Schallschutz und Steigerung der Energieeffizienz einer Mitsubishi Kälteanlage zur Prozesskühlung

Ausgangslage
Ein Luftgekühlter Kaltwassersatz von Mitsubishi Electric der Baureihe «ANX2-G06/0142» wurde mit einer Schallhaube ausgerüstet.
 
Die Anlage hat die nachstehenden Dimensionen 2’825 x 1’195 x 1’980 mm L x B x H.

Die Anlage hat 2 Axialventilatoren mit einem maximalen Volumenstrom auf Volllast von 30’546 m3/h und einer max. statischen Ventilatorpressung von 20 Pascal.
 
Als Kältemittel ist R410A eingesetzt das einen sehr geringen Temperaturgleit aufweist und bei 0 °C einen Dampfdruck von 8 bar und 26 bar bei 42 °C hat. Somit weist das Kältemittel aufgrund, des relativ, hohen Dampfdruckes eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung auf, solange sehr hohen Lufteintrittstemperaturen nicht über lange Zeit überschritten werden, was rasch zu einer massiven Reduktion der Kälteleistung führen kann.  
 
Die Anlage wird zur Kühlung eines Produktionsprozesses eingesetzt.
 
Der Luftaustritt erfolgt gegen oben. 
 
Aufstellung der Anlage
Die Anlage steht in einer Nische mit 2 geschlossenen Seitenwänden und einem oben geschlossenen Dach.
 
Dies führte zu einer massive Rückzirkulation der warmen Abluft, die sich aufgrund des Warmluft Staues in der Nische mit der eintretenden Kaltluft auf dem Verdampfern vermischte. Dies führte bei Sommertemperaturen zu einer massiven Reduktion der Kälteleistung der Anlage und damit zu einer höheren Stromaufnahme.
 
Bei einer ersten Besichtigung der Anlage wurde festgestellt das die Luft in der Nische beim laufenden Betrieb der Anlage eine Temperurdifferenzen von bis zu +15 °C zur Umgebungstemperatur, gemessen an der Sonne, aufwies. Im Endeffekt zog die Anlage die eigene warme Abluft wieder via Verdampfer ein.
 
Bei Aussentemperaturen von > 30°Celsius bestand gar die Gefahr der Abschaltung der Anlage über eine Hochdruckstörung da sich die Temperatur der eintretenden Luft kontinuierlich erhöhte.

Bei der Anlage bestand deshalb einerseits das Problem der Schallemissionen und anderseits das Problem der massiven Luftkurzschlusses zwischen der Ab- und Zuluft.

Eine Schallreduktion von -20 dB(A) war gefordert und die gezielte Trennung der Luftkammern zur Vermeidung eines Luftkurzschlusses wurde mit der Installation der Schallhaube implementiert.

Schallhauben Konzept
Das Grundgerüst der Schallhaube ist ein Aluminium-Steckprofilrahmen, in diesen Profilrahmen werden die Servicetüren rund um die Anlage integriert.
 
Die Servicetüren rund um die Anlage lassen sich einfach mit einem Kippmass von 6 cm ausbauen und ermöglichen einen ungehinderten Zutritt für Service und Wartungsarbeiten an der Anlage.
 
Die Schallhaube hat die nachstehende Dimension: 4’400 x 2’900 x 2’910 mm (L x B x H) bei einem Gewicht von 530 kg.
 
Die Schallhaube ist auf maximales Luftvolumen von 31’000 m3/h ausgelegt.
 
Die Luftöffnungen und die freien Lufteintrittsöffnungen sind mit rund 5% über dem benötigten Luftvolumen der Anlage konzipiert.
 
Die Luftführung ist so konzipiert das die Anlage die Zuluft komplett durch den hinteren Bereich des Daches und auf der Seite im Schatten der Nische ansaugt und die Abluft an der Front der Schallhaube oben, in einem 90° Winkel ausgeblasen wird. Damit wird die Luftschwingung gebrochen und damit der Luftschall massiv reduziert. Für die Schallabsorption und die Verhinderung von Schallreflexion dient die in der Schallhaube verbaute Akustikisolation auf der Basis von «StratocellWhisper 40 mm FR» von Sealed Air.
 
Die Lufttrennung der beiden Kammern erfolgte auf der Höhe der Ventilatoren.

Ein Luftkurzschluss wie vor dem Bau der Schallhaube wird damit komplett vermieden. Dies einerseits durch den Seitenversetzten Lufteinlass und Luftaustritt und aus den sich mit der Temperatur und Luftfeuchtigkeit ändernden Physikalischen Eigenschaft der Luft in Bezug auf Luftdichte und Fliessgeschwindigkeiten. Ein Parameter der sich zudem mit der Luftfeuchtigkeit und dem Sättigungsdampfdruck in hPa verändert.
 
Bild 1 = Aufgebaute Schallhaube in der Nische und Luftführung
Bild 2 = Anlage in Betrieb ohne Schallhaube mit einem massiven Luftkurzschluss
Bild 3 = Blick in das innere der Schallhaube in die Luftaustrittskammer (Warmluft)
Bild 4 = Blick in das innere der Schallhaube in die Lufteintrittskammer (Kaltluft)

Silent Mode Schallhaube für ein Mitsubishi (CLIMAVENETA) Chiller zur Prozesskühlung.