötigt. Diese Leistung konnte nur durch den Bau einer neuen zentralen Kühlturmanlage erzielt werden.Wir haben das Kühlkonzept für das DLR in enger Abstimmung mit dem DLR-Baumanagement West erarbeitet und die Planung der Technischen Ausrüstung erbracht. Das Konzept beinhaltete eine Rückkühlanlage mit Kühlwasserleitungen und -pumpen einschließlich der Prozessleittechnik, der Abwasser- und Wasseranlagen, der lufttechnischen Anlagen sowie Krananlagen. Der Technikplanung ging eine Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und der Lärmemissionen voraus. In dem Projekt wurden hohe Anforderungen an Lärmschutz, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit gestellt.
Aufgrund der hohen Energieumsätze in den Prüfständen kommt es im Versuchsbetrieb zu sehr raschen Lastwechseln. Die Technikplanung musste deshalb eine schnelle Reaktion der Regelung und der angesteuerten Stellglieder sicherstellen. Darüber hinaus waren für den Notfall Eingriffsmöglichkeiten auf die Kühlwasserversorgung gefordert, um ein Scheitern der sehr teuren Versuche zu verhindern. Um diese anspruchsvolle Regelaufgabe zu realisieren, musste in die Prüfstands-Steuerung eingegriffen werden. Der Anschluss der Bestandsanlagen an die neue Kühlwasserversorgung erfolgte unter Aufrechterhaltung des Betriebes, weil Unterbrechungen mit hohen Einnahmeausfällen verbunden gewesen wären. Bedingt durch die Komplexität der Anlagentechnik und das Ineinandergreifen verschiedener Gewerke musste die Inbetriebnahme anlagen- und gewerkeübergreifend koordiniert werden.
Die Anlage gliedert sich in den Kühlturm mit zwei Zellen und das Pumpenhaus. Im Inneren, am Boden des Kühlturms, befindet sich die zweigeteilte Kühlturmtasse mit einem warmen und einem kalten Becken. Das 50 °C warme Wasser wird über 167 Düsen im Kühlturm versprüht, während kalte Luft durch die Lamellenstruktur im Kühlturmsockel angesaugt wird. Die kalte trockene Luft nimmt Feuchtigkeit und damit Wärme aus dem von oben herabtropfenden Wasser auf und strömt durch den sogenannten Rieselkörper, der durch seine möglichst große Oberfläche ein feines Zerstäuben des Wassers bewirkt. Dann wird die warme Luft mittels der beiden Ventilatoren nach außen transportiert. Das gekühlte Wasser wird dem Kühlkreislauf wieder zugeführt. Die Ventilatoren bewegen sich mit 180 Umdrehungen pro Minute. Aufgrund des Durchmessers von acht Metern erreichen die Flügel an der Spitze eine Geschwindigkeit von 271 km/h. Oberhalb der Ventilatoren angebrachte Schalldämpfer reduzieren die Lärmemissionen auf das vorgegebene Maß. Antriebswelle und Motor der Ventilatoren befinden sich außen, ebenso die Einrichtung zur Ölversorgung. Daher erfolgt die Wartung an diesen Anlagenteilen, wie vom Bauherrn gefordert, gut zugänglich von außen.
Unmittelbar neben dem Kühlturm wurde das Pumpenhaus mit der kompletten Regelungstechnik und Stromversorgung errichtet. Hier sind die Anbindungen an den Kühlturm und für die Versuchsstände angeordnet. Der Vor- und Rücklauf zum Kühlturm ist jeweils mit einem Hosenstück an die einzelnen Stränge angebunden. Der Trinkwasserzulauf für den Kühlturm ist mit Hilfe eines freien Auslaufs in Trichterform umgesetzt worden. Auf diese Weise wird eine Rückwärtsverkeimung vom Kühlturm in die Trinkwasseranlage unterbunden. Voraussichtlich wird sich der Kühlturm innerhalb von zwei Jahren um 5 cm mehr setzen als das Pumpenhaus. Um Schädigungen zu verhindern, wurden alle relevanten Verbindungsleitungen mit Kompensatoren ausgestattet. Darüber hinaus nehmen Druckluftbehälter, sogenannte Windkessel, die Druckschläge in den Leitungen bei Störabschaltungen der Pumpen auf.