Größere Einsparungen dank neuer Mikro-Plattenwärmeübertrager

Plattenwärmeübertrager kommen in den unterschiedlichsten Kältetechnik-Anwendungen zum Einsatz. Die am meisten verbreitete Technologie sind hierbei Platten mit Fischgrätenmuster. Die Herstellungsverfahren und die Konstruktionsmethoden sind weltweit bewährt. Allerdings lässt sich mit den herkömmlichen Lösungen die zunehmend geforderte Effizienz und Nachhaltigkeit nicht erzielen. Eine neue Technologie ist notwendig. Diese wurde von Danfoss entwickelt: der Mikro-Plattenwärmeübertrager (Abb. 1).

Die MPHE-Technologie von Danfoss setzt neue Maßstäbe in puncto Energieeffizienz. Die erheblich verbesserte Wärmeübertragung, der geringere Rohstoffverbrauch und die minimalen Füllvolumina schlagen sich in deutlichen ökonomischen und ökologischen Einsparungen nieder. Darüber hinaus verleiht die einzigartige Plattenkonstruktion mit Vertiefungen in der Oberfläche den MPHE größere Robustheit. Im direkten Vergleich zu einem herkömmlichen gelöteten Plattenwärmetauscher (BPHE) sind die Unterschiede erstaunlich.

Die wesentliche Ursache für die höhere Effizienz des MPHE ist die von Danfoss entwickelte Plattenkonstruktion mit innovativen Vertiefungen, die eine erheblich bessere Wärmeübertragung ermöglicht, weil sie für einen Durchfluss sorgt, der die Lötstellen (Kontaktstellen des Wärmeübertrages) gleichmäßiger „umspült“. Labortests zeigen, dass die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Geschwindigkeiten in einem MPHE nur 1/3 der Differenz bei einem BPHE beträgt (Abb. 2). 

Der MPHE erreicht ein optimales Gleichgewicht zwischen stärkeren Verwirbelungen und gesteigerten Reibungsverlusten, was sich in einem höheren Wärmeübertragungskoeffizienten sowie in einem besseren Wirkungsgrad niederschlägt (Abb. 3).

In traditionellen BPHEs sind die Lötstellen in einem rigiden Muster über die Platten verteilt. In einem MPHE dagegen kann die Position jeder einzelnen Lötstelle individuell festgelegt werden. Folglich können die Lötstellen in Bereichen konzentriert werden, die größeren mechanischen Kräften ausgesetzt sind. Die Robustheit wird auch durch die Vertiefungen selbst noch weiter verstärkt, denn sie sorgen für eine größere Kontaktfläche (Abb. 4).

Diese Flexibilität und Freiheit bei der Positionierung der Lötstellen ermöglicht es, Lösungen exakt auf Anforderungen der jeweiligen Anwendungen zuzuschneiden. Neben den universellen Modellen der D-Reihe sind die Danfoss MPHEs bereits in zwei speziellen Baureihen erhältlich: die H-Reihe für Wärmepumpenanwendungen und die C-Reihe für Kaltwassersätze. 

Die MPHE-Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Wärmeübertragung in unterschiedlichsten Anwendungen, so dass die Kunden neue Märkte erschließen und größere Einsparungen erzielen können. Die Technologie ist zwar in allen Anwendungsbereichen gleich, doch zunächst kam sie vor allem in den Segmenten der Wärmepumpen und Kaltwassersätze zum Tragen. Der Effizienzzuwachs, der sich mit den MPHEs der H-Reihe von Danfoss in Wärmepumpen erzielen lässt, beschert den Herstellern höhere Gewinne sowie größere Marktanteile. Im Bereich der Kaltwassersätze, wo größere Aggregate benötigt werden, bedeuten die Modelle der C-Reihe wirtschaftlichere Lösungen für Ein- und Zwei-Kreis-Anlagen.

Ein MPHE von Danfoss besitzt im Vergleich zu traditionellen BPHEs ein geringeres Füllvolumen. Darüber hinaus ist ein Wärmeübertrager auch einfach kleiner, d. h. die Kältemittel-Füllmenge ist um bis zu 40 % geringer. Das stellt eine wesentliche Einsparung bei der ersten Befüllung der Anlage mit Kältemittel dar. Aber natürlich wirkt sich das später erforderliche Auffüllen auch beträchtlich auf die Betriebskosten aus. Bei einer typischen Wärmepumpe (60 kW) belaufen sich die Einsparungen bei der Kältemittel-Füllmenge auf 120 EUR/Jahr – ohne MwSt.

Die Rohstoffpreise wirken sich direkt auf den Preis der Wärmeübertrager aus, was leider auch in den Verkaufsbedingungen berücksichtigt werden muss. Die MPHE-Technologie verbraucht weniger Rohstoffe. Folglich reicht für dieselbe Leistung ein leichterer Wärmeübertrager. Das wiederum bedeutet, dass der Preis für MPHEs bei einem Anstieg der Rohstoffkosten kaum unter Druck gerät. Bei Kaltwassersätzen lässt sich diese erhöhte Stabilität mit 30 EUR (160 kW) bzw. 55 EUR (400 kW) im Jahr beziffern. 

Wenn Sie auf interaktive Weise erfahren möchten, welche Einsparungen sich mit MPHEs in Wärmepumpen und Kaltwassersätzen erzielen lassen, besuchen Sie einfach bigexchange.danfoss.com.

Die Vielseitigkeit der MPHE-Plattenkonstruktion mit ihren speziellen Vertiefungen verschafft Ihnen die nötige Flexibilität, um asymmetrische Volumenströme optimal zu nutzen. MPHEs können Asymmetrieverhältnisse bis zu 1:27 erreichen, wodurch der asymmetrische Durchfluss exakt an die gegebenen Betriebsbedingungen angepasst werden kann (Abb. 5). 

Zur optimalen Auslegung asymmetrischer Lösungen muss unbedingt ermittelt werden, wie sich die beiden Flüssigkeiten in dem Wärmeübertrager genau zueinander verhalten. Die MPHE-Technologie ermöglicht mit ihrer asymmetrischen Konstruktion die präzise Auslegung der asymmetrischen Volumenströme auf die jeweilige Anwendung sowie auf die herrschenden Betriebsbedingungen. Der Wirkungsgrad von MPHEs mit asymmetrischen Volumenströmen wurde bei Labortests geprüft und Feldversuche bei Kunden bestätigen, dass sich mit dieser Technologie beträchtliche Steigerungen des Wirkungsgrads erzielen lassen.

Die MPHE-Technologie ist nicht nur einzigartig, sie ist auch eine sichere Wahl. Ein MPHE von Danfoss wird auf dieselbe Weise hergestellt wie ein herkömmlicher BPHE, d. h. bei der Fertigung wird auf ein bestens bewährtes Verfahren zurückgegriffen. Es gelten dieselben Kennungen für Druckbehälter – einschließlich PED, UL/CSA und KHK – und die Fertigung selbst ist gemäß ISO 14000 (Umweltnorm) und ISO 9001 (Qualitätsnorm) zertifiziert. Schon jetzt werden die MPHEs von einer ganzen Reihe europäischer Wärmepumpen- und Kaltwassersatz-Hersteller bevorzugt verwendet (Abb. 6).