Mikrokanal-Wärmetauscher (MCHE) haben ihren Einzug in die HLK-Branche geschafft. Diese Wärmetauscher wurden neu gestaltet, um den Anforderungen von HLK-Systemen gerecht zu werden, und verbessern die Effizienz und Kosteneinsparungen für Eigentümer, Manager und Bewohner.

Einführung von MCHEs

MCHEs sind eine Variation von Rippen- und Rohrwärmetauschern. Mindestens ein Fluid, in der Regel Kältemittel oder Wasser, strömt durch Rohre oder geschlossene Kanäle, während Luft Querstrom durch die angeschlossenen Rippen strömt. Der hydraulische Durchmesser der Kanäle beträgt weniger als 1 mm.

Die Transport- und chemische Verarbeitungsindustrie verwendet seit Jahrzehnten MCHEs. Das Streben nach verbesserter Effizienz führte zu ihrer Einführung in HLK-Systeme. Die Verwendung in der HLK erforderte jedoch mehrere Konstruktionsänderungen, die sich erst kürzlich entwickelt haben.

Aktuelle Hersteller konzentrieren sich auf alle Aluminiummaterialien und Lötkonstruktionen. Die Verwendung eines einzigen Materials für die Konstruktion erzeugt eine konsistente Wärmeübertragungsrate. Die hohen Temperaturen, die beim Löten verwendet werden, erzeugen eine starke metallurgische Legierung an den Verbindungen. Diese Methoden reduzieren den Widerstand gegen Wärmeübertragung.

Weitere Konstruktionsänderungen konzentrieren sich auf Möglichkeiten zur Begrenzung von Kondensation, Korrosion und Verbesserung des Flüssigkeitsflusses. Die Größe der Header und die Anzahl und Ausrichtung der Mikrokanäle variieren je nachdem, wo sich der Wärmetauscher im HLK-System befindet und welche Flüssigkeiten die Wärme transportieren. Einige sind speziell für die in Kondensatoren und Verdampfern erforderlichen Phasenänderungen ausgelegt.

Vorteile von Mikrokanälen

Der kleine hydraulische Durchmesser der Kanäle führt zu mehreren technischen Vorteilen. Der Hauptvorteil bei der Verwendung von MCHEs in der HLK ist die Effizienz. Viele kleinere Leitungen bieten mehr Fläche für den Kontakt von Kältemittel zu Wand als größere Rohre im selben Raum. Eine erhöhte Oberfläche verbessert die Effizienz der Wärmeübertragung, wobei einige Hersteller eine Verbesserung von 20 bis 40% gegenüber herkömmlichen Rippen- und Rohrwärmetauschern angeben. Die Wärmeübertragung in Wärmetauschern erfolgt meist entlang der Wände über Wärmeleitung, während das Zentrum des Fluids länger braucht, um seine Wärme über Konvektion abzugeben. Schmalere Rohre reduzieren den Großteil der durchströmenden Flüssigkeit. Konvektion spielt bei der Wärmeübertragung eine geringere Rolle. So ist nicht nur ein größerer Prozentsatz des Kältemittels in Kontakt mit den Wänden, um Wärme zu übertragen, sondern der gleiche Grad der Wärmeübertragung erfordert weniger Kältemittel.

Hersteller schätzen, dass MCHEs 30% weniger Kältemittel benötigen. Da MCHEs so viel effizienter sind, können sie kleiner sein (bis zu 30%) und weniger wiegen (60% weniger) als vergleichbare Wärmetauscher. Aufgrund ihrer Größe und Effizienz können kleinere Lüfter verwendet werden und der Gesamtenergieverbrauch des Systems sinkt. Ein zusätzlicher Vorteil für kleinere Lüfter ist weniger Lärm. MCHEs ermöglichen mehr Flexibilität in Layout und Design, ohne sich Gedanken über Lärmbeschwerden machen zu müssen.

MCHE sind nicht perfekt

Zwei Nachteile sind erwähnenswert. Kondensat kann die Effizienz beeinträchtigen, indem es den Luftstrom durch die Lamellen blockiert. Ein weiteres Problem ist die Verteilung des Kältemittelflusses. Zu den Konstruktionsmerkmalen zur Lösung dieser Probleme gehören die Kanalausrichtung, das Flossendesign und der Abstand sowie Leitbleche oder Löcher innerhalb der Header zur Steuerung des Durchflusses.

Mit den Vorteilen für die Effizienz wird der Einsatz von MCHEs in der HLK zunehmen. Die Kosten für Rohstoffe für die Herstellung und die Kosten für Kältemittel werden das Marktwachstum beeinflussen. Kupfer, das in traditionellen Rippen- und Rohrwärmetauschern verwendet wird, ist teurer als Aluminium. Zusätzliche Einsparungen durch verringerte Kältemittelrückstände ermutigen Unternehmen und Einrichtungen auch, MCHEs gegenüber herkömmlichen Wärmetauschern für ihre HLK-Anforderungen zu wählen.

Im Vergleich zu anderen Branchen ist der Markt für MCHE in HLK-Dienstleistungen relativ neu. Facility Manager und Gebäudeeigentümer können durch den Einsatz von MCHEs in ihren HLK-Systemen erheblich sparen. Die Hersteller haben diese Wärmetauscher neu gestaltet, um die Wärmeübertragungseigenschaften zu maximieren, die Kosten für die Herstellung und Verwendung der Geräte zu senken und den Platzbedarf für HLK-Systeme zu reduzieren.